30CrMnSiA焊接性研究课件.ppt

1、所属院系：材料科学与工程材料加工系专 业：焊接0703研究方向：30CrMnSiA的焊接组 别：1组 员：白向岗 付旭敏 赵恒指导教师：陈少平l30CrMnSiA钢是一种典型的钢是一种典型的Cr-Mn-Si系中系中 碳调制钢，钢种碳含量较高，也属于调制碳调制钢，钢种碳含量较高，也属于调制钢，热处理强化钢。它的淬硬性比低碳钢钢，热处理强化钢。它的淬硬性比低碳钢高的多，具有很高的硬度和强度，但韧性高的多，具有很高的硬度和强度，但韧性此相对较低，给焊接带来很大的困难，这此相对较低，给焊接带来很大的困难，这类钢常用于强度要求很高的产品或部件。类钢常用于强度要求很高的产品或部件。目前，飞机上的钢制零件如

2、发动机架，机目前，飞机上的钢制零件如发动机架，机身加强隔框、接头、支座、身加强隔框、接头、支座、起落架起落架以及一以及一些重要的螺栓等大都用它制造。据统计，些重要的螺栓等大都用它制造。据统计，起用量起用量约占飞机上的钢制零件的约占飞机上的钢制零件的80%。在。在航天发动机上，航天发动机上，30CrMnSiA钢也被大量应钢也被大量应用，如用，如压气机叶片、压气机压气机叶片、压气机盘盘1元元 素素 C SiMnSP标准值标准值0.280.34 0.901.20 0.801.100.025 0.025元元 素素MoCuCrNiCep标准值标准值 _0.025 0.801.10 0.0300.71(%

3、)抗拉强度抗拉强度 (MPa) 屈服强度屈服强度 (MPa) 伸长率伸长率 5 () 断面收缩率断面收缩率 () 1080(110)835(85)1045冲击功冲击功 Akv (J) 冲击韧性值冲击韧性值 kv (J/cm 硬度硬度 ：试样毛坯尺寸试样毛坯尺寸 3949(5)229HB25mm2l3.1 30CrMnSiA焊接裂纹焊接裂纹 （1）冷裂纹 （2）焊缝中的热裂纹 l 3.2焊接热影响区的性能变化焊接热影响区的性能变化 (1) 热影响区的脆化 (2) 热影响区的软化 l3.3焊缝中的气孔 3（1）冷裂纹）冷裂纹 中碳调质中碳调质钢的淬硬倾向十分明显，钢的淬硬倾向十分明显，冷裂倾向较为

4、严重，这冷裂倾向较为严重，这是因为中碳调质钢的含是因为中碳调质钢的含碳量较高，加入的合金碳量较高，加入的合金元素也较多，在元素也较多，在500以下的温度区间过冷奥以下的温度区间过冷奥氏体具有更大的稳定性氏体具有更大的稳定性所致如图所示由于点较所致如图所示由于点较低，在低温下形成的马低，在低温下形成的马氏体难于产生氏体难于产生“自回火自回火”效应，使中碳调质钢淬效应，使中碳调质钢淬硬倾向比低碳调质钢大。硬倾向比低碳调质钢大。屈服强度在屈服强度在833Mpa以以上碳当量超过了上碳当量超过了0.6%，属于高淬硬倾向钢。属于高淬硬倾向钢。 焊接中碳调质钢时，为焊接中碳调质钢时，为了防止冷裂纹，应尽量了

5、防止冷裂纹，应尽量降低焊接接头的含氢量，降低焊接接头的含氢量，除了采取预热措施外，除了采取预热措施外，焊后须及时进行回火处焊后须及时进行回火处理。理。此外，中碳调质超此外，中碳调质超高强钢还具有应力腐蚀高强钢还具有应力腐蚀开裂敏感性开裂敏感性。这种应力。这种应力腐蚀常发生在水和高湿腐蚀常发生在水和高湿度空气等弱腐蚀性介质度空气等弱腐蚀性介质中。为了降低焊接接头中。为了降低焊接接头的应力腐蚀开裂倾向，的应力腐蚀开裂倾向，应采取热量集中的焊接应采取热量集中的焊接方法和较好的焊接线能方法和较好的焊接线能量，避免焊件表面的焊量，避免焊件表面的焊接缺陷和划伤接缺陷和划伤 30GrMnSiA 的等温转变的

6、等温转变曲线曲线 (a)焊条电弧焊条电弧焊焊 （b）气焊）气焊 调制状态的调制状态的30CrMnSiA钢焊接接头区的强度分布钢焊接接头区的强度分布 l金属焊接性金属焊接性是金属材料对焊接加工的适应性。主要是是金属材料对焊接加工的适应性。主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。易程度。l钢材的焊接性主要取决于它的化学成分。随钢材强度钢材的焊接性主要取决于它的化学成分。随钢材强度级别的提高其焊接性变差。焊接性变差一般表现在两级别的提高其焊接性变差。焊接性变差一般表现在两个方面：一是焊接过程中焊缝熔敷金属的各种冶金缺个方面：一是焊接过

7、程中焊缝熔敷金属的各种冶金缺陷；二是焊接过程中材料性能的变化陷；二是焊接过程中材料性能的变化。可焊性 含义 典型的试验方法 工艺可焊性 焊接施工时对裂纹等其他缺陷的产生的敏感程度 焊接区最高硬度试验，焊接裂纹试验 使用可焊性 结构在使用过程中对于接头的强度，塑性，破坏特性，耐蚀等性能的敏感程度 焊道弯曲试验缺口韧性试验（却贝冲击试验），焊道接头拉伸试验 4l4.1碳当量法碳当量法l碳当量法(Calculation of carbon equivalents)是把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬、冷裂和脆化的影响折合成碳的相当含量，用以进行焊接性分析的间接试验方法。碳当量越高，则材料的冷裂敏感性越

8、大，焊接性越差lCep=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+ Mo/4+(Cu/13+P/2)l4.2插销试验插销试验1.30CrMnSiA钢是对氢脆敏感和冷裂倾向大的钢种钢是对氢脆敏感和冷裂倾向大的钢种 2.为防止焊接时产生裂纹为防止焊接时产生裂纹, 焊前必须对焊条进行烘干处理焊前必须对焊条进行烘干处理 3.焊接构件裂纹补焊焊后不再热处理时焊接构件裂纹补焊焊后不再热处理时, 建议同时采用预热和紧急后热建议同时采用预热和紧急后热 l4.3压板（压板（FISCO）对接焊接裂纹试验等试验）对接焊接裂纹试验等试验method of F ISCO cracking testlG B 487

9、5.4-84裂纹率按下式计算裂纹率按下式计算:C=lL100%式中式中 C实验的裂纹率，实验的裂纹率，% l4条实验焊缝上裂纹长度之和，条实验焊缝上裂纹长度之和， L4条焊缝长度之和，条焊缝长度之和，l4.1恒负载法l4.2影响因素 （1）组装 （2）焊接材料选择 （3）焊接工艺 （4）焊后消除应力处理 （5）表面改质图中为直升飞机起落及的疲劳断裂图。图中为直升飞机起落及的疲劳断裂图。 裂纹是从应力很高的角接板间断开始的。裂纹是从应力很高的角接板间断开始的。该机飞机着陆该机飞机着陆2118次后发生破坏，次后发生破坏，属于低周疲劳属于低周疲劳 避免类似的事件发生，有必要对焊避免类似的事件发生，有

10、必要对焊接接头的疲劳性能做一个研究。对此根接接头的疲劳性能做一个研究。对此根据实际飞行中起落架的最大应力，从而据实际飞行中起落架的最大应力，从而得出受力循环次数。从而能及时的修理得出受力循环次数。从而能及时的修理和替换和替换 l（1）能量标准 l（2）断口标准 l（3）延性标准 l根据GB/T15747-1995十字接头试件与试样 lGB/T2651-2008/ISO4136:2001l5.1调制状态下焊接l5.2 30CrMnSiA的焊接参数l5.3 30CrMnSiA焊接材料选择l5.4 30CrMnSiA焊接预热温度及热处理参数l5.5 焊接检验5l感谢陈老师的指导l感谢各位同学观赏l感谢我们组员，为此精益求精做出的努力。