材料焊接性第3章 合金结构钢3.ppt
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1、3.3 低碳调质钢的焊接,什么叫调质? 金属学与热处理:淬火+高温回火 焊接:淬火+回火,为什么要调质?,种 类,高强度结构钢 b 600-800MPa,高强度耐磨钢 b1000MPa,高强高韧性钢 b700MPa,14MnMoNbB、15MnMoVNRE、 HQ70、HQ80C等,如HQ100、HQ130,12Ni3CrMoV、10Ni5CrMoV 以及美国的HY80、 HY-130、HP-9-4-20,3.3.1 低碳调质钢的种类、成分及性能,表3-15 低碳调质钢的化学成分(质量分数) (%),表3-16 低碳调质钢的力学性能,3.3.2 低碳调质钢的焊接性分析,焊接性 分析,焊缝强韧性
2、匹配,冷裂纹,热裂纹及再热裂纹,焊缝强度匹配系数 S(b)w/(b)b,表征接头力学非均质性的 参数之一,(b)w为焊缝 强度,(b)b为母材强度,当(b)w/(b)b1,(b)w/(b)b1,(b)w/(b)b1,超强匹配,低强匹配,等强匹配,1焊缝强韧性匹配,强韧匹配的三个观点,对于较低强度的钢 等强匹配选择焊接材料;,“低强匹配”焊材并不意味着 接头强度一定低于母材。,对承受动载荷、重载荷和 低温工作的高强钢焊接接头, 除强度性能外,还要求有较高的韧性;,2冷裂纹,由于含碳量比较低,热影响区的 粗晶区形成低碳马氏体,马氏体的 起始转变点Ms点比较高;,限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止
3、低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要。 钢材强度级别越高, 冷裂倾向越大。,对但热影响区淬硬组织为 Ms点较高的低碳马氏体, 具有一定韧性,裂纹敏感性小。,图3-21 低碳调质钢TRC试验的应力与时间关系(80%Ar+20%CO2 MAG) a) HQ60 b) HQ70,2热裂纹及消除应力裂纹,热影响区 性能变化,调质钢热影响区 组织特征,热影响区脆化,热影响区软化,调质钢热影响区组织特征,热影响区脆化,图3-24 裂纹在低碳马氏体和ML+BL混合组织中扩展的示意图 a) 低碳马氏体组织 b) ML+BL混合组织,图3-25 不同相变温度下/界面碳含量的分布 1相变温度高冷速小时;2中温相变,冷速中
4、等时; 3相变温度低冷速大时,热影响区软化,图3-28 调质钢焊接热影响区的硬度分布 A焊前淬火+低温回火 B焊前淬火+高温回火 C焊前退火 1淬火区 2部分淬火区 3回火区,3.3.3 低碳调质钢的焊接工艺特点,低碳调质钢 焊接时要注 意两个基本 问题,要求马氏体转变时的冷 却速度不能太快,使马 氏体有一“自回火”作用, 以防止冷裂纹的产生,要求在800-500之间的 冷却速度大于产生脆性混 合组织的临界速度,1焊接方法和焊接材料的选择,低碳调质钢 焊接要解决 的问题,防止裂纹,在保证满足高强度 要求的同时,提高 焊缝金属及热影响 区的韧性,2焊接参数的选择,焊接 参数 的选择,焊接热输入
5、的确定,预热温度和 焊后热处理,焊接热输入的确定,预热温度和焊后热处理,表3-20 两种低碳调质钢的最大热输入,HQ70和HQ80低碳调质钢焊接一般要求低温预热,预热温度和最大焊接热输入见表3-20,3.4 中碳调质钢的焊接,3.4.1 中碳调质钢的成分和性能,成分 和性能,中碳调质钢的屈服强度 达880-1176MPa以上,保证钢的淬透性,消除回火 脆性再通过调质处理获得综 合性能较好的高强钢,钢中的含碳量(wC=0.25%- 0.5%)较高,并加入合金 元素(如Mn、Si、Cr、Ni、 B及Mo、W、V、Ti等),表3-24 中碳调质钢的化学成分(质量分数)(%),中碳调质 钢的合金 系统
6、,35CrMoA和 35CrMoVA,30CrMnSiA、 30CrMnSiNi2A 40CrMnSiMoVA,40Cr,属于 Cr-Mo系统,属于 Cr-Mn-Si系统,是一种广泛 应用的含Cr 中碳调质钢,3.4.2 中碳调质钢的焊接性分析,中碳调质 钢的焊接 性分析,热影响区 脆化,热影响区 软化,热影响区 的脆化和软化,淬硬性 和冷裂纹,焊缝中 的热裂纹,焊缝中的热裂纹,淬硬性和冷裂纹,热影响区脆化,热影响区软化,3.4.3 中碳调质钢的焊接工艺特点,中碳调质 钢的焊接 工艺特点,退火或正火状态下焊接,调质状态下焊接,焊接方法及焊接材料,退火或正火状态下焊接,调质状态下焊接,焊接方法与
7、焊接材料,焊接 方法:焊条电弧焊、气体 保护焊、埋弧焊等,焊接 材料 :采用低碳合金系,降低焊缝金属的S、P杂质含量,预热和焊后热处理:预热温度一般为200-350 中间热处理,表3-28 中碳调质钢焊接材料的选用,表3-29 常用中碳调质钢焊接的预热温度,表3-30 常用中碳调质钢的焊后热处理,3.5 珠光体耐热钢的焊接,3.5.1 珠光体耐热钢的成分及性能,成分 及性能,珠光体耐热钢的室温强度并不 太高,通常是在退火状态或 正火+回火状态供货,在正火+ 回火或淬火+回火状态下使用,厚度不超过30mm的Mo钢和Mn-Mo钢 可以在热轧状态供货或使用,其 他的耐热钢应以热处理状态供货,珠光体耐
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