低合金高强钢的焊接技术课件.ppt

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1、低合金高强钢的焊接哈尔滨工业大学刘爱国一、钢的分类工业用钢的分类方法很多，可以按化学成分、性能、品质、用途、内部组织等进行分类。按用途分结构钢工具钢特殊性能钢专业用钢一、钢的分类按化学成分分碳钢合金钢低碳钢wc<0.25wt%中碳钢wc=0.25～0.6wt%高碳钢wc>0.6wt%低合金钢w<5wt%中合金钢w=5～10wt%高合金钢w>10wt%一、钢的分类低合金高强钢低合金特殊用钢低合金钢(按用途)珠光体耐热钢低温钢低合金耐蚀钢二、低合金高强钢的分类低合金高强钢(按屈服强度级别和热处理状态)热轧及正火钢σs=294～490MPa低碳调质钢σs=4

2、41～980MPa中碳调质钢σs=880～1176MPa三、低合金高强钢的性能1.热轧及正火钢价格便宜，综合力学性能较好。热处理屈服强度/MPa合金系热轧钢钢锭加热1300℃，热轧，空冷294～343C-Mn、Mn-Si正火钢钢板再加热900℃，空冷343～490C-Mn、Mn-Si系，添加碳、氮化物形成元素三、低合金高强钢的性能2.低碳调质钢热处理屈服强度/MPa含碳量低碳调质钢淬火+高温回火441～980要求wc≤0.22wt%，实际上都在0.18wt%以下三、低合金高强钢的性能2.低碳调质钢将钢加热到临界点Ac3或(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)

3、以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体(或贝氏体)组织的热处理工艺称为淬火。三、低合金高强钢的性能2.低碳调质钢将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当的方式冷却到室温的热处理工艺称为回火。回火低温回火150～250℃回火马氏体中温回火350～500℃回火屈氏体高温回火500～650℃回火索氏体三、低合金高强钢的性能2.低碳调质钢金属学与热处理定义：淬火+高温回火→调质焊接界定义：淬火+回火→调质三、低合金高强钢的性能2.低碳调质钢低碳调质钢高强度结构钢σb=600～800MPa14

4、MnMoNbB高强度耐磨钢σb=1000～1300MPaHQ100高强度高韧性钢σb=600～800MPa12Ni3CrMoV三、低合金高强钢的性能3.中碳调质钢热处理屈服强度/MPa含碳量特点中碳调质钢淬火+高温回火880～1176wc=0.22～0.45wt%淬透性大，焊接性差四、典型低碳调质钢主要成分CMnSiNiCrMoVNSP14MnMoVN0.141.410.30--0.470.130.0150.0250.012HQ600.09～0.160.90～1.500.20～0.600.30～0.60≤0.300.08～0.200.03～0.08-≤

5、0.025≤0.030五、低碳调质钢焊接性分析夹杂气孔裂纹热裂纹冷裂纹再热裂纹应力腐蚀裂纹层状撕裂冶金缺陷性能变化接头脆化接头软化工艺焊接性√√√√√√五、低碳调质钢焊接性分析常规力学性能耐磨性能使用焊接性低温韧性抗脆断性能高温蠕变性能疲劳性能耐腐蚀性能……五、低碳调质钢焊接性分析<一>热裂纹低熔共晶应力含碳量低S、P控制严格含Mn量高低碳调质钢热裂倾向低焊接热裂纹形成的两大要素五、低碳调质钢焊接性分析<二>冷裂纹淬硬组织拘束应力氢1.含有多种提高淬透性的合金元素，淬透倾向大，本应有很大的裂纹倾向；焊接冷裂纹形成的三大要素2.含碳量低→Ms点高↑该温度

6、下冷速慢→自回火→冷裂倾向小五、低碳调质钢焊接性分析<三>再热裂纹促进再热裂纹形成的元素Cr，Mo，Cu，V，Nb，Ti，B具有一定再热裂纹倾向五、低碳调质钢焊接性分析<四>层状撕裂母材中杂质限制比较严格，层状撕裂倾向较小。五、低碳调质钢焊接性分析<五>接头脆化接头脆化粗晶脆化沉淀相脆化M-A组元脆化热应变时效脆化氢脆五、低碳调质钢焊接性分析<五>接头脆化钢中含有较多固氮元素，不容易产生热应变脆化。会产生过热区的粗晶脆化、M-A组元脆化。五、低碳调质钢焊接性分析粗晶脆化被加热到1200℃以上的过热区，晶粒明显长大。脆性断裂应力σ和晶粒直径d的关系为：式

7、中σ0-实验温度下单晶体的屈服强度；B-常数。五、低碳调质钢焊接性分析M-A组元脆化某些低合金钢的焊接热影响区处于中温上贝氏体的转变区间，出现含碳很低的铁素体，并且逐渐扩大，而碳大部分富集到被铁素体包围的岛状奥氏体中去。随后这些高碳的奥氏体转变为高碳马氏体和残余奥氏体的混合物，称为M-A组元(martensite-austeniteconstituent)。M-A组元降低韧性的原因为：奥氏体增碳后，易于形成孪晶马氏体，夹杂于贝氏体、铁素体板条之间，并在晶界上产生显微裂纹，沿M-A组元扩展，引起脆化。五、低碳调质钢焊接性分析M-A组元脆化冷却时间t8/5

8、对M-A组元数量的影响五、低碳调质钢焊接性分析<六>接头软化调质钢热影响区的硬度分布A-焊前淬