機械焊接技術(shù)

機械焊接技術(shù)1

什么是焊接性？試述碳鋼的焊接性。焊接性是指材料在限制的施工前提下焊接成按規(guī)定設計要求的構(gòu)件，并知足預定服役要求的才能。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及應用要求四個身分的阻礙。碳鋼是以鐵元素為差不多的，鐵碳合金，碳為合金元素，其碳的質(zhì)量分數(shù)不跨過1%，此外，錳的質(zhì)量分數(shù)不跨過1.2%，硅的質(zhì)量分數(shù)不跨過0.5%，后兩者皆不作為合金元素。其它元素如Ni、Cr、Cu等均操縱在殘存量的限度以內(nèi)，更不作為合金元素。雜質(zhì)元素如S、P、O、N等，依照鋼材品種和等級的不合，均有嚴格限制。是以，碳鋼的焊接性重要取決于含碳量，跟著含碳量的增長，焊接性逐步變差，個中以低碳鋼的焊接性最好，見表1。表1

碳鋼焊接性與含碳量的關(guān)系名

稱碳的質(zhì)量分數(shù)（%）典范硬度典范用處焊接性低碳鋼≤0.1560HRB專門板材和型材薄板、帶材、焊絲優(yōu)0.15～0.2590HRB構(gòu)造用型材、板材、棒材良中碳鋼0.25～0.6025HRC機械部件和對象

中（需預熱、后熱，舉薦應用低氫焊接方法）高碳鋼≥0.6040HRC彈簧，模具，鋼軌

劣（需預熱、后熱，必須應用低氫焊接方法）2

什么是碳當量？碳鋼的碳當量若何運算？把鋼中合金元素（包含碳）的含量按其感化換自成碳的相當含量，稱為該種鋼材的碳當量，可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。碳鋼中的元素除C外，主假如Mn和Si，它們的含量增長，焊接性變差，但其感化不及碳強烈。國際焊接學會舉薦的碳當量公式為

Mn

Cu+Ni

Cr+Mo+V

CE（IIW）=C+──

+────+──────

（質(zhì)量分數(shù)）（%）

6

15

5跟著碳當量值的增長，鋼材的焊接性會變差。當CE值大年夜于0.4%～0.6%時，冷裂紋的敏銳性將增大年夜，焊接時須要采取預熱、后熱及用低氫型焊接材料施焊等一系列工藝方法。3

應用碳當量值評判鋼材焊接性有何局限性？碳當量值只能在必定范疇內(nèi)，對鋼材概括地、相對地評判其焊接性，這是因為：1）假如兩種鋼材的碳當量值相等，然則含碳量不等，含碳量較高的鋼材在施焊過程中輕易產(chǎn)生淬硬組織，其裂紋偏向明顯比含碳量較低的鋼材來得大年夜，焊接性較差。是以，當鋼材的碳當量值相等時，不克不及算作焊接性就完全雷同。2）碳當量運算值只表達了化學成分對焊接性的阻礙，沒有推敲到冷卻速度不合，能夠獲得不合的組織，冷卻速度快時，輕易產(chǎn)生淬硬組織，焊接性就會變差。3）阻礙焊縫金屬組織從而阻礙焊接性的身分，除了化學成分和冷卻速度外，還有焊接輪回中的最高加熱溫度和在高溫逗留時刻等參數(shù)，在碳當量值運算公式中均沒有表示出來。是以，碳當量值的運算公式只能在必定的鋼種范疇內(nèi)，概括地、相對地評判鋼材的焊接性，不克不及作為精確的評定指標。4

試述低碳鋼的焊接性。因為低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，因此，平日情形下可不能因焊接而產(chǎn)生嚴峻硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度優(yōu)勝，焊接時，一樣不需預熱、操縱層間溫度和后熱，焊后也不必采取熱處理改良組織，全部焊接過程不必采取專門的工藝方法，焊接性優(yōu)良

。但在少數(shù)情形下，焊接時也會顯現(xiàn)困難：1）采取舊冶煉方法臨盆的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜質(zhì)含量多，從而冷脆性大年夜，時效敏銳性增長，焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。2）沸騰鋼脫氧不完全，含氧量較高，P等雜質(zhì)分布不均，局部地區(qū)含量會超標，時效敏銳性及冷脆敏銳性大年夜，熱裂紋偏向也增大年夜。3）采取質(zhì)量不相符要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會導致產(chǎn)生裂紋。如某廠采取酸性焊條焊接Q235－A鋼時，因焊條藥皮中錳鐵的含碳量過高，會引起焊縫產(chǎn)生熱裂紋。4）某些焊接方法會降低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。如電渣焊，因為線能量大年夜，會使焊接熱阻礙區(qū)的粗晶區(qū)晶粒長得十分粗大年夜，引起沖擊韌度的嚴峻降低，焊后必須進行細化晶粒的正火處理，以進步?jīng)_擊韌度?？傊?，低碳鋼是屬于焊接性最好、最輕易焊接的鋼種，所有焊接方法都能有用于低碳鋼的焊接。5

低碳鋼焊接時，若何精確地選用焊接材料？⑴手弧焊焊條的選用

常用低碳鋼Q235的抗拉強度平均值為417.5MPa，依照等強度原則，與之匹配的焊條應為E43系列。幾種不合鋼號的低碳鋼手弧焊時焊條的選用，見表2。表2

低碳鋼手弧焊時焊條的選用鋼

號一樣構(gòu)造選用的焊條型號動載荷、復雜、厚板構(gòu)造，鍋爐受壓容器，低溫焊接選用的焊條型號施

焊

條

件Q235E4313，E4303，E4301，E4320，E4311E4316，E4315（E5016，E5015）一樣不預熱Q255一樣不預熱Q275E4316，E4315E5016，E5015厚板構(gòu)造預熱150℃以上08、10、15、20E4303，E4301，E4320，E4311E4316，E4315（E5016，E5015）一樣不預熱25E4316，E4315E5016，E5015厚板構(gòu)造預熱150℃以上20g，22gE4303，E4301E4316，E4315（E5016，E5015）厚板構(gòu)造預熱100～150℃20RE4303，E4301E4316，E4315（E5016，E5015）一樣不預熱注：表中括弧內(nèi)的焊條型號表示能夠代用。⑵埋弧焊焊絲和焊劑的匹配選用

低碳鋼埋弧焊時焊絲和焊劑的匹配選用，見表3。表3

低碳鋼埋弧焊焊絲與焊劑的匹配選用鋼

號焊

絲焊

劑Q234H08AHJ430HJ431Q255H08AQ275H08MnA15、20H08A，H08MnAHJ430HJ431HJ33025H08MnA，H10Mn220g，22gH08MnA，H08MnSi，h10Mn220RH08MnA⑶CO2焊絲的選用

實芯焊絲選用商標為H08Mn2Si和H08Mn2SiA兩種，焊后熔敷金屬強度偏高。藥芯焊絲選用商標為YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。⑷電渣焊焊絲和焊劑的匹配選用

電渣焊熔池溫度比埋弧焊低，因此焊劑中的硅、錳還原感化弱，應選用含錳、含硅量較高的焊絲。常選用H10Mn2、H10MnSi焊絲合營焊劑HJ360或H10MnSi焊絲合營焊劑HJ431。6

低碳鋼在低溫下若何施焊？嚴冬前提下焊接低碳鋼構(gòu)造時，因為焊接接頭的冷卻速度快，使裂紋偏向增大年夜，專門是厚大年夜構(gòu)造的第一道焊縫輕易開裂，為此必須采取如下工藝方法：1）焊前預熱，焊接過程中嚴格保持層間溫度不該低于預熱溫度。2）采取低氫或超低氫焊接材料。3）定位焊時加大年夜焊接電流，減慢焊接速度，恰當增長定位焊縫的截面積和長度，須要時進行預熱。4）整條焊縫應盡量連續(xù)焊完，幸免中斷。5）不該坡口面以外的母材長進行引弧，熄弧時需填滿弧坑。6）盡可能不在低溫前提下進行彎板、改正和裝配焊件。各類金屬構(gòu)造低溫焊接時的預熱溫度見表4。管道、壓力容器低溫焊接時的預熱溫度見表5。表4

低碳鋼金屬構(gòu)造低溫焊接的預熱溫度焊件厚度（mm）在各類氣溫下的預熱溫度＜3031～5051～70不低于－30℃時不預熱；低于－30℃時預熱100～150℃不低于－10℃時不預熱；低于－10℃時預熱100～150℃不低于0℃時不預熱；低于0℃時預熱100～150℃表5

低碳鋼管道、壓力容器低溫焊接的預熱溫度焊件厚度（mm）在各類氣溫下的預熱溫度＜1617～3031～4041～50不低于－30℃時不預熱；低于－30℃時預熱100～150℃不低于－20℃時不預熱；低于－20℃時預熱100～150℃不低于－10℃時不預熱；低于－10℃時預熱100～150℃不低于0℃時不預熱；低于0℃時預熱100～150℃7

試述中碳鋼的焊接性。中碳鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)為0.25%～0.60%。當碳的質(zhì)量分數(shù)接近0.25%而含錳量不高時，焊接性優(yōu)勝。跟著含碳量的增長，焊接性逐步變差。假如碳的質(zhì)量分數(shù)為0.45%閣下而仍按焊接低碳鋼常用的工藝施焊時，在熱阻礙區(qū)可能會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，易于開裂，即形成冷裂紋。焊接時，相當數(shù)量的母材被熔化進入焊縫，使焊縫的含碳量增高，促使在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋，專門是當硫的雜質(zhì)操縱不嚴時，更易顯現(xiàn)。這種裂紋在弧坑處更為敏銳，分布在焊縫中的熱裂紋因此與焊縫的魚鱗狀波浪線相垂直，見圖1。8

中碳鋼焊接時，若何精確地選用焊條？中碳鋼的焊接今朝大年夜都采取手弧焊。為進步焊接接頭的抗裂性，應選用低氫型焊條。個別情形下，也可采取鈦鈣型和鈦鐵礦型酸性焊條，但現(xiàn)在應采取嚴格的工藝方法，如焊前預熱、削減熔合比（降低焊縫含碳量）等。中碳鋼手弧焊時焊條的選用，見表6。表6

中碳鋼手弧焊時焊條的選用鋼

號焊件含碳量（%）焊接件焊件力學機能（≥）選用焊條型號σs（MPa）σb（MPa）δ（%）ф（%）αK（J）不要求等強度要求等強度35ZG270～5000.32～0.400.31～0.40一樣一樣315270530500201845255522E4303，E4301E4316，E4315E5016，E501545ZG310～5700.42～0.500.41～0.50較差較差355310600570161540213915E4303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016，E501555ZG340～3400.52～0.600.51～0.60專門差專門差38034064564013103518—10E4303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016，E5015專門情形下，中碳鋼焊接時可采取鉻鎳不銹鋼焊條，如E0-19-10-16（A102）、E0-19-10-5（A107）、E1-23-13-16（A302）、E1-23-13-15（A307）、E2-26-21-16（A402）、E2-26-21-15（A407）等，因奧氏體焊縫金屬的塑性優(yōu)勝，能夠減小焊接接頭應力，即使焊件焊前不預熱，也可幸免熱阻礙區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。9

試述中碳鋼的焊接工藝要點。⑴預熱

預熱有利于減低中碳鋼熱阻礙區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的重要工藝方法，預熱還能改良接頭塑性，減小焊后殘存應力。平日，35和45鋼的預熱溫度為150～250℃含碳量再高或者因厚度和剛度專門大年夜，裂紋偏向大年夜時，可將預熱溫度進步至250～400若焊件太大年夜，整體預熱有困難時，可進行局部預熱，局部預熱的加熱范疇為焊口兩側(cè)各150～200mm。⑵焊條

前提許可時優(yōu)先選用堿性焊條。⑶坡口情勢

將焊件盡量開成U形坡口式進行焊接。假如是鑄件缺點，鏟挖出的坡口外形應油滑，其目標是削減母材熔入焊縫金屬中的比例，以降低焊縫中的含碳量，防止裂紋產(chǎn)生。⑷焊接工藝參數(shù)

因為母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達30%閣下，因此第一層焊縫焊接時，應盡量采取小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。⑸焊后熱處理

焊后最好對焊件急速進行清除應力熱處理，專門是關(guān)于大年夜厚度焊件、高剛性構(gòu)造件以及嚴格前提下（動載荷或沖擊載荷）工作的焊件更應如斯。清除應力的回火溫度為600～650℃若焊后不克不及進行清除應力熱處理，應急速進行后熱處理。10

試述高碳鋼的焊接工藝要點。⑴焊接性

當高碳鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)大年夜于0.60%時，焊后的硬化、裂紋敏銳偏向更大年夜，是以焊接性極差，不克不及用于制造焊接構(gòu)造。常用于制造須要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主假如焊補修復。⑵焊條選用

因為高碳鋼的抗拉強度大年夜都在675MPa以上，因此常用的焊條型號為E7015、E6015，對構(gòu)件構(gòu)造要求不高時可選用E5016、E5015焊條。此外，亦可采取鉻鎳奧氏體鋼焊條進行焊接。⑶焊接工藝1）因為高碳鋼零件為了獲得高硬度和耐磨性，材料本身都需經(jīng)由熱處理，因此焊前應先輩行退火，才能進行焊接。2）焊件焊前應進行預熱，預熱溫度一樣為250～350℃3）焊后焊件必須保溫緩冷，并急速送入爐中在650℃11

低合金高強鋼的碳當量若何運算？低合金高強鋼碳當量的運算公式今朝以國際焊接學會（IIW）所舉薦的CE和日本JIS標準所規(guī)定的Ceq應用最為廣泛，其運算公式為Mn

Cr+Mo+v

Cu+Ni

CE（IIW）=C+──+─────+───

（質(zhì)量分數(shù)）（%）6

5

15

Mn

Si

Ni

Cr

Mo

V

Ceq（JIS）=C+───+───+───+───+───+───

（質(zhì)量分數(shù)）（%）

6

24

40

5

4

14式中，化學元素都表示該元素在鋼中的質(zhì)量分數(shù)，運算時，元素含量均取其成分范疇的上限。CE重要有用于文藝報非調(diào)質(zhì)量低合金高強鋼（σb=500～900MPa）焊接性的估算；Ceq重要有用于低碳鋼調(diào)質(zhì)鋼和低合金高強鋼（σb=500～1000MPa），但均有用于含碳量偏高的鋼種（C的質(zhì)量分數(shù)≥0.18%），這類鋼化學成分的范疇如下C的質(zhì)量分數(shù)為≤0.2%、Si≤0.55%、Mn≤1.5%、Cu≤0.5%、Ni≤2.5%、Cr≤1.25%、Mo≤0.7%、V≤0.1%和B≤0.006%。12

試述低合金高強鋼的焊接性。強度級別較低的低合金高強鋼，如300～400MPa級，因為鋼中合金元素含量較少，其焊接性優(yōu)勝，接近于低碳鋼。跟著鋼中合金元素的增長，強度級別進步，鋼的焊接性也逐步變差，顯現(xiàn)的重要問題是：⑴熱阻礙區(qū)的淬硬偏向

含碳時較少、強度級別較低的鋼種，如09Mn2、09Mn2Si、09MnV鋼等，淬硬偏向?qū)ｉT小。跟著強度級其余進步，淬硬偏向也開端加大年夜，如16Mn、15MnV鋼焊接時，快速度冷卻會導致在熱阻礙區(qū)顯現(xiàn)馬氏體組織。⑵冷裂紋

低合金高強鋼焊接時，熱阻礙區(qū)的冷裂紋偏向加大年夜，同時這種冷裂紋往往具有延遲的性質(zhì)，損害性專門大年夜。例如，材料為18MnMoNb鋼壁厚115mm的一大年夜型容器，因為預熱溫度不敷，焊后在熱阻礙區(qū)形成大年夜量冷裂紋。低合金高強鋼的定位焊縫專門輕易開裂，其緣故是因為焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開裂屬于冷裂紋性質(zhì)。⑶熱裂紋

一樣情形下，強度等級為294～392MPa的熱軋、正火鋼，熱裂偏向較小，但在厚壁壓力容器的高稀釋率焊道（如根部焊道或接近坡口邊沿的多層埋弧焊焊道）中也會顯現(xiàn)熱裂紋。電渣焊時，若母材的含碳量偏高并含鎳時，電渣焊縫中可能會顯現(xiàn)呈八字形分布的熱裂紋。強度等級為800～1176MPa的中碳調(diào)質(zhì)鋼（如30CrMnSiA鋼），焊接時熱裂的敏銳性較大年夜。⑷粗晶區(qū)脆化

熱阻礙區(qū)中被加熱至1100℃13

試述低合金高強鋼焊接時的重要工藝方法。⑴預熱

預熱是防止裂紋的有效方法，同時還有助于改良接頭機能。但預熱會惡化勞動前提，使臨盆工藝復雜化，過高的預熱溫度還會降低接頭韌性。是以，焊前是否須要預熱以及預熱溫度切實事實上定應依照鋼材的成分（碳當量）、板厚、構(gòu)造外形、剛度大年夜小以及情形溫度等決定。⑵焊接線能量的選擇

含碳低的熱軋鋼（09Mn2、09MnNb鋼等）以及含碳量偏下限的16Mn鋼焊接時，因為這些鋼的冷裂淬硬、脆化等偏向小，因此對焊接線能量沒有嚴格的限制。焊接含碳量偏高的16Mn鋼時，為降低淬硬偏向，焊接線能量應偏大年夜一點。關(guān)于含V、Nb、Ti的鋼種，為降低熱阻礙區(qū)粗晶脆化所造成的晦氣阻礙，應選擇較小的焊接線能量。如15MnVN鋼的焊接線能量應操縱在40～45kJ/cm以下。關(guān)于碳及合金元素含量較高而屈從點為490MPa的正火鋼（如18MnMoNb鋼等），因淬硬偏向大年夜，應選擇較大年夜的焊接線能量，但當采取焊前預熱時，為了幸免過熱偏向，能夠適本地削減線能量。⑶后熱及焊后熱處理

后熱是指焊接停止或焊完一條焊縫后，將焊件急速加熱至150～250℃關(guān)于厚壁容器、高剛性的焊接構(gòu)造以及一些在低溫、耐蝕前提下工作的構(gòu)件，焊后應及時進行清除應力的高溫回火，其目標是清除焊接殘存應力，改良組織。焊后急速進行高溫回火的焊件，無需再進行后熱處理。14

低合金高強鋼焊接時，若何精確地選用焊接材料？總的原則是依照等強度的要求，即熔敷金屬的強度等級應與母材在同一檔次來選用焊接材料，具體選用，見表7。表7

低合金高強鋼焊接材料的選用鋼

號強度級別（MPa）手弧焊埋

弧

焊電

渣

焊CO2焊焊絲焊條焊劑焊絲焊劑焊絲09Mn209Mn2Si09MnV294E43HJ430HJ431SJ301H08AH08MnAH10MnSiH08Mn2SiH08Mn2SiA16Mn16MnCu14MnNb343E50SJ501薄板：H08A

H08MnAHJ431HJ360H08MnMoAH08Mn2SiH08Mn2SiAYJ502-1YJ502-3YJ506-4HJ431HJ430SJ301中板開坡口對接開I形坡口對接H08MnAH10Mn2HJ350厚板深坡口H10Mn2H08MnMoA15MnV15MnVCu16MnNb392E50E55HJ430HJ431開I形坡口對接H08MnA中板開坡口對接H10Mn2H10MnSiHJ431HJ360H10MnMoH08Mn2MoVAH08Mn2SiH08Mn2SiAHJ250HJ350SJ101厚板深坡口H08MnMoA15MnVN15MnVNCu15MnVTiRe441E55E60SJ431H10Mn2HJ431HJ360H10MnMoH08Mn2MoVAH08Mn2SiH08Mn2SiAHJ350HJ250SJ101H08MnMoAH08Mn2MoA18MnMoNb14MnMoV14MnMoVCu490E60E70HJ250HJ350SJ101H08Mn2MoAH08Mn2MoVAH08Mn2NiMoHJ431HJ360H10Mn2MoAH10Mn2MoVAH10Mn2NiMoAH08Mn2SiMoA15

試述16Mn鋼的焊接工藝。16Mn鋼屬于碳錳鋼，碳當量為0.345%～0.491%，屈從點等于343MPa（強度級別屬于343MPa級）。16Mn鋼的合金含量較少，焊接性優(yōu)勝，焊前一樣不必預熱。但因為16Mn鋼的淬硬偏向比低碳鋼稍大年夜，因此在低溫下（如冬季露天功課）或在大年夜剛性、大年夜厚度構(gòu)造上焊接時，為防止顯現(xiàn)冷裂紋，需采取預熱方法。不合板厚及不合情形溫度下16Mn鋼的預熱溫度，見表8。16Mn鋼手弧焊時應選用E50型焊條，如堿性焊條E5015、E5016，關(guān)于不重要的構(gòu)造，也可選用酸性焊條E5003、E5001。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用E4315、E4316焊條。表8

焊接16Mn鋼的預熱溫度焊件厚度

（mm）不合氣溫下的預熱溫度計（℃）16以上16～2425～4040以上不低于－10℃不預熱，－10℃以下預熱100～150℃不低于－5℃不預熱，－5℃以下預熱100～150℃不低于0℃不預熱，0℃以下預熱100～150℃均預熱100～150℃16Mn鋼埋弧焊時H08MnA焊絲合營焊劑HJ431（開I形坡口對接）或H10Mn2焊絲合營焊劑HJ431（中板開坡口對接），當需焊接厚板深坡口焊縫時，應選用H08MnMoA焊絲合營焊劑HJ431。16Mn鋼是今朝我國應用最廣的低合金鋼，用于制造焊接構(gòu)造的16Mn鋼均為16MnR和16Mng鋼。16

試述18MnMoNb鋼的焊接工藝。18MnMoNb鋼的屈從點等于490MPa（屬于490MPa級鋼），因為碳及合金鋼元素的含量都較高，因此淬火硬偏向及冷裂偏向均比16Mn鋼大年夜。焊接工藝要點：1）除電渣焊外，焊前對焊件應采取預熱方法，預熱溫度操縱在150～180℃。關(guān)于剛度較大年夜的接頭，預熱溫度應進步至180～230℃。焊后或中斷焊接時，應急速進行250～2）焊接材料的選用，見表7。3）為包管接頭機能和質(zhì)量，應恰當操縱焊接線能量，如手弧焊時，焊接線能量應操縱在24kJ/cm以下；埋弧焊時，焊接線能量應操縱在35kJ/cm以下。但焊接線能量不克不及過小，不然焊接接頭易顯現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。同時，層間溫度應操縱在預熱溫度和300℃4）焊后應進行熱處理。電渣焊接頭熱處理的方法是900～980℃正火加630～670℃回火。手弧焊及埋弧焊接頭進行清除焊接殘存應力的高溫回火處理，回火溫度比一樣鋼材回火溫度低17

試述低溫用鋼的焊接工藝。工作溫度等于或低于－20℃的低碳素構(gòu)造鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其商標及成分，見表9。對低溫用鋼的重要要求是應包管在應用溫度下具有足夠的塑性及抗擊脆性破壞的才能。表9

低溫容器用鋼的商標及成分鋼

號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）（%）CMnSiVTi16MnDR09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR≤0.20≤0.12≤0.12≤0.071.20～1.601.40～1.701.40～1.701.20～1.600.20～0.60≤0.400.20～0.050.17～0.370.04～0.100.03～0.08鋼

號化學成分（質(zhì)量分數(shù)）（%）CuNbRESP≤16MnDR09MnTiCuREDR09Mn2VDR06MnNbDR0.20～0.400.02～0.050.15(參加量)0.0350.0350.0350.0300.0350.0350.0350.030低溫用鋼因為含碳量低,淬硬偏向和冷裂偏向小，因此焊接性優(yōu)勝。焊接時，為幸免焊縫金屬及熱阻礙區(qū)形成粗晶組織而降低低溫韌性，要求采取小的焊接線能量，焊接電流不宜過大年夜，宜用快速多道焊以減輕焊道過熱，并經(jīng)由過程多層焊的重熱感化細化晶粒，多道焊時要操縱層間溫度不得過高，如焊接06MnNbDR低溫用鋼時，層間溫度不得大年夜于300℃。焊接低溫用鋼的焊條，見表10。表10

焊接低溫用鋼焊條焊

條

牌

號焊條型號主

要

用

途J506GJ507GRW707W707NiW907NiW107NiE5016GE5015GTW70-7CuE5515C1E5515C2TW10-7Cu焊接－40℃工作的16MnDR鋼焊接－70℃工作的09Mn2V及09MnTiCuRe鋼焊接－70℃工作的低溫鋼及2.5%Ni鋼焊接－90℃工作的3.5%Ni鋼焊接－100℃工作的06MnNb、06AINbCuN及3.5%Ni鋼低溫用鋼焊后可進行清除應力熱處理，以降低焊接構(gòu)造的脆斷偏向。18

試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。高溫下具有足夠的強度和抗氧化性的鋼稱為耐熱鋼，以Cr、Mo為重要合金元素的低合金耐熱鋼，基體組織是珠光體（或珠光體+鐵素體）稱為珠光體耐熱鋼，常用鋼號有15CrMo、12CrMoV、12Cr2MoWVTiB、14MnMov、18MnMoNb、13MnNiMoNb。因為珠光體耐熱鋼中含有必定量的Cr、Mo和其它一些合金元素，因此熱阻礙區(qū)會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大年夜的構(gòu)造時，易形成冷裂紋。是以在焊接時應采取以下幾項工藝方法：⑴預熱

預熱是焊接珠光體耐熱鋼的重要工藝方法。為了確保焊接質(zhì)量，不論在定位焊或正式施焊過程中，焊件都應預熱并保持為80～150℃用氬弧焊打底和CO2⑵焊后緩冷

焊后應急速用石棉布覆蓋焊縫及熱阻礙區(qū)，使其遲緩冷卻。⑶焊后熱處理

焊后應急速進行高溫回火，防止產(chǎn)生延遲裂紋、清除應力和改良組織。焊后熱處理溫度應幸免在350～500℃溫度區(qū)間內(nèi)進行，因珠光體耐熱鋼在該溫度區(qū)間內(nèi)有強烈的加火脆性現(xiàn)象。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見表11表11

珠光體耐熱鋼焊后熱處理溫度鋼

號需熱處理厚度（mm）焊后高溫回火溫度（℃）15CrMo12Cr1MoV20CrMo12Cr2MoWVB12Cr3MoVSiTiB＞10＞6任何厚度任何厚度任何厚度680～700720～760720～760760～780740～78019

珠光體耐熱鋼焊接時，若何精確地選用焊接材料？總的原則是依照化學成分的要求，即熔敷金屬的化學成分應與母材相當來選用焊接材料。具體選用，見表12。表12

珠光體耐熱鋼焊接材料的選用鋼

號手

弧

焊埋

弧

焊氣體愛護焊焊條商標焊條型號焊絲與焊劑匹配焊絲商標15CrMoR307E5515-B2H08CrMoA+IIJ350H08CrMnSiMo12CrMoVR317E5515-B2-VH08CrMoV+HJ350H08CrMnSiMoVCr2MoR407E6015-B3H08Cr3MoMnA+hJ350H08Cr3MoMnSi12CrMoWV-TiBR347E5515-B3-VWBH08Cr2MoWVNbB+HJ250H08Cr2MnWVNbB14MnMoV18MnMoNbJ606J607E6016-D1E6015-D1H08Mn2MoA+HJ350H08Mn2SiMo13MnNiMoNbJ607NiE6015GH08Mn2NiMo+HJ350H08Mn2NiMoSi原則上，各類金屬都能進行焊接，但金屬本身固有的差不多機能，還不克不及直截了當注解它在焊接時會顯現(xiàn)什么問題以及焊接后接頭機能是否能知足應用要求，因此，金屬材料對焊接加工的適應性用焊接性來衡量。

1．焊接性概念

金屬的焊接性是指在必定的焊接工藝前提下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。其內(nèi)容包含兩個方面：一是金屬在經(jīng)受焊接加工時對缺點的敏銳性，即工藝焊接性；二是焊成的接頭在應用前提下靠得住運行的才能，即應用焊接性。

1）工藝焊接性

工藝焊接性是一個相對的概念，假如一種金屬能夠在專門簡單的工藝前提下焊接而獲得無缺的接頭，能夠或許知足應用要求，就能夠說是焊接性優(yōu)勝。反之，假如必須包管專門復雜的工藝前提，如高溫預熱、焊后復雜熱處理等，或所焊的接頭在機能上不克不及專門好地知足要求，就能夠認為焊接性差。工藝焊接性確實是指金屬在必定的工藝前提下，能獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的才能。它不是金屬本身固有的機能，而是隨焊接前提的變更而變更。

2）應用焊接性

應用焊接性是指全部焊接接頭或整體構(gòu)造知足技巧前提規(guī)定的應用機能的程度。包含力學機能、缺口敏銳性、耐腐化性等。

2．焊接性實驗方法

評判焊接性的方法是多種多樣的，每一種實驗方法差不多上從某一特定的角度來考察或說明焊接性的某一方面。是以，往往須要進行一系列的實驗才可能較周全地說明焊接性，從而有助于確信焊接方法、焊接材料、工藝規(guī)范及須要的工藝方法等。

焊接性實驗的內(nèi)容重要有：熱裂紋實驗、冷裂紋實驗、脆性實驗、應用機能實驗等。事實上施的方法分仿照、實焊、理論運算三大年夜類。最常用的是斜Y坡口裂紋實驗、插銷實驗、剛性固定對接裂紋實驗、可變拘謹裂紋實驗、碳當量法等。金屬材料的可焊性是指被焊金屬在采取必定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及構(gòu)造型式前提下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

鋼材可焊性的重要身分是化學成分。在各類元素中，碳的阻礙最明顯，其它元素的阻礙可折合成碳的阻礙，是以可用碳當量方法來估算被焊鋼材的可焊性。硫、磷對鋼材焊接機能阻礙也專門大年夜，在各類合格鋼材中，硫、磷都要受到嚴格限制。

鋼材塑性優(yōu)勝，淬硬偏向不明顯，可焊性優(yōu)勝。鋼材塑性降低，淬硬偏向明顯，可焊性較差。鋼材塑性較低，淬硬偏向?qū)ｉT強，可焊性不行。

常用鋼材的可焊性一樣為低碳及低合金鋼較好，中碳及中合金鋼較差，高碳及高合金鋼最差鑄鐵含碳量高，組織不平均，塑性專門低，屬于可焊性專門差的金屬材料，是以不該該推敲鑄鐵的焊接構(gòu)件。鑄鐵的焊接主假如焊補工作。鑄鐵焊補時熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織，易產(chǎn)生裂縫，易產(chǎn)朝氣孔。

焊前將鑄鐵工件整體或局部預熱到600～700℃

焊補之前，工件不預熱或只進行400℃

鋼芯鑄鐵焊條焊絲為低碳鋼，一種是藥皮有強氧化性成分能使熔池中的硅、碳大年夜量燒損，以獲得塑性較好的低碳鋼焊縫。另一種是在藥皮中參加大年夜量釩鐵，能使焊縫金屬成為高釩鋼，是以具有較好的抗裂性及加工性，可用于高強度鑄鐵及球墨鑄鐵的補焊。

鎳基鑄鐵焊條焊絲是純鎳或鎳銅合金，焊補后，焊縫為塑性好的鎳基合金。

銅基鑄鐵焊條用銅絲作焊芯或用銅芯鐵皮焊芯，外涂低氫型涂料。有色金屬可焊性較差，一樣用氬弧焊方法焊接。異種金屬焊接性也較差，經(jīng)由過程增長過渡層金屬和堆焊隔離層的方法解決熔合和母材金屬稀釋問題研究在熔化焊接過程中所產(chǎn)生的“氣體-熔渣-金屬”之間的物理、化學變更，熔化金屬的結(jié)晶凝固，以及因為焊接熱輪回造成的焊接熱阻礙區(qū)內(nèi)金屬的組織和機能的變更。應用冶金學的常識研究焊接過程，促進了焊接的成長；同時焊接冶金的成長也促使顯現(xiàn)了新的冶金工藝──二次重熔。

焊接化學冶金

焊接化學冶金反響的特點是溫度高而時刻短促；相間反響界面的比別處積大年夜；是以，反響極為猛烈。焊接化學冶金過程是分區(qū)域（或時期）連續(xù)進行的；以手工電弧焊為例，可分為藥皮反響區(qū)、熔滴反響區(qū)和熔池反響區(qū)（圖1）。

焊接熔渣是在焊接過程中，重要由焊條藥皮或焊劑形成的，起冶金處理、機械愛護金屬和改良焊接工藝機能的感化。焊接熔渣的重要構(gòu)成是各類氧化物，還有氟化物、氯化物和硼酸鹽類。氧化物有酸性的、中性的和堿性的。衡量熔渣的堿性強弱采取堿度，最常用和簡便的運算方法是堿性氧化物的重量總和同酸性氧化物的重量總和之比（見爐渣）。堿度大年夜于1.3的焊渣稱為堿性渣，反之稱為酸性渣。焊渣堿度對焊接冶金過程有專門大年夜阻礙。采取堿性焊渣時，焊縫金屬具有較好的綜合機械機能，抗裂機能進步，同時焊縫的脫氧及脫硫也較好。

完美的脫氧可進步焊縫金屬（如鋼）的綜合機械機能。焊接時的脫氧過程可分為兩類：①先期脫氧，即焊條藥皮或焊劑中的脫氧劑(Mn、Si、Al、Ti等)與高價氧化物和碳酸鹽類在焊接的熔池中早期產(chǎn)生還原反響。②沉淀脫氧，溶于液態(tài)金屬（如鋼液）中的脫氧劑直截了當與金屬液體中的FeO產(chǎn)生脫氧反響；各類鋼焊接時,應用Si、Mn結(jié)合脫氧能取得較好的脫氧后果。沉淀脫氧在脫氧過程中起最后的決定性感化。

焊縫金屬的凝固

焊接熔池的凝固前提不合于一樣鑄錠。焊接熔池體積小、溫度高而不平均，中間溫度近于沸點，而四周差不多上未熔化的被焊接金屬（母材），是以溫度梯度大年夜、冷卻速度快。焊縫凝凝集晶始于熔池邊沿的最低溫度處，以半熔化的母材金屬晶粒為非自發(fā)晶核，開端結(jié)晶進展，即所謂“聯(lián)生結(jié)晶”。另一特點為因為冷卻速度快，因此結(jié)晶從半熔化的晶粒別處開端后，沿著與散熱相反的偏向，以柱狀晶的形狀向熔池中間靈敏進展，直到柱狀晶互相接觸為止。同時，因為柱狀晶的進展速度專門快，熔池中即使存在著難熔質(zhì)點，也專門難作為晶核長大年夜成等軸晶粒。如許，焊縫就具有柱狀晶特點（圖2）。

焊接熱感化特點

焊接熱源的局部集中，導致不平均的溫度場。離焊縫越遠，被加熱達到的峰值溫度越低，如圖3所示。不平均的溫度場將引起不平均的應力和變形，并造成不平均的組織和機能變更。此外，焊接熱源始終處于活動狀況之中，焊接區(qū)中任何一點的溫度變更差不多上準穩(wěn)態(tài)，熱源移近時靈敏升溫，熱源移開時則靈敏降溫。這就決定了焊接過程中所產(chǎn)生的各類冶金學變更都無法達到均衡狀況。

焊接熱輪回特點

焊接區(qū)某點的溫度隨時刻的變更過程稱為焊接熱輪回。圖4為單道焊接的熱輪回特點。溫度專門快地升高到峰值溫度(Tmax，例如低合金鋼手弧焊時在4秒內(nèi)即可升到1100℃。而高溫逗留時刻tH專門短,例如在Ac3（見鐵碳均衡圖）以上只有幾秒到十幾秒鐘。冷卻速度ωc相昔時夜，往往會引起淬火。決定焊接熱輪回特點的重要身分是材料的熱物理機能、焊件尺寸、焊件初始溫度以及焊接工藝參數(shù)。

多道焊時，其焊接熱輪回具有更為復雜的特點。后一焊道對前一焊道起后熱感化，產(chǎn)生熱處理后果；而前一焊道對后一焊道具有預熱的感化。

焊接熱阻礙區(qū)的范疇和組織變更

加熱峰值溫度低于材料的熔化溫度(Ts)而又高于材料能產(chǎn)生組織變更的臨界溫度(Tcr)的母材區(qū)域,即為熱阻礙區(qū)。對大年夜多半非調(diào)質(zhì)鋼常取其Ac1為其Tcr；而對調(diào)質(zhì)鋼，事實上際回火溫度即為其Tcr。在焊接熱輪回的感化下,熱阻礙區(qū)內(nèi)本質(zhì)上在進行著一種專門情勢的熱處理，其成果往往是使焊前的熱處理后果受到破壞，在不合的局部地位會產(chǎn)生各種組織變更，從而引起硬化、軟化以及脆化現(xiàn)象，甚至還會產(chǎn)生焊接裂紋。

一樣說來，對調(diào)質(zhì)鋼而言,凡跨過Ac1的部位可能產(chǎn)生淬火組織,而溫度介于Ac1和原始溫度之間的部位將進行回火過程。對非調(diào)質(zhì)鋼而言,在跨過Ac1的部位因為產(chǎn)生相變,隨溫度不合而使其晶粒粗細差別專門大年夜。例如圖5為正火處理的15MnVNb鋼埋弧主動焊時的熱阻礙區(qū)組織變更特點。

關(guān)于沉淀強化合金，在熱阻礙區(qū)內(nèi)將產(chǎn)生相的消融和析出過程，?？梢姷酱志Я５木植抗倘軈^(qū)和因為過時效而產(chǎn)生的軟化。關(guān)于冷作強化的金屬，在熱阻礙區(qū)內(nèi)因為產(chǎn)生答復和再結(jié)晶過程，而可顯現(xiàn)軟化區(qū)域。

第四節(jié)常用金屬材料的焊接

金屬材料的焊接性，俗稱可焊性，是指金屬材料對焊接加工的適應性。重要指在必定的焊接工藝前提下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。

焊接奧氏體不銹鋼時，專門輕易獲得無缺點的焊接接頭，即接合機能好。

金屬材料的焊接性重要決定于焊接接頭的組織及其機能。一樣說來，焊接同種金屬材料時，接頭組織與焊件雷同或鄰近，焊接性較好；焊接異種金屬材料時，接頭組織至少與某一焊件不合，焊接性較差。不管采取何種材料焊接，假如焊接接頭中形成又脆又硬的組織，則焊接性就差。

一樣說來，鍛造要產(chǎn)生鍛造熱應力，鍛造要產(chǎn)生形變應力，熱處理要產(chǎn)生組織應力。熔焊和釬焊的焊縫金屬能夠近似算作是經(jīng)歷了鍛造過程；壓焊接頭能夠近似算作是經(jīng)歷了鍛造過程。焊接時局部加熱后冷卻能夠近似算作是焊接接頭經(jīng)歷了熱處理過程。是以，焊接過程中焊件內(nèi)將產(chǎn)生熱應力、形變應力和組織應力，它們的矢量和確實是焊策應力。焊策應力將導致焊接接頭產(chǎn)生裂紋的偏向和焊件的變形。假如被焊材料具有優(yōu)勝的塑性，將可能經(jīng)由過程塑性變形減緩應力，從而削減熱裂紋、冷裂紋產(chǎn)生的偏向性。是以，材料的塑性也是阻礙其焊接性的一個重要身分。

一、金屬材料的焊接性

鋼材焊接性評定的最簡便方法確實是碳當量法。在鋼材的成分中，阻礙最大年夜的是碳。其次是錳、鉻、釩等，平日把鋼中合金元素（包含碳）的含量按其感化換算成碳的相當含量，稱為碳當量，用符號CE來表示。碳當量可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標。國際焊接學會舉薦碳素構(gòu)造鋼、低合金高強度構(gòu)造鋼按下面公式運算其碳當量。

式中化學元素符號表示該元素在鋼中質(zhì)量分數(shù)的上限。實踐證實，碳當量越大年夜，鋼材的焊接性就越差。

依照體會，當：

CE＜0.4%時，鋼材的淬硬偏向小，焊接性優(yōu)勝，焊接這類材料時一樣不需預熱。只有在工件厚大年夜或低溫下焊接時才推敲焊前預熱。

CE＝0.4%-0.6%時，鋼材的淬硬偏向較大年夜，焊接性較差，須要采取恰當?shù)念A熱、緩冷等工藝方法。

CE＞0.6%時，鋼材的淬硬偏向嚴峻，焊接性差，須要進行較高溫度的預熱和采取嚴格的工藝方法。

應用碳當量法只能簡便粗略地評定鋼材的焊接性，因為鋼材的焊接性還要受專門多身分的阻礙。鋼材的實際焊接性，還應依照焊件的具體情形經(jīng)由過程實驗確信。

二、常用金屬材料的焊接

（一）非合金鋼及合金鋼的焊接性

1、低碳鋼的焊接因為低碳鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)不大年夜于

0.25%，有優(yōu)勝的塑性，也沒有淬硬偏向，因此，焊接性優(yōu)勝。

幾乎所有的焊接方法都可有用于焊接低碳鋼，并能包管焊接接頭質(zhì)量。應用最多的方法是焊條電弧焊、埋弧、主動焊、電渣焊、氣體愛護焊和電阻焊。

２、中高碳鋼的焊接因為中碳鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)在0.25%-

0.6%之間，含碳量比較高，淬硬性比較嚴峻，焊接接頭易形成淬硬組織、氣孔和裂紋，是以，焊接性比較差。

關(guān)于碳的質(zhì)量分數(shù)大年夜于0.6%的高碳鋼，其焊接性更差，有著與中碳鋼類似的焊接特點，這類鋼一樣不消于制造焊接構(gòu)造件，有時只用來修補工件。

3、低合金高強度構(gòu)造鋼的焊接在焊接臨盆中，因為低合金高強度構(gòu)造鋼的含碳量屬于低碳鋼范疇，是以，應用較廣。但因為合金元素的種類和含量不合，其焊接性也有所不合，當碳當量越高，焊接性就越差。

4、奧氏體不銹鋼的焊接性在不銹鋼焊接資估中，應用最廣泛的是奧氏體不銹鋼，其焊接時，一樣不需采取專門的工藝方法，焊接機能優(yōu)勝。

奧氏體不銹鋼常用焊條電弧焊和鎢極氬弧焊或埋弧主動焊進行焊接，焊條電弧焊時，焊條的化學成分必須與母材雷同；氬弧焊和埋弧主動焊時，應選用能包管焊縫化學成分與母材雷同的焊絲。第三節(jié)

低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、低碳調(diào)質(zhì)鋼典范鋼種成分及機能

熱扎和正火前提下，鋼中經(jīng)由過程增長合金元素的含量來進步強度，其成果是塑性和韌性降低，同時跟著強度進步越多，塑性和韌性降低越多。當鋼中合金元素含量跨過必定范疇后會顯現(xiàn)韌性的大年夜幅度降低。是以，抗拉強度大年夜于600MPa的高強鋼一樣都須要調(diào)質(zhì)處理。

是以低碳調(diào)質(zhì)鋼進步強度不純真經(jīng)由過程合金強化，還要經(jīng)由過程熱處理——調(diào)質(zhì)強化處理。鋼中一樣參加Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti等元素，目標是包管足夠的淬透性和馬氏體回火穩(wěn)固性，使珠光體和貝氏體改變推遲，使馬氏體改變的臨界冷卻速度降低大年夜。常用的低碳調(diào)質(zhì)鋼為了獲得優(yōu)勝的綜合機能和焊接性，一樣含碳量不大年夜于0.18％，如許經(jīng)由過程淬火和回火(即調(diào)質(zhì)處理)獲得回火索氏體和回火馬氏體組織，使之具有較高的強度和優(yōu)勝的塑性。別的，除了取決于化學成專門，還要履行精確的熱處理軌制。一樣為奧氏體化—淬火—回火，也有少數(shù)鋼采取奧氏體化—正火—回火。

低碳調(diào)質(zhì)鋼的特點是具有較高的強度(屈從強度490～980MPa)，并有優(yōu)勝的塑性、韌性和耐磨性。鋼中強度級別不合參加的合金元素及其含量也不合。

成分：

抗拉強度σb:1.600MpaSi-Mn和Si-Mn差不多上加少量Cr、Ni、Mo、V

2.700MpaSi-Mn-Cr-Ni-Mo加少量V，合金元素參加量較600高

具有較好的沖擊韌性，用于低溫服役的焊接構(gòu)造，露天煤礦大年夜型挖掘機

3.800MpaSi-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V系并參加必定的B

工程機械、礦山機械。推土機、工程起重機、重型汽車

4.1000Mpa同800Mpa合金參加較多，為包管韌性參加Ni較多

工程機械高耐磨件，核動力裝配、航空航天設備上

二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的可悍性分析

低碳調(diào)質(zhì)鋼含碳量低，合金成分切實事實上定也都推敲了材料的可焊性，其工藝要求全然與正

火鋼類似．差別是這類鋼經(jīng)由過程調(diào)質(zhì)強化，故在焊接接頭熱阻礙區(qū)除了脆化外還有軟化問題。（一）熱裂紋

低碳調(diào)質(zhì)鋼中S、P雜質(zhì)操縱嚴，含C量低、含Mn量較高．是以熱裂紋偏向較小。對一些高Ni低Mn型低合金高強調(diào)質(zhì)鋼（HY80），焊縫中的含Mn量可經(jīng)由過程焊接材料加以調(diào)劑，焊接熱裂紋是可不能產(chǎn)生的。

（一）

熱阻礙區(qū)的液化裂紋

液化裂紋重要產(chǎn)生在高Ni低Mn的低合金高強鋼中.這是因為含Mn量低，對脫S晦氣，焊縫金屬中的S和Ni、Fe形成低熔點共晶，低熔點共晶處于晶界上而產(chǎn)生液化裂紋。液化裂紋產(chǎn)生偏向與含C量及Mn／s有關(guān)，含C量越高，要求Mn/S也較高。如當W(C)＜0.2％，W(Mn)／W(s)＞30時，液化裂紋敏銳性較小。是以，幸免液化裂紋的關(guān)鍵在于操縱C和S含量,包管高數(shù)值的W(Mn)／W(S)。

例如HY-80

含Ni量較高

Mn／s=0.40/0.025=16

易裂

HY-130含Ni量高于HY-80

Mn／s=0.90/0.01=90

對裂紋不敏銳

此外，焊接線能量越大年夜，金屬晶粒長得越大年夜．晶界熔化得越嚴峻．液態(tài)晶間層存在的時刻越長，液化裂紋產(chǎn)生的偏向越大年夜。

（二）

冷裂紋

低碳調(diào)質(zhì)鋼是經(jīng)由過程參加進步

淬透性的合金元素，包管獲得強度高、塑性和韌性好的低碳馬氏體和部分下貝氏體。因為淬透性增長，使得CCT曲線大年夜大年夜右移，除非冷卻速度專門緩

慢，高溫改變一樣可不能產(chǎn)生。然則，這類鋼馬氏體含碳量專門低，馬氏體開端改變溫度Ms較

高，在該溫度下以較慢的速度冷卻，形成的馬氏體還能來得及進行一次“自回火”處理，因此實際上冷裂偏向并不必定專門大年夜。若馬氏體改變時冷卻速度較快，得不到“自回火”后果，冷裂偏向就會增大年夜。

例如HT-80：冷卻速度小F+P、中速B+M、快冷M

馬氏體開端改變溫度Ms較高，大年夜于400℃，在該溫度下，以較慢的速度冷卻，形成的馬氏體還能來得及進行一次“自回火”處理。

（三）

再熱裂紋

從合金體系來說，為加強其淬透性和進步抗回火機能，參加的合金元素Cr、Mo、V、Ti、

Nb、B等，大年夜多半都能引起再熱裂紋．個中V的阻礙最大年夜，Mo的阻礙次之。一樣認為，Mo-V鋼、(Cr-Mo-V鋼對再熱裂紋較敏銳；Cr-Mo鋼、Mo-B鋼有必定的再熱裂紋偏向，焊接時都應當留意再熱裂紋問題。多元化鋼HT-80Si-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V-B含有多種促使再熱裂紋的元素。500～650℃加熱2小時就顯現(xiàn)再熱裂紋。14MnMoNbB對再熱裂紋也敏銳。

（五）層狀扯破

低碳調(diào)質(zhì)鋼的臨盆操縱較嚴，其雜質(zhì)含量低,純潔度高,層狀扯破的敏銳性低，到今朝尚

來見這方面報導。

（六）熱阻礙區(qū)機能的變更

l、過熱區(qū)的脆化

低碳調(diào)質(zhì)鋼的合金化是經(jīng)由過程合金元素的感化進步其淬透性，包管獲得高強度、高塑性和

韌性的低碳馬氏體和下貝氏體。凡是晦氣形成低碳馬氏體+下貝氏的緣故都邑引起組織塑

性和韌性降低——脆化，如因為過熱造成奧氏體晶粒粗化引起的脆化；形成上貝氏體引起的

脆化；因為合金化程度增長進步了奧氏體的穩(wěn)固性，在貝氏體中的鐵素體之間形成M-A

組元引起的脆化等。

這類鋼焊接時各自都有一個韌性最佳的t8-5(800～500℃冷卻時刻)，在這時獲得

低碳馬氏體+(10～30％)貝氏體，韌性最好。冷卻時刻小于該值時可獲得100％低碳馬氏體，

韌性雖較好，但不如前者。

例如：關(guān)于HT100（B）HT100（A）HT80

t8/5有個最佳值

HT100（B）t8/5大年夜約為90S時，組織為M+B下；大年夜于90時B上+B下；連續(xù)增長B上

HT100（A）t8/5大年夜約為25S，組織為M+B下；大年夜于25時B上+B下；連續(xù)增長B上；小于25為M

HT80t8/5大年夜約為12S，組織為M+B下；大年夜于12時B上+B下；連續(xù)增長B上；小于12為M

跟著t8/5增長，引起粗晶脆化外，重要緣故還有B上和M-A組元。

2、焊接熱阻礙區(qū)的軟化

調(diào)質(zhì)鋼是經(jīng)由淬火+高溫回火熱處理，獲得回火索氏體組織，滲碳體為球狀。焊接時，

焊接接頭熱阻礙區(qū)受到不合熱輪回的阻礙，組織產(chǎn)生了響應變更(變更水平和區(qū)域與焊接方

法及工藝參數(shù)有關(guān))，致使焊接接頭熱阻礙區(qū)綜合機械機能低于母材(也確實是說焊接調(diào)質(zhì)鋼，

焊接接頭熱阻礙區(qū)為焊接構(gòu)造強度的脆弱處)，這種阻礙對焊后不再進行調(diào)質(zhì)處理的低碳調(diào)

質(zhì)鋼優(yōu)其明顯，焊接時必須推敲到這一問題。

三、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝

低碳調(diào)質(zhì)鋼的組織為低碳馬氏體+下貝氏體，強度和韌性都較高。這在一樣電弧焊前提下就可獲得與母材鄰近的熱阻礙區(qū)。然則，為了包管焊接接頭的機能制訂低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝的重要依照一是要求在馬氏體改變時冷速不克不及太快，以免產(chǎn)生冷裂；二是要求在800℃～500℃之間的冷卻速度大年夜于產(chǎn)生脆性混淆組織的臨界溫度。至于熱阻礙區(qū)的軟化問題在采取小線能量的焊接后就可全然解決。

（一）

焊接工藝方法和焊接材料的選擇

1.焊接工藝方法

調(diào)質(zhì)鋼只要加熱溫度跨過其回火溫度，它的機能(綜合機械機能)就會降低，問題隨調(diào)質(zhì)鋼強度級其余進步而變得加倍明顯。平日解決方法是焊后從新調(diào)質(zhì)處理，盡量限制焊接過程中的熱量輸入。

焊接σS＞980MPa的調(diào)質(zhì)鋼(如HP-9-4-20，10Ni-Cr-Mo-Co等調(diào)質(zhì)鋼)時．

必須采取鎢極氬弧焊或電子束焊之類的焊接方法。

關(guān)于σS＜980MPa的凋質(zhì)鋼，手工電弧焊、埋弧主動焊、熔化極氣體愛護焊和鎢極氬弧焊都能夠采取(但對σS＞686MPa的調(diào)質(zhì)鋼，熔化極氣體愛護焊是最合適的主動焊法)。

關(guān)于輸入熱量多、冷卻速度慢的多絲埋弧焊或電渣焊，假如必須采取就要進行焊后調(diào)質(zhì)

處理。

2.焊接材料

低碳調(diào)質(zhì)鋼焊后—般不再進行熱處理，要求焊縫金屬在焊接狀況具有與母材近似相等

的機械機能。專門情形(構(gòu)造剛度專門大年夜)，為幸免裂紋可選擇比母材強度稍低些的焊接材料。

幾種調(diào)質(zhì)鋼的焊接材料見表

（二）焊接工藝參數(shù)的選擇

重要推敲冷裂紋和脆化兩方面。防止冷裂紋要求冷卻速度慢些，脆化則要求冷卻速度要快些為好（M+B下）見圖P41HT-80鋼冷速上限不產(chǎn)生冷裂紋，下限包管HAZ不產(chǎn)生脆化的混淆組織，見暗影部分，E應當包管過熱區(qū)的冷卻速度剛好在該區(qū)內(nèi)。但關(guān)于大年夜厚板，即使采取大年夜線能量，冷速也專門大年夜，要預熱來解決。

1．焊接線能量

在包管不出裂紋，知足熱阻礙區(qū)塑性、韌性的前提下，線能量應當盡可能選擇大年夜些。幾

種鋼材的最大年夜線能量見表

2．預熱溫度

當線能量的數(shù)值達到了最大年夜許可值時還不克不及幸免裂紋的產(chǎn)生，必須采取預熱方法。預

熱主假如為了防止冷裂，但從800℃～500℃區(qū)間的冷卻速度來看，因為預熱減緩了該區(qū)域

內(nèi)的冷卻速度，獲得上貝氏體的可能性增長，熱阻礙區(qū)的塑性和韌性會受到晦氣的阻礙，預熱溫度一樣低于200℃

。幾種低碳調(diào)質(zhì)鋼的最低預熱溫度和層間溫度見表

3．焊后熱處理

低碳馬氏體+下貝氏體組織的低碳調(diào)質(zhì)鋼能包管其焊接熱阻礙區(qū)在快速冷卻時獲得高強度及塑性和韌性，為了防止焊件脆斷的清除應力退火就沒有須要。清除應力退火處理只用于要求耐應力腐化的焊件，為了包管材料的機能，清除應力退火的溫度應比該鋼材調(diào)質(zhì)時的回火溫度低30℃閣下。第五節(jié)

專用鋼焊接的專門要求一、珠光體耐熱鋼焊接的專門要求

（一）

典范鋼種及成分

（二）

這類鋼的合金元素總含量一樣不跨過5％～7％，正火后獲得珠光體組織，在500℃～

600℃時具有優(yōu)勝的熱強性，冷加工、熱加工和焊接機能也優(yōu)勝，價格比較廉價。是以這種鋼被廣泛地應用于制造蒸汽動力發(fā)電設備，個中應用最多的是鉻鉬鋼和鉻鉬釩鋼。這類鋼的含Cr量—般為0.5％～9％，含Mo量—般為0.5％～1％。跟著Cr和Mo含量的增長，這類鋼的高溫強度、抗氧化機能和抗硫化物腐化機能也隨之進步。別的，這類鋼中參加少量的合金元素V、W、Ti、Nb等，可進一步進步熱強性。常用珠光體耐熱鋼及其化學成分如表

（二）

珠光體耐熱鋼的重要焊接性問題

與低碳調(diào)質(zhì)高強鋼專門類似，HAZ硬化、冷裂、軟化、再熱裂紋、回火脆化現(xiàn)象。

1．焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋

珠光體耐熱鋼焊接過程中最常見的焊接缺點之一確實是在熱阻礙區(qū)的粗晶區(qū)產(chǎn)生冷裂紋，在實際臨盆中，為了防止冷裂紋的顯現(xiàn)，一樣都采取焊前預熱、操縱層間溫度、焊后去氫處理、改良組織狀況以及減小和清除應力等處理方法。

2.焊縫中產(chǎn)生熱裂紋

在實際臨盆中應用的珠光體耐熱鋼，專門少在熱阻礙區(qū)產(chǎn)生熱裂紋，而多半在焊縫中產(chǎn)牛，專門是弧坑處。熱裂紋的產(chǎn)生與珠光體耐熱鋼的凝固溫度區(qū)間的大年夜小有直截了當關(guān)系。凝固溫度區(qū)間越大年夜產(chǎn)生熱裂紋的偏向就越大年夜；反之，產(chǎn)生熱裂紋的偏向就越小。這種熱裂紋的產(chǎn)生部位一樣都在柱狀晶的交界處。出為柱狀晶交界處往往是焊縫液相金屬的最后凝固地位．也是雜質(zhì)和低熔點共晶物的富集部位。研究注解，合金元素S、C、P、Cu和Ni等能促進熱裂紋的產(chǎn)今，而Mn和Ca在必定程度上能克制熱裂紋的產(chǎn)生。

3.熱阻礙區(qū)的再熱裂紋

這類鋼中參加少量的合金元素Cr、Mo、V、Ti、Nb等，它們差不多上強烈碳化物形成元素，會增長鋼的再熱裂紋敏銳性。再熱裂紋的產(chǎn)生部位一樣都在工件較厚的處所。因此，在厚板構(gòu)造的焊接過程中，當焊縫焊到必定厚度后，先輩行—次中心清除應力熱處理，有利于防止再熱裂紋的產(chǎn)生。

4.回火脆化現(xiàn)象

Cr-Mn鋼產(chǎn)生回火脆化的重要緣故是因為在回火脆化溫度范疇內(nèi)經(jīng)久加熱后，雜

質(zhì)元素P、As、Sn和Sb等在晶界上偏析而引起的晶界脆化現(xiàn)象，此外與促進回火脆化

元素Mn和Si也有—定關(guān)系。是以，對基休金屬來說，嚴格操縱有害雜質(zhì)元素的含量，

同時降低Mn和Si含量是解決脆化的有效方法。

（三）珠光休耐熱鋼焊接工藝特點

1.預熱和層間溫度的操縱

預熱和層間溫度的操縱是防止珠光體耐熱鋼產(chǎn)生冷裂紋的一種比較有效的工藝措

施。一樣情形下，珠光體耐熱鋼的預熱溫度和層間溫度應操縱在150～350℃之間。

2.焊接方法

焊接臨盆中最常用的兩種焊接方法是鎢極氬弧焊封底手工電弧焊蓋面和埋弧主動焊。

3.焊后回火處理

珠光體耐熱鋼一樣情形下是經(jīng)由熱處理后供貨應用的，針對這些鋼種焊后大年夜多半要進行高溫回火處理。

4.焊接材料的選擇

珠光體耐熱鋼經(jīng)久處于高溫、高壓前提下工作，對接頭的質(zhì)量的要求較高，不管是

常溫機械機能，照樣高溫機能、抗氧化性及組織穩(wěn)固性等方面都應知足產(chǎn)品運行的技巧

要求。是以焊接材料的選擇是十分重要的。焊接材料的選擇應力爭焊縫金屬成分和機械

機能與母材相匹配。假如焊縫金屬成分與母材成分相差專門大年夜時，其接頭經(jīng)久在高溫下工作或經(jīng)焊后熱處理，因成分不均勺，有些元素將產(chǎn)生擴散，成果導致接頭的持久強度明顯降低。但在實際焊接臨盆中，為了防止焊縫金屬熱裂紋，焊縫金屬的含碳量一樣要比母材金屬低—些(但一樣不低于0.07％)，現(xiàn)在的焊縫金屬機能有時要低于母材，但若焊接材料選擇恰當，焊縫金屬的機能是完全能與母材相匹配的。別的，在焊補缺點或者焊