《金属焊接性第二章-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属焊接性第二章-2（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金属焊接性 主讲教师：陈思杰 第六章 低合金高强度钢的焊接 第六章 低合金高强度钢的焊接 焊 接 冶 金 在碳素钢的基础上，通过加入质量分数为5%以下的一种或几种 合金元素而形成的低合金钢，从而提高了钢的淬透性，并保证钢经 过热处理后能获得良好的综合力学性能，同时具有较高的强度和足 够的韧性。 第六章 低合金高强度钢的焊接 焊 接 冶 金 低合金钢 专用低合金钢 强度热处理状态 屈服强度 294 MPa 热轧钢及正火钢 294490MPa 低碳调质钢 490980 MPa 中碳调质钢 490980 MPa 强度用低合金钢 第六章 低合金高强度钢的焊接 主要内容 低合金高强刚的种类和性能 低合金
2、高强度刚的焊接性分析 低合金高强刚的焊接工艺要点 典型低合金高强度钢的焊接 焊 接 冶 金 低合金高强度钢的种类和性能 主要内容 热轧钢和正火钢 低碳调质钢 中碳调质钢 焊 接 冶 金 低合金钢的种类和性能 热轧钢和正火钢 焊 接 冶 金 V、Nb的碳化物和氮化物的沉淀析出进一细化晶粒，提高刚的强度、 塑性和韧性从而形成C-Mn-V、C-Mn-Nb和C-Mn-V-Nb系钢种， 热轧钢基本上属于C-Mn和C-Mn-Si系的钢种，其强度主要是通过合金元 素的固溶强化提高的。 Mn：固溶强化效果显著而比较便宜的元素，增加强度，改善塑性和韧性。1.8%。 Si：固容强化效果也很好，但质量分数高于0.6
3、%时对冲击韧度不利 Q345（16Mn）德国的St52 日本的SM50 Q345(12MnV、14MnNb) Q390(15MnV、16MnNb) 低合金钢的种类和性能 热轧钢和正火钢 焊 接 冶 金 在固溶强化的同时，必须加入其它的合金元素（如Ni、Mo、Nb和Ti等 ），通过正火处理后，使这些元素的化合物以细小的质点从固溶体中沉淀析 出，弥散分布在晶内和晶界，并细化晶粒，有效的提高强度，改善塑性和韧 性，从而形成所谓的正火钢。 组织为细晶粒的铁素体和珠光体 内含有一定数量的成弥散分布的碳化物和氮化物质点 Q390（15MnTi） Q420(15MnVN) 18MnMoNi 低合金钢的种类和
4、性能 热轧钢和正火钢 焊 接 冶 金 常用热轧钢和正火钢的化学成分（GB/T1591-1994） 牌号质量 等级 化学成分（质量分数）% CMnSiPSVNbTiAlCrNi Q295A0.160.801.5 0 0.550.0450.0450.02 0.15 0.015 0.06 0.02 0.20 Q345A0.201.001.6 0 0.5 5 0.0450.0450.02 0.15 0.015 0.06 0.02 0.20 Q390A0.201.001.6 0 0.550.0450.0450.02 0.20 0.015 0.06 0.02 0.20 0.300.70 Q420A0.20
5、1.001.7 0 0.550.0450.0450.02 0.20 0.015 0.06 0.02 0.20 0.400.70 Q460C0.201.001.7 0 0.550.0350.0350.02 0.20 0.015 0.06 0.02 0.20 0.01 5 0.700.70 低合金钢的种类和性能 热轧钢和正火钢 焊 接 冶 金 常用热轧钢和正火钢的力学性能（GB/T1591-1994） 牌号质量 等级 s/MPas/MPad5（ %） AKV（纵向） /J 180弯曲试验 d=弯心直 径 a=试样厚度 厚度（直径）/mm+200 161635355050100钢材厚度（直径）/mm
6、 不小于1616100 Q295A2952752552353905702334_d=2ad=3a Q345A34532529527547063021_d=2ad=3a Q390A39037035033049065019_d=2ad=3a Q420A42040038036052068018_d=2ad=3a Q460C46044042040055072017_34d=2ad=3a 低合金高强度钢的种类和性能 主要内容 热轧钢和正火钢 低碳调质钢 中碳调质钢 焊 接 冶 金 低合金钢的种类和性能 低碳调质钢 焊 接 冶 金 热处理强化钢，含碳量较低（低于0.25%，实际低于0.18%） 添加合金元
7、素（Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu）提高淬透性和回火稳 定性。推迟珠光体和贝氏体的转变，使马氏体的临界冷却速度降低。 低碳调质钢具有较高的强度和良好的塑性和韧性，不同的成分和热处理工艺 ，可以获得不同综合性能的低碳调质钢。 当合金元素含量超过一定范围后，在正火的条件下会出现韧性大幅度下降的现象， 为此s490MPa的高强度钢需要调制。屈服强度在490980MPa的低合金高强度钢， 因在调质状态下供货使用，称为低碳调质钢。 14MnMoVN 14MnMoNbB WCF62、HQ70A HQ80C 低合金钢的种类和性能 低碳调质钢 焊 接 冶 金 典型低碳调质钢的化学成分 钢材 牌号
8、化学成分（质量分数）（%）Ceq （%） CMnSiSPNiCrMoV 14MnMoVN0.141.410.300.0350.012_0.170.130.50 14MnMoNbB0.120.1 8 1.301.80.150.350.030.03_0.56 WCF600.091.101.50.150.350.020.030.500.300.300.020.060.47 HQ70A0.090.1 6 0.601.20.150.400.030.030.301.000.300.60_0.52 HQ80C0.100.1 6 0.601.20.150.350.0150.025_0.601.200.300.
9、600.030.080.58 低合金钢的种类和性能 低碳调质钢 焊 接 冶 金 典型低碳调质钢的力学性能 钢材牌号板厚h/mms/MPas/MPa （%） AKV（横向）/J 14MnMoVN365987012020：77J/cm2（aku） -40：56J/cm2（aku） 14MnMoNbB5068675514-40：39/cm2 WCF60165049061072518-40: 40 HQ60A5045059016_ HQ70A1859068017-20：39 -40:29 HQ80C_68578516-20：47 -40:29 HQ100_88095010-25:27 低合金高强度钢的
10、种类和性能 主要内容 热轧钢和正火钢 低碳调质钢 中碳调质钢 焊 接 冶 金 低合金钢的种类和性能 中碳调质钢 焊 接 冶 金 n 屈服强度介于8801176MPa之间,中碳调质钢强度和硬度高而塑性和韧性较差 n Cr钢、Cr-Mo钢、Cr-Mn-Si钢及Cr-Ni-Mo钢 低碳调质钢屈服强度一般低于880MPa。的塑性和韧性不至于过低，开发 了碳为0.25%0.45%的中碳调质钢。 40Cr、35CrMoA、30CrMnSiA及40CrNiMoA 钢材牌号CMnSiCrNiMoV 40Cr0.370.450.50.80.20.40.81.1 35CrMoA0.300.400.40.70.17
11、0.350.91.30.20.3 30CrMnSiA0.280.350.81.10.91.20.81.10.30 30CrMnSiNi2A0.270.341.01.30.91.20.91.21.41.8 40CrNiMoA0.360.440.50.80.170.370.60.91.251.750.150.25 40CrMnSiMoVA0.370.420.81.21.21.61.21.50.250.450.600.070.12 低合金钢的种类和性能 中碳调质钢 焊 接 冶 金 常用中碳调质钢的力学性能 钢材牌号热处理b/MPas /MPa5（%） （%） AKV/J 40Cr 850淬火（水）
12、520回火（水或油） 98078594547 35CrMoA 850淬火（水） 550回火（水或油） 980835124563 30CrMnSiA 锻件880淬火（油） 540回火（水或油） 1080835104549J 30CrMnSiNi2A 890淬火（水） 200300回火（空） 1570_94559J 40CrNiMoA850淬火（油）600 回火（水或油） 980835125578 40CrMnSiMoVA890970淬火（油） 250270回火（空） _186283549 第五章 焊接性及其试验方法 主要内容 低合金高强刚的种类和性能 低合金高强度刚的焊接性分析 低合金高强刚的焊
13、接工艺要点 典型低合金高强度钢的焊接 焊 接 冶 金 低合金高强度钢的焊接性分析 主要内容 热裂纹 冷裂纹 再热裂纹 层状撕裂 脆化和软化 焊 接 冶 金 低合金钢的焊接性分析 热裂纹 焊 接 冶 金 热裂纹的敏感性 热轧及正火钢 低碳调质钢 中碳调质钢 热裂纹是低合金高强度钢焊接中比较常见的焊接缺陷，它不但可以出现在焊缝中， 也可以出现在熔合区及其附近的热影响区中，具体表现为焊缝金属的结晶裂纹和熔合区 附近的液化裂纹，其敏感性随钢种的不同而变化。 一般含碳量都较低，含锰量又较高 ，因而w(Mn)/w(S)较高，具有较好的热裂 纹能力。但是，当材料成分不合格而发生 严重偏析或局部含C、S量很高
14、时，也会出 现热裂纹。例如，Q420（15 MnVN）钢埋 弧焊时，因焊缝中心发生偏析而引起了结 晶裂纹的形成 低碳调质钢含碳量较低，含Mn量较高 ，一般也无热裂纹倾向。但对于一些高Ni 低Mn类型的低碳调质钢来说，热烈倾向将 会增大。此时通过选择合适的焊接材料， 提高焊缝的含锰量，结晶裂纹是可以避免 的，但要注意液化裂纹的产生，尽量减少 焊接热输入，同时尽量降低焊接应力。 中碳调质钢含碳量及合金元素含量都很 高，具有较大的热烈倾向。焊接时应注意 选择含C量低的，含S、P杂质少的焊接材 料，例如，30CrMnSi 钢的含碳量和含硅量 都很高，因而热烈倾向较大。在这种情况 下，为了提高焊缝金属的
15、抗热裂纹能力， 不得不采用低碳低硅焊丝，如H18CrMoA 等。 低合金钢的焊接性分析 热裂纹 焊 接 冶 金 防止措施 冶金措施 严格控制母材和C、P、S和其他易形成低熔点共晶体的合金元素Nb、Ni、Si等的 含量。若将母材的C、S和P的质量分数分别控制在0.12、0.01和0.02以下 ，则可以采用较高热输入的焊接方法而不至于产生热裂纹。当以Nb作为微量合金 元素对钢进行合金化时，Nb的最高质量分数不应超过0.03。 焊接接头应开适当的坡口，以 减小熔合比，这也是控制焊接金属成分的有效方法 。为可靠地防止焊接热裂纹的形成，讲焊缝金属中碳的质量分数限制在0.12以 下，S和P质量分数都限制在0.025以下是十分必要的。 低合金钢的焊接性分析 热裂纹 焊 接 冶 金
