中碳调质钢焊接工艺.

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1、Date1 调质（quenching and high temperature tempering）即淬火和高温回火的综合热处 理工艺。 调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、 弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之， 零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、 连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于 重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多因此，调质处理在热处理中占有很 重要的位置。 在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能 也就不完全一样。一般说来，

2、各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和 高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。 调质钢 调质钢的成分是含碳0.25%0.5%碳素钢或低合金钢和中合金钢，调质处理后的金相组 织是回火索氏体。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类 钢。应用最广的调质钢有铬系调质钢(如40Cr、40CrSi)、铬锰系调质钢(如40CrMn)、铬镍 系调质钢(如40CrNiMo、37CrNi3A)、含硼调质钢等。 Date2 性 能 特 点 调调 质质 钢钢 在 化 学 成 分 上 的 特 点 碳 含 量 0 . 3 0 . 5 % ， 并 含 有 一 种 或 几 种 合 金 元

3、 素 ， 具 有 较 低 或 中 等 的 合 金 化 程 度 。 钢 中 合 金 元 素 的 作 用 主 要 是 提 高 钢 的 淬 透 性 和 保 证 零 件 在 高 温 回 火 后 获 得 预 期 的 综 合 性 能 。 热 处 理 工 艺 是 在 临 界 点 以 上 一 定 温 度 加 热 后 淬 火 成 马 氏 体 ， 并 在 5 0 0 - 6 5 0 回 火 。 热 处 理 后 的 金 相 组 织 是 回 火 索 氏 体 。 这 种 组 织 具 有 强 度 、 塑 性 和 韧 性 的 良 好 配 合 。 调调 质质 钢钢 的 质质 量 要 求 除 一 般 的 冶 金 方 面 的 低

4、 倍 和 高 倍 组 织 要 求 处 ， 主 要 为 钢 的 力 学 性 能 以 及 与 工 作 可 靠 性 和 寿 命 密 切 相 关 的 冷 脆 性 转 变 温 度 、 断 裂 韧 性 和 疲 劳 抗 力 等 。 在 特 定 条 件 下 ， 还 要 求 具 有 耐 磨 性 、 耐 蚀 性 和 一 定 的 抗 热 性 。 由 于 调 质 钢 最 终 采 用 高 温 回 火 ， 能 使 钢 中 应 力 完 全 消 除 ， 钢 的 氢 脆 破 坏 倾 向 性 小 ， 缺 口 敏 感 性 较 低 ， 脆 性 破 坏 抗 力 较 大 ， 但 也 存 在 特 有 的 高 温 回 火 脆 性 。 大 多

5、 数 调 质 钢 为 中 碳 合 金 结 构 ， 屈 服 强 度 （ 0 . 2 ） 在 4 9 0 - 1 2 0 0 M p a 。 以 焊 接 性 能 为 突 出 要 求 的 调 质 钢 ， 为 低 碳 合 金 结 构 钢 ， 屈 服 强 度 （ 0 . 2 ） 一 般 为 4 9 0 - 8 0 0 M p a ， 有 很 高 的 塑 性 和 韧 性 。 少 数 沉 淀 硬 化 型 调 质 钢 ， 屈 服 强 度 （ 0 . 2 ） 可 到 1 4 0 0 M p a 以 上 ， 属 高 强 度 和 超 高 强 度 调 质 钢 。 Date3 上一级 中碳调质钢的焊接 一、中碳调质钢

6、强化机理：相变强化（调质处理 屈服强度：为880MPa1176MPa 合金系：中C（0.25% 0.5%）、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系 主合金化元素：Cr-Mn-Ni-Mo-Si 辅合金化元素：V 热处理状态：淬火回火 组织：S回、M回 ，M为片状 典型钢种：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA Date4 40Cr 基本信息 根据标准GB/T 3077-1999 对应国外标准:JIS G4053 ASTM A29/ ISO 683-18:19961 Cr钢 ： 以Cr为主加元素 （1%，提高回火稳定性 ），有回火脆 性 ； 典型：40Cr ，用于制造在交变载荷下工

7、作的重要零件 ，如大型齿轮、轴等 。 化学成分 牌 号 CSiMnCrNiPSCU 40 Cr 0.37 0.4 4 0.17 0.3 7 0.50 0.8 0 0.80 1.1 0 0. 03 0 0. 03 5 0. 03 5 0.0 302 Date5 力学性能 试样毛坯尺寸（mm）：25 热处理： 第一次淬火加热温度（）：850；冷却剂：油 第二次淬火加热温度（）：- 回火加热温度（）：520；冷却剂：水、油 抗拉强度（b/MPa）：980 屈服点（s/MPa）：785 断后伸长率（5/%）：9 断面收缩率（/%）：45 冲击吸收功（Aku2/J）：47 布氏硬度（HBS100/300

8、0）（退火或高温回火状态）：207 40Cr调质硬度 40Cr调质 以后的硬度大概在HRC32-36之间,也就是说大概HB330- 380之间. 40Cr-830-860C油淬-55HRC 150C回火-55HRC 200C回火-53HRC 300C回火-51HRC 400C回火-43HRC 500C回火-34HRC 550C回火-32HRC 600C回火-28HRC 650C回火-24HRC Date6 40cr介绍 我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、 德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢 号41Cr4

9、、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4 、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标 准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号 SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化 组织ISO标准钢号41Cr4。 【临界点温度】 （近似值） Acm=780 【正火规范】 温度850870，硬度179229HBS。 【冷压毛坯软化处理规范】 温度740760，保温时间46h，再 以510/h的冷速，降温到600，出炉空冷。 处理前硬度 217HBS，

10、软化后硬度163HBS。 【生铁屑保护摆动回火规范】 （67010）2h，随炉升温，（71010）2h，随炉降温，（ 67010）2h，随炉升温，（71010）2h，再随炉降温，（ 67010）2h，随炉升温, （71010）2h，随炉降温,共3个循环 ，再降温至550，出炉空冷。处理后硬度153HBS。 【调质处理规范】 淬火温度850 10，油冷；回火温度 52010，水、油空冷。 Date7 40cr特性及用途 v 特性 v 40Cr钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易， 经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨 性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛 坯的切削性能。

11、在温度550570进行回火，该钢具 有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适 合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。 Date8 用途 这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度 工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上 的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温 回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零 件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火 及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨 性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主 轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具 有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮 、套筒

12、、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、 螺帽、进气阀等。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共 渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿 轮和轴。 40Cr广泛用于机械制造，这种钢的机械性 能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，40Cr 可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希 望发挥40Cr优越的机械性能，常将40Cr表面渗碳淬火， 这样就能得到需要的表面硬度 Date9 焊接热影响区 焊接热循环的简介 焊接热循环下的金 属组织转变特点 焊接热影响区的组 织和性能 Date10 5.1 焊接热循环的简析 v热循环的定义 v热循环的意义 v热循环的优越性 Date11

13、 v焊接热循环在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随 时间的变化过程称为焊接热循环。 v焊件上距热源远近不同的位置，所受到热循环的加热参 数不同，从而会发生不同的组织与性能变化。 研究焊接热循环的意义为：研究焊接热循环的意义为： 找出最佳的焊接热循环找出最佳的焊接热循环 不同的金属材料对焊接热循环的敏不同的金属材料对焊接热循环的敏 感性不同，对焊接热循环作适当调感性不同，对焊接热循环作适当调 整，找出适合某种金属的最佳热循整，找出适合某种金属的最佳热循 环，从而保证最佳的焊接质量。环，从而保证最佳的焊接质量。 用工艺手段改善焊接热循环用工艺手段改善焊接热循环 如：预热、后热、控制线能量等。如：

14、预热、后热、控制线能量等。 预测焊接应力分布及改善热影响预测焊接应力分布及改善热影响 区组织与性能。区组织与性能。 焊接热循环的简析焊接热循环的简析 Date12 焊接生产中常采用多层焊接，研究多层焊接热循环的传热特点具有更为普 遍意义。从提高焊接质量来看，多层往往具有很大的优越性： 热循环参数调节范围： 单层焊时，因为受到焊缝截面积的限制，不能在更大的范围内调节功率和焊 速，焊接热循环的调整也受到了限制。多层焊是许多单层热循环联合在一起 的综合作用，多层焊比起单层焊具有更大的调节范围。 相邻焊层之间彼此具有热处理的作用： 多层焊时，对后一焊道面言，前一焊道具有预热作用，层间温度相当与预热 温

15、度；对前一焊道来说，后一焊道起后热作用，产生一定热处理效果。 多层焊主要考虑焊道层数和层间温度： 层间温度多层焊时，开始焊接后一焊层时前一层焊道所具有的最低温度即 为层间温度。 多层焊可分为“长段多层焊”和“短段多层焊”。 Date13 v1、长段多层焊接热循环 v长段多层焊就是每次焊缝的长度较长( 1.01.5m )，当 焊完第一层再焊第二层时，第一层已基本冷却到较低的温度( 约100200)。 由图可知，相邻各层之由图可知，相邻各层之 间有依次热处理的作用间有依次热处理的作用 ，为防止最后一层淬火，为防止最后一层淬火 ，可多加一层退火焊道，可多加一层退火焊道 。 不不适于焊接淬硬倾向大的钢种适于焊接淬硬倾向大的钢种。焊接这种钢时，应特别注。焊接这种钢时，应特别注 意与其他工艺措施的配合，如预热和层间温度的控制等。意与其他工艺措施的配合，如预热和层间温度的控制等。 进行长段多层焊时，如果第一层和最后一层不产生淬火组进行长段多层焊时，如果第一层和最后一层不产生淬火