异种钢的焊接

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1、异种钢的焊接（一）现代钢结构制造中，异种低合金钢得到越来越广泛的应用。采用异种低合金 钢制造焊接结构，不仅能满足不同工作条件对钢材提出的不同的要求，而且还能 节省高合金钢，降低成本和简化制造工艺，充分发挥不同材料的性能优势。在某 些条件下，异种低合金钢结构的综合性能超过单一钢结构。异种低合金钢制成的 焊接结构在机械、化工、石油及反应堆工程等行业应用广泛。1 异种珠光体钢的焊接1.1 焊接特点在钢结构的焊接制造中，经常遇到不同强度级别异种珠光体钢的焊接。采用 异种珠光体钢的焊接结构，不但经济合理，还能够提高整体焊接结构的使用性能。 这些焊接任务是在下列条件下提出的。 根据结构承受载荷的分布情况，

2、对不同受力条件的零件或部件，在设计 时就规定了采用不同强度级别的钢种。 在锻、铸与轧材的联合焊接结构中，各组成零件的钢号、状态、化学成 分不同。 特种用途的结构中，由于结构各个部位工作介质或工作条件不同，各零、 部件分别采用专业钢种与一般钢种。 由于钢材品种多，生产现场规格不齐，致使制造过程中要求代用材料。碳含量是决定珠光体钢在焊接中淬硬倾向的主要元素。含碳量低于 0.25 的碳钢，采用常规方法进行焊接，近缝区不会产生淬硬组织，焊接性良好。钢的 含碳量超过 0.25%时，在焊接中开始出现淬硬倾向。含碳量越高，热影响区的淬 硬倾向越大。为了避免在焊接热影响区形成脆性的马氏体组织并引发裂纹，应采用

3、合理的 工艺措施，包括合理的焊接次序、预热、最佳工艺参数等。实践中，对于异种珠 光体钢焊接结构件，只要焊缝金属的强度不低于构件中强度较低的一种钢材就可 以满足对接头性能提出的强度要求。对于相同金相组织类型的钢材，热物理性能没有很大差异，不同钢种之间的 焊接最常用的方法是熔焊。焊接材料一般选择与母材金相组织相同的金属，且熔 敷金属成分接近于强度较低一侧钢材（异种钢中合金化程度小的钢材）的成分。 预热温度及热处理工艺一般按合金化程度高的母材确定。1.2 焊接材料的选用 异种珠光体钢焊接时，按强度较低一侧钢材的强度要求选择焊接材料，熔敷 金属的化学成分与强度较低一侧钢材的成分接近，但焊缝的热强性应等

4、于或高于 母材金属。异种低合金钢焊后一般不再进行热处理。某些情况下，为防止焊后热 处理或在使用过程中出现碳的迁移，应选用合金成分介于两种母材金属之间的焊 接材料。碳钢与低合金钢之间的焊接，选择焊接材料时主要是保证焊接接头的常温力 学性能；对于热稳定钢主要是保证焊接接头的高温力学性能。常温下工作的珠光 体淬火钢，如果焊前不预热，可选用奥氏体焊条焊接，保持焊缝金属的高塑性， 避免焊缝及影响区出现裂纹。高温下工作的热稳定钢，不能用奥氏体焊条焊接，否则可能形成脆性的金属 间化合物层和脱碳层或增碳层。如果异种珠光体钢构件焊接接头在工作温度下可 能产生扩散层，最好在坡口上堆焊中间过渡层，过渡层中碳化物形成

5、元素 （Cr,v,Nb,Ti 等）的含量应高于基体金属。焊接性很差的淬火钢，焊前应该用塑性好、熔敷金属淬硬倾向低的焊条堆焊 一层过渡层（厚度810mm），且堆焊后必须立即回火。不同焊接方法、接头形式对珠光体钢和奥氏体钢熔合比影响的试验数据见表 1。异种金属多层焊时，每层熔合比都不相同，因此焊缝金属的化学成分和性能 也各不相同。焊接异种珠光体钢时，一般选用低氢型焊条，以保证焊接接头的抗裂性能。 常见异种珠光体钢的组合及其焊接材料、预热和热处理工艺见表 2。异种珠光体 钢气体保护焊焊接材料的选用见表 3。表 1 接头形式、焊接方法对珠光体钢和奥氏体焊熔合比的影响接头形式被焊钢材的金相类型熔合比/%

6、手工电弧焊埋弧焊带极堆焊电渣焊堆焊接头珠光体15 4025 50820一奥氏体25 5035 6015 25单道对接珠光体20 4025 50一20 40接头奥氏体30 5040 60一30 50多层圭寸底珠光体25 5035 60一一焊接头奥氏体35 5040 70一一钢材组合IIIIIIVII +IIII +IIIII +II +表 2 常见异种珠光体钢的组合及其焊接材料、预热和热处理工艺焊接材料预热温回火牌号J421,J423J422J424J426J427J507J426,J427A507J426,J427J507A407J426,J427J507R107J506,J507J506,J

7、507A507J506,J507A407J506,J507R107A507型号温度/T其他要求E4313, E4301E4303, E4320不预热或E4316100200不回火或600640E4315, E5015E4316, E4315E1-16-25Mo6NT5(E16-25MoN-15)E4316, E4315E5015E2-26-21-15 (E310-15)E4316, E4315E5015E5015-A1E5016, E5015E5016, E5015E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)E5016, E5015E2-26-21-15 (E310-15)E50

8、16, E5015E5015-A1E1-16-25Mo6N-15(E16-25MoN-15)150250不预热300400200300不预热或150250250350不预热 或100200150250不预热300400200300不预热或150250250350不预热或150200640660不回600650不回640670670690600650640660不回600650不回640670670690不回壁厚不小于35mm 或要求保持机加工精度 时必须回火，CW0.3%可 不预热焊后立即进行热 处理焊后无法热处理时采用工作温度在450C以下，CW0.3%不预热工作温度W400C焊后立即进行回

9、不能热处理情况下采用工作温度400C,CW0.3%，板厚 5 W35mm不预热工作温度W350CIII+IVA507El-16-25Mo6NT5(E16-25MoNT5)200300不回火工作温度W350CIII+A507El-16-25Mo6NT5不预热不回工作温度WV(E16-25MoN-15)或150200火450C, CW0.3%不预热不预热不回工作温度WIII+El-16-25Mo6NT5A507(E16-25MoNT5)450C, CW0.3%可不预科或200250火热八、J707,E7015-D2, E6015-D1300600焊后立即进行回火IV+J607400650处理VA4

10、07E2-26-21T5 (E310-15)200不回无法热处理时采用300火300640工作温度W400C,J707E7015-D2IV+400670焊后立即回火VA507El-16-25Mo6NT5200不回无法热处理时采用，(E16-25MoNT5)300火工作温度W350C30067069R107E5015-A1工作温度W400CIV+4000科A507El-16-25Mo6NT5200不回无法热处理时采300火用,工作温度W380CR107,不预热工作温度WV +R407E5015-A1, E6015-B3660R207,530C, CW0.3%可不预VE5515-B1, E5515

11、-B2或150250700热八、R307V +R107,E5015-A1, E5515-B1250700工作温度W500R207R307E5515-B2350720520C，焊后立即回火W+R317,E5515-B2-V250720工作温度W55 0R207R307E5515-B1, E5515-B2350750560C，焊后立即回火 括号内为 GB/T983 1995 型号。表 3 异种珠光体钢气体保护焊焊接材料的选用母材组合焊接方法焊接材料热处理工艺/C保护气体焊丝I +III +CO保护焊2CO2ER49-1(H08Mn2SiA)预热100250TIG焊Ar+O 1% 2% 或2H08A

12、回火600，650IIIMAG焊Ar+CO20%H08MnACO2保护焊CO2ER49-1(H08Mn2SiA)预热200，250I +H08A回火600，650VTIG焊Ar+O 1% 2% 或H08MnAMAG焊2Ar+CO 20%2H1Gr21Ni10Mn6不预热、火不回ER55-B2CO保护焊2CO 或 CO +Ar2 2H08CrMnSiMoGHS-CMCO保护焊2CO 或 CO +Ar2 2H08CrMnSiM预热200250回火640670ER55-B211 +III11 +V11 +V11 +III+IVIII+VIII+ 科IV+VIV+CO2CO2CO保护焊2TIGMAGCO保护焊2TIGMAGCO保护焊CO保护焊2TIGMAGCO保护焊2TIGMAGCO2Ar+O 或 Ar+CO2 2CO2Ar+O 或 A