材料焊接性第3章-合金结构钢的焊接2-课件.ppt
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- 材料 焊接 合金 结构钢 课件
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1、3.3 3.3 低碳调质钢的焊接低碳调质钢的焊接什么叫调质?什么叫调质?金属学与热处理:淬火金属学与热处理:淬火+高温回火高温回火焊接:淬火焊接:淬火+回火回火为什么要调质?为什么要调质?种种类类高强度结构钢高强度结构钢b 600-800MPab 600-800MPa 高强度耐磨钢高强度耐磨钢b1000MPab1000MPa 高强高韧性钢高强高韧性钢b700MPab700MPa 14MnMoNbB14MnMoNbB、15MnMoVNRE15MnMoVNRE、HQ70HQ70、HQ80CHQ80C等等如如HQ100HQ100、HQ130HQ13012Ni3CrMoV12Ni3CrMoV、1010
2、Ni5CrMoVNi5CrMoV以及美国的以及美国的HY80HY80、HY-130HY-130、HP-9-4-20HP-9-4-203.3.1 3.3.1 低碳调质钢的种类、成分及性能低碳调质钢的种类、成分及性能表表3-3-15 15 低碳调质钢的化学成分(质量分数)低碳调质钢的化学成分(质量分数)(%)表表3-3-16 16 低碳调质钢的力学性能低碳调质钢的力学性能3.3.2 3.3.2 低碳调质钢的焊接性分析低碳调质钢的焊接性分析焊接性焊接性分析分析焊缝强韧性匹配焊缝强韧性匹配冷裂纹冷裂纹 热裂纹及再热裂纹热裂纹及再热裂纹 焊缝强度匹配系数焊缝强度匹配系数S S(b)w/(b)w/(b)b
3、b)b表征接头力学非均质性的表征接头力学非均质性的参数之一,参数之一,(b)wb)w为焊缝为焊缝强度,强度,(b)bb)b为母材强度为母材强度当当(b)w/(b)b1(b)w/(b)b1(b)w/(b)b1超强匹配超强匹配低强匹配低强匹配等强匹配等强匹配1 1焊缝强韧性匹配焊缝强韧性匹配强韧匹配的三个观点对于较低强度的钢对于较低强度的钢等强匹配选择焊接材料;等强匹配选择焊接材料;“低强匹配低强匹配”焊材并不意味着焊材并不意味着接头强度一定低于母材。接头强度一定低于母材。对承受动载荷、重载荷和对承受动载荷、重载荷和低温工作的高强钢焊接接头,低温工作的高强钢焊接接头,除强度性能外,还要求有较高的韧
4、性;除强度性能外,还要求有较高的韧性;2 2冷裂纹冷裂纹由于含碳量比较低,热影响区的由于含碳量比较低,热影响区的粗晶区形成低碳马氏体,马氏体的粗晶区形成低碳马氏体,马氏体的起始转变点起始转变点Ms点比较高;点比较高;限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止限制焊缝含氢量在超低氢水平对于防止低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要。低碳调质钢焊接冷裂纹十分重要。钢材强度级别越高钢材强度级别越高,冷裂倾向越大。冷裂倾向越大。对对但但热影响区淬硬组织为热影响区淬硬组织为Ms点较高的低碳马氏体,点较高的低碳马氏体,具有一定韧性,裂纹敏感性小。具有一定韧性,裂纹敏感性小。图图3-21 3-21 低碳调质钢低碳调质钢TRC
5、TRC试验的应力与时间关系试验的应力与时间关系(80%Ar+20%CO(80%Ar+20%CO2 2 MAG)MAG)a)HQ60 b)HQ70 a)HQ60 b)HQ70 2 2热裂纹及消除应力裂纹热裂纹及消除应力裂纹热影响区热影响区 性能变化性能变化 调质钢热影响区调质钢热影响区组织特征组织特征 热影响区脆化热影响区脆化 热影响区软化热影响区软化 调质钢热影响区组织特征调质钢热影响区组织特征热影响区脆化热影响区脆化图图3-24 3-24 裂纹在低碳马氏体和裂纹在低碳马氏体和ML+BLML+BL混合组织中扩展的示意图混合组织中扩展的示意图a)a)低碳马氏体组织低碳马氏体组织 b)ML+BLb
6、)ML+BL混合组织混合组织 图图3-253-25 不同相变温度下不同相变温度下/界面碳含量的分布界面碳含量的分布11相变温度高冷速小时;相变温度高冷速小时;22中温相变,冷速中等时中温相变,冷速中等时;3;3相变温度低冷速大时相变温度低冷速大时 热影响区软化热影响区软化图图3-28 调质钢焊接热影响区的硬度分布调质钢焊接热影响区的硬度分布A焊前淬火焊前淬火+低温回火低温回火 B焊前淬火焊前淬火+高温回火高温回火 C焊前退火焊前退火1淬火区淬火区 2部分淬火区部分淬火区 3回火区回火区 3.3.3 3.3.3 低碳调质钢的焊接工艺特点低碳调质钢的焊接工艺特点低碳调质钢低碳调质钢焊接时要注焊接时
7、要注意两个基本意两个基本问题问题要求马氏体转变时的冷要求马氏体转变时的冷却速度不能太快,使马却速度不能太快,使马 氏体有一氏体有一“自回火自回火”作用,作用,以防止冷裂纹的产生以防止冷裂纹的产生要求在要求在800-500800-500之间的之间的冷却速度大于产生脆性混冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度合组织的临界速度1 1焊接方法和焊接材料的选择焊接方法和焊接材料的选择低碳调质钢低碳调质钢焊接要解决焊接要解决的问题的问题 防止裂纹防止裂纹在保证满足高强度在保证满足高强度要求的同时,提高要求的同时,提高焊缝金属及热影响焊缝金属及热影响区的韧性区的韧性2 2焊接参数的选择焊接参数的选择焊接焊接
8、参数参数的选择的选择 焊接焊接热输入热输入的确定的确定 预热温度和预热温度和 焊后热处理焊后热处理 焊接热输入的确定焊接热输入的确定预热温度和焊后热处理预热温度和焊后热处理表表3-20 3-20 两种低碳调质钢的最大两种低碳调质钢的最大热输入热输入 HQ70HQ70和和HQ80HQ80低碳调质钢焊接一般要求低温低碳调质钢焊接一般要求低温预热,预热温度和最大焊接热输入预热,预热温度和最大焊接热输入见表见表3-3-20203.4 3.4 中碳调质钢的焊接中碳调质钢的焊接3.4.1 3.4.1 中碳调质钢的成分和性能中碳调质钢的成分和性能成分成分和性能和性能中碳调质钢的屈服强度中碳调质钢的屈服强度达
9、达880-1176MPa880-1176MPa以上以上 保证钢的淬透性,消除回火保证钢的淬透性,消除回火脆性再通过调质处理获得综脆性再通过调质处理获得综合性能较好的高强合性能较好的高强钢钢 钢中的含碳量(钢中的含碳量(w wC=0.25%-C=0.25%-0.5%0.5%)较高,并加入合金)较高,并加入合金 元素(如元素(如MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B B及及MoMo、W W、V V、TiTi等)等)表表3-3-24 24 中碳调质钢的化学成分(质量分数)(中碳调质钢的化学成分(质量分数)(%)中碳调质中碳调质钢的合金钢的合金系统系统 35CrMoA35CrMoA和和35CrMo
10、VA35CrMoVA 30CrMnSiA30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A30CrMnSiNi2A 40CrMnSiMoVA 40CrMnSiMoVA 40Cr 40Cr 属于属于Cr-MoCr-Mo系统系统 属于属于 Cr-Mn-SiCr-Mn-Si系统系统 是一种广泛是一种广泛应用的含应用的含CrCr 中碳调质钢中碳调质钢 3.4.2 3.4.2 中碳调质钢的焊接性分析中碳调质钢的焊接性分析中碳调质中碳调质钢的焊接钢的焊接性分析性分析热影响区热影响区脆化脆化 热影响区热影响区软化软化 热影响区热影响区 的脆化和软化的脆化和软化 淬硬性淬硬性和冷裂纹和冷裂纹 焊缝中焊缝中的热裂纹的
11、热裂纹 焊缝中的热裂纹焊缝中的热裂纹淬硬性和冷裂纹淬硬性和冷裂纹热影响区脆化热影响区脆化热影响区软化热影响区软化3.4.3 3.4.3 中碳调质钢的焊接工艺特点中碳调质钢的焊接工艺特点中碳调质中碳调质钢的焊接钢的焊接工艺特点工艺特点退火或正火状态下焊接退火或正火状态下焊接 调质状态下焊接调质状态下焊接 焊接方法及焊接材料焊接方法及焊接材料 退火或正火状态下焊接退火或正火状态下焊接调质状态下焊接调质状态下焊接焊接方法与焊接材料焊接方法与焊接材料焊接焊接 方法:焊条电弧焊、气体方法:焊条电弧焊、气体 保护焊、埋弧焊等保护焊、埋弧焊等 焊接焊接 材料材料:采用低碳合金系,降低焊缝金属的:采用低碳合金
12、系,降低焊缝金属的S、P杂质含量杂质含量 预热和焊后热处理:预热温度一般为预热和焊后热处理:预热温度一般为200-350 中间热处理 表表3-283-28 中碳调质钢焊接材料的选用中碳调质钢焊接材料的选用表表3-3-29 29 常用中碳调质钢焊接的预热温度常用中碳调质钢焊接的预热温度表表3-303-30 常用中碳调质钢的焊后热处理常用中碳调质钢的焊后热处理3.5 3.5 珠光体耐热钢的焊接珠光体耐热钢的焊接3.5.1 3.5.1 珠光体耐热钢的成分及性能珠光体耐热钢的成分及性能成分成分及性能及性能珠光体耐热钢的室温强度并不珠光体耐热钢的室温强度并不太高,通常是在退火状态或太高,通常是在退火状态
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