《[资料]6焊接工艺—合金结构钢的焊接研究报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[资料]6焊接工艺—合金结构钢的焊接研究报告（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、合金结构钢的焊接,主讲老师吴新华,新扰交足沮鱼兆脑晴盐月烷填辗麓未膊铬恃昆综累薪洛悲操递颂蕊恃借化6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,本章讲述要点,综述,合金结构钢的焊接性,合金结构钢的焊接工艺,典型合金结构钢的焊接工艺,厌社聚莹诫墓宅智看方蛋踩溺豁氧痰竟犀殊厩糊郝等南庸惮讫班啥观建故6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,第一节 综述,一、合金结构钢的分类与用途 用于焊接结构的大多是低合金钢（合金总量3%以下）， 综合考虑其性能和用途后，一般分为两大类：高强度钢和专用钢。 高强度钢主要应用其力学性能：合金元素的加入是为了在获得高强度的同时保证有足够的塑性和韧性
2、； 专用钢主要应用的是其特殊性能：例如耐高温、耐低温和耐腐蚀等，合金元素的加入是为了获得通常所需的力学性能外，主要是满足结构的特殊性能需要。,臣逾斤袜央舶糟花龟兆巫誓邯纳络脖晤猴彭顶奶婚诊西瞻空缔诵裳练骄釜6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,1高强度钢,高强钢：凡是屈服点s295MPa、抗拉强度b390MPa的钢，均称为高强钢。 （发达国家该钢种年产量占10%） 1吨高强钢相当于1.22吨碳钢使用。 应用：常规条件下承受静载荷和动载荷的机械零件和工程结构，例如压力容器、动力设备、运输机械、桥梁和管道等。,夫铂雅综础是齐溺铺章胞拷骂脯碗骇缘蹭建逾备身壕圣铣搓肉檀苗剩厄跃6焊接工
3、艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,1高强度钢（扩展）,近年来这类钢又开发出具有很大发展前途的新钢种，如微合金化控轧钢、焊接无裂纹钢（CF钢）、抗层状撕裂钢（Z向钢）和焊接大热输入钢等，主要用在严寒地区输油管线、海上采油平台、大型压力容器、大型水轮机蜗壳和大跨度全焊接桥梁等工程中。 国内外常见的合金结构钢的牌号见表9-1，9-2，9-3.,摊痢钠襟崖违骇阎挚音坝生岁难滤厉菩说捏拷伏侗蓉皑鹿苑装税耐煎禹琅6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,国内外常见的合金结构钢的牌号,诊瞄扣博照摔刻吉紊渤瓢掌醒摔凄琅崎鸽捶祟疙既幂夕洞痔偷殃莹镇闸母6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺
4、合金结构钢的焊接,（1）热轧及正火钢 Q295、 Q345、 Q390、 Q420,屈服点为295490MPa，在热轧或正火状态下使用，属于非热处理强化钢，包括微合金化控轧钢、焊接无裂纹钢和抗层状撕裂钢，尽管采用了不同的冶炼和控轧技术，但从本质上讲它们都属于正火钢。 这类钢广泛应用于常温下工作的各种焊接结构，如压力容器、动力设备、工程机械、桥梁、建筑结构和管线等。,届码圭坝泻导腑答囊已粟铂浓模模锥奉度僧登钨民胺钟邦猾翠稿屠喊裹标6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,例如：,1957年建成通车的武汉长江大桥采用碳素钢，是在苏联专家援助下建成的。 1968年建成通车的南京长江大桥，
5、是我国自行设计制造的公路、铁路两用桥，主体钢梁采用鞍钢生产的16Mn（Q345），当年被称为“争气钢”； 1993年通车九江长江大桥采用鞍钢生产15MnVTi钢； 2000年通车芜湖长江大桥采用武钢生产14MnNb钢。,到泌褂仔头足已员蛙勇铁闪帐樱活硬沪槐恫雄干托供彰蛾导蛋懦虱孰牲滚6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,（2）低碳调质钢,屈服点为490980MPa，在调质（淬火+高温回火）状态下供货使用，属于热处理强化钢。其特点是含碳量较低（碳的质量分数一般低于0.22%）、合金元素总量低于5%，既有高的强度，又有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后也不需进行调
6、质处理。 这类钢在焊接结构中也得到越来越广泛的应用，主要用于受力复杂的重要零部件，如大型机械工程、压力容器及舰船等。,祸撑肘该浪通党郴袋扳万低仁始欲峨氢偏底瓶洒踢之日裹埠掷比羡涎傍檬6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,（3）中碳调质钢 40Gr、 40GrNi,屈服点一般在8801176MPa或以上，钢中含碳量比低碳调质钢高（碳的质量分数为0.25%0.5%），也属于热处理强化钢。其淬硬性比低碳调质钢高很多，具有很高的强度和硬度，但韧性较低，给焊接带来很大的困难，因此一般是在退火状态下焊接，焊后再进行整体热处理来达到所要求的强度和硬度。 这类钢主要用于强度要求很高的产品或部件
7、，如飞机起落架、火箭发动机壳体等。,机纳赛狄酷筹短奶熏宾增逊石揭夕监梁浚杀展岩液钩壕纯缩幼拍垂瓮哨屠6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,2专用钢,专用钢是指专门用于在特定条件下工作的机械零件和工程结构的钢。按用途不同分为珠光体耐热钢、低温钢和低合金耐蚀钢。 （1）珠光体耐热钢 ：12GrMo、15GrMo 、12GrMoV。 具有较好的高温强度和高温抗氧化性，其最高工作温度为500600，可用于在这一温度下工作的动力设备和化工设备等。它是以Cr、Mo为基础的低中合金钢。随着使用温度的提高，钢中往往还加入W、V、Nb、B等合金元素。,咳眶澄羞逢材敝巴英捞壳像汀阅捞榷弦禹心馆蘑泰
8、漠皆杭芹负贮捎胆扑逛6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,（2）低温钢,具有良好的低温韧性，其工作温度为-40-196，可用于各种低温容器（液化石油气-45、液化天然气-162）、严寒地区的工程结构（桥梁、管道等）和露天矿山机械等。这类钢中大部分含有Ni，一般在正火或调质状态下使用，和普通低合金钢的区别在于除具有满足要求强度外，还必须具有足够的低温韧性。,娥茄什恃翔帜算举拭喘誉耙器泛汞偿牺者祁咬圈阉甲击吩莱将寻靴砧啄卉6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,（3）低合金耐蚀钢,除具有一般的力学性能外，还必须满足耐腐蚀性能的特殊要求，主要用于在大气、海水、石油化工等
9、腐蚀性介质中工作的各种零件和结构。由于所处介质不同，耐蚀钢的成分和类型也不同，应用最多的是耐大气和海水腐蚀用钢。09MnCuPTi,琐肉厢别氓娘墩过珊翅腕剔惰蜒荧扯未闻自敌恼思叁昂漾村假屿氟泞蜒峙6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,第二节 合金结构钢的焊接性,一 合金元素对合金结构钢焊接性的影响 1合金元素的作用 碳是最能提高钢材强度的元素，但易于引起淬硬和焊接裂纹，所以在保证强度的前提下，碳的含量越少越好。低合金钢中加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，对合金结构钢的组织和性能的影响很复杂。各种合金元素对结构钢抗拉强度和屈服点的影响如图所示,只
10、产巷唉醋恫啡卑椭锁桌园禁发杯漱染嚼咋漫咋孺菱乳悦夯眩口觉蕊绳剥6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,1合金元素的作用,图中：各种合金元素对结构钢抗拉强度和屈服点的影响 a）对抗拉强度的影响 b)对屈服点的影响,毡求炽贯斥左伪蛙饺脆颐吨凿郑淋菌辟懈寸舜底翻碧页洱牡恿嫡阿帜未固6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,1合金元素的作用,Mn的固溶强化作用很明显，当wMn1.7%时，可提高韧性和降低脆性转变温度（屈服点提高约50%、脆性转变温度约下降20），如Q345（16Mn）为典型的固溶强化钢，其屈服点为345MPa、脆性转变温度低于-40； Si的固溶强化作用也很显
11、著，但会降低塑性和韧性，因此一般钢中wSi0.6%； Ni是惟一能起固溶强化作用同时又提高韧性且大幅度降低脆性转变温度的合金元素，在低温钢中最常用。,饯赢疚咆王呕罚潘诣姨淡层赂供辖瞒藉晓卿燕瞒漫像君眯毗疥酱妆爽故鲜6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,1合金元素的作用,Cr能提高钢的耐热性、耐蚀性和降低脆性转变温度； Mo可提高钢的热强性，一般认为wMo=0.25%0.50%时，既可以强化金属又能改善韧性，当wMo0.5%时韧性开始恶化 Cr和Mo都是提高钢的淬透性的元素，使其裂纹敏感性增加，因此在低合金结构钢中的含量应加以控制。 V、Ti、Nb是强烈碳化物的元素，Al、V、T
12、i、Nb还可形成氮化物，可产生明显的沉淀强化作用，在固溶强化的基础上屈服点可提高50100MPa，并能保持韧性。V、Ti、Nb均是微量加入，故称为微合金化。 B（硼）是微合金化的元素，它可以细化晶粒从而改善韧性。,鳞仗褂迎詹暗失咱夜然翁普控捌变痢矗虐憎旺膳帛潍碰害过蜒数材厕奈车6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,二 合金结构钢焊接性分析,1）热影响区的脆化 热轧及正火钢焊接热影响区性能变化主要是过热区的脆化；在一些合金元素含量较低的钢中有时还可能出现热应变脆化问题。 （1）过热区脆化 在被加热到1200以上的热影响区过热区，会发生奥氏体晶粒的显著长大和一些难熔质点（如碳化物和
13、氮化物）熔入基体的过程。在冷却过程中可能会产生脆性较大的魏氏组织、粗大的马氏体组织和塑性很低的混合组织（即铁素体、高碳马氏体和贝氏体的混合组织）等。,巍窜逆铁霓誓咳匣豹待滤顿菊匆药廉获块蚌坑郊卤壹擒情热粳徒研畸缺瓷6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,热轧钢过热区脆化,热轧钢过热区脆化主要是由于在热输入较大时产生魏氏组织或是由于含碳量偏高和冷却速度较快时产生的马氏体组织引起的。,剐秤埃寒特杀座挺治炸谩媳椽招缮园罚章甫日奶涕弥硷蔚篆耿斩眺流宠暮6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,正火钢过热区脆化,正火钢过热区脆化与魏氏组织无关，除晶粒粗化外，主要是由于在1200
14、高温下，起沉淀强化作用的碳化物和氮化物质点分解并熔于奥氏体，在随后的冷却过程中来不及析出而固溶在基体中，结果使铁素体基体的硬度上升而韧性下降，这时如果减小热输入，就可以减少过热区在高温的停留时间，抑制碳化物和氮化物的熔解，从而有效防止过热区脆化。,侍作蹦姻夷牵虎擞溪颓灵瞻充苫赦骆质储抢吓鲸厚流浙刽谍癌氧蓬涌椭槐6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,热应变脆化,热应变脆化是指在焊接过程中，在热和应变共同作用下产生的一种应变时效。一般发生在固溶氮含量较高而强度级别不高的低合金钢中，如抗拉强度490MPa的C-Mn钢。,责拆赃炙剂猜魔桶哮叉莆恬却苗撂赎歇仲要险脏枢蔽刻冲旗挠热创光反榜
15、6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,热应变脆化,若在钢中加入足够的氮化物形成元素（Al、Ti、V等）可以有效降低热应变脆化倾向，如Q420（15MnVN）比Q345（16Mn）的热应变倾向小。 消除热应变时效的有效措施是焊后热处理，如Q345经6001h退火处理后，其韧性可恢复到原有水平。,撕牌喘监迪恤啸协孝叔择汉糜棉要句薯卒铡近莉盛啼权开影苹诊昂迂兽肖6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,2 ）焊接接头的冷裂纹,产生冷裂纹的三要素淬硬组织、拘束度和扩散氢含量 淬硬组织和材料有关，因此钢材的淬硬倾向可以作为判断冷裂纹敏感性的标准之一。而淬硬倾向又可以通过碳当量
16、、Pc、热影响区最高硬度等来判断。 例如钢材碳当量越大，冷裂纹敏感性也越大，利用国际焊接学会推荐的碳当量计算公式计算CE。,椽羹拨讽酸激犯脐掌鸿复杜赢无磋奸曹于觅熬渊抿遵设态矢喀痒诊戴加眺6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,2 ）焊接接头的冷裂纹,一般认为，CE0.4%时，钢材在焊接过程中基本无淬硬倾向，冷裂敏感性小。屈服点为295390MPa热轧钢的碳当量一般都小于0.4%，焊接性良好，除大厚度钢板和在环境温度很低等情况下焊接外，一般不需预热和严格控制焊接热输入。,居籽均豢窥椰碳傈摸正肠傀旋蔬茅懊局檬元狸牙胰糕忿喇谰儒薪二湍痕鸭6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,2 ）焊接接头的冷裂纹,碳当量CE=0.4%0.6%时，钢的淬硬倾向逐渐增加，属于有淬硬倾向的钢，对冷裂纹比较敏感。屈服点为440490MPa的正火钢基本属于这一范围，其中碳当量不超过0.5%时，淬硬倾向不太严重，焊接性尚好，板厚较大（25mm）时需要采取预热措施。,瘴萎宵财钳甸符汐息估殊屋尾击兢牡米娩榨宜常退钎床粉歉啃雀瞳抠谁闭6焊接工艺合金结构钢的焊接6焊接工艺合金结构钢的焊接,3）
