合金结构钢的焊接课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,合金结构钢的焊接,3.1,合金结构钢的分类和性能,3.1.1,合金结构钢的分类,合金结构,钢的分类,化学,成分,合金,系统,组织,状态,用途或使,用性能等,按合金元素,总含量的多,少分有,低合合钢,一般,w (Me),5,中合金钢,w (Me)=5,10,高合金钢,w (Me),10,1.,按合金元素总含量的多少分有：,2.,按用途和性能分有,国内外常见的合金结构钢的牌号,见表,3-,1,表,3-,1,国内外常见的合金结构钢,3.1.2,合金结构钢的基本性能,基,本,性,能,化学成分,力学性能,显微组织,1,化学成分,化,学,成,分,低合金结构钢是在低碳钢基础,上添加一定量的合金元素构成的,（低碳钢的化学成分为：,w,C=0.10%,0.25%,，,w,Si0.3%,，,w,Mn=0.5%,0.8%,）,用于焊接结构的低中合金钢,合金元素总的质量分数一般,不超过,10%,图,3-1,各种合金元素对结构钢的抗拉强度和屈服强度的影响,a),对抗拉强度的影响,b),对屈服强度的影响,图,3-2,低合金高强钢的低温拉伸性能（,a,b,）,2,力学性能,3,显微组织,低合,金钢,热影,响区,中的,显微,组织,低碳马氏体,贝氏体,M-A,组元,珠光体类,导致具有不同,的硬度、强度,性能、塑性和,韧性,图,3-3,典型组织（特别是贝氏体组织）对低合金钢强度和韧性的影响,表,3-,2,常见金相组织及不同混合组织的硬度,3.2,热轧及正火钢的焊接,3.2.1,热轧及正火钢的成分和性能,热,轧,及,正,火,钢,屈服强度为,294,-490M,P,a,的低合金高强钢,一般是在热轧或正火状态,下供货使用,属于非热处理强化钢,1,热轧钢,热,轧,钢,屈服强度为,294-392M,P,a,的,普通低合金钢都属于热轧钢,这类钢的,基本成分为：,w,C0.2%,，,w,Si0.55,%,，,w,Mn 1.5%,热轧钢通常为铝镇静的细晶,粒铁素体珠光体组织的钢,一般在热轧状态下使用,Q345,（,16Mn,）是我国于,20,世纪,50,年代研制和生产应,用最广泛的热轧钢,2,正火钢,正,火,钢,正火状态下使用的钢：主要,是含,V,、,Nb,、,Ti,的钢，如,Q390,、,Q345,等，主要特点是,屈强比（,s,/,b,）较高,正,火回火状态使用的,含,Mo,钢：如,14MnMoV,、,18,MnMoNb,等,抗层状撕裂的,Z,向钢，,屈服强度,s,343M,P,a,3,微合金控轧钢,微,合,金,控,轧,钢,加入质量分数为,0.1%,左右,对钢的组织性能有显著或,特殊影响的微量合金元素,的钢，称为微合金钢,多种微合金元素（如,Nb,、,Ti,、,Mo,、,V,、,B,、,RE,）的共,同作用称为多元微合金化,单一微合金元素的质量分数,通常在,0.25%,以下。,3.2.2,热轧及正火钢的焊接性,低合金钢,的焊接性,化学,成分,轧制,工艺,热轧,及正,火钢,的焊,接性,冷裂纹及影响因素,热裂纹,和再热裂纹,非调质钢焊缝的组织和韧性,热影响区脆化,层状撕裂,1,冷裂纹及影响因素,冷裂,纹及,影响,因素,碳当量,（,C,eq,）,淬硬,倾向,热影响区,最高硬度,热轧钢的,淬硬倾向,正火钢的,淬硬倾向,(2),淬硬倾向,马氏体或,M+B+F,混合组织时,产生,B,或,B+F,组织时,焊,接,热,影,响,区,对氢致,裂纹敏感,对氢致裂,纹不敏感,图,3-4,热轧钢（,Q345,）和低碳钢的焊接连续冷却组织转变图（,SH,CCT,）,a,) Q345,T,m 1350,b,),低碳钢,T,m 1300),1,）热轧钢的淬硬倾向,图,3-5,正火钢的焊接连续冷却组织转变图（,SHCCT,）,a,）,为,Q420,b,) 18MnMoNb,2),正火钢的淬硬倾向,(3),热影响区最高硬度,图,3-6,热影响区最高硬度与裂纹率的关系,图,3-9,冷却时间,t,8/5,对热影响区最高硬度的影响,（钢材成分：,w,C 0.12%,w,Mn 1.40%,w,Si 0.48%,w,Cu 0.15%,板厚,h,=20mm,）,2,热裂纹,和再热裂纹,裂,纹,再热裂纹,焊缝热裂纹,图,3-10,再热裂纹敏感性与,Cr,、,Mo,含量的关系,A,SR,裂纹敏感区,B,随,Cr,、,Mo,含量增加，,SR,裂纹增加,3,非调质钢焊缝的组织和韧性,焊缝,韧性,针状铁素体,(AF),先共析铁素体,(PF),组织,所占的比例,图,3-11,不同铁素体形态对高强钢焊缝韧性的影响,a,) AF,对,v,T,rs,的影响,b,) PF,对,v,T,rs,的影响,图,3-12,高强钢焊缝韧性与强度的关系,Mn-Si,系焊缝组织与韧性的关系见,表,3-5,。,表,3-5 Mn-Si,系焊缝组织与韧性的关系,4,热影响区脆化,脆,化,粗晶区脆化,热应变脆化,图,3-14,S,、,P,对热影响区韧性的影响,（低合金钢三丝埋弧焊,）,图,3-15,N,对热影响区韧性的影响,（,Mn-Si,系低合金钢,）,5,层状撕裂,图,3-16,产生层状撕裂的一些典型接头形式,a,),角接,T,形接头,b,),对接,T,形接头,c,),对接角接头,3.2.3,热轧及正火钢的焊接工艺,热轧及,正火钢,的焊接,工艺,焊接材料的选择,焊接工艺参数的,确定,坡口加工、,装配及定位焊,1,坡口加工、装配及定位焊,坡口,加工,装配,及定,位焊,坡口加工可采用机械加工，其,加工精度较高，也可采用火焰,切割或碳弧气刨。,焊接件的装配间隙不应过,大，尽量避免强力装配，,减小焊接应力。,定位焊应选用同类型的焊接,材料，也可选用强度稍低的,焊条或焊丝。,2,焊接材料的选择,低合,金钢,选择,焊接,材料,一是不能有裂纹等,焊接缺陷,二是能满足使用,性能要求。,热轧及正火钢焊接一般是根据其强度级别选择焊接材料，而不要求与母材同成分，其要点如下：,要,点,考虑焊后热处理对,焊缝力学性能的影响,同时考虑熔合比和冷却,速度的影响,选择与母材力学性能匹,配的相应级别的焊接材料,3,焊接工艺参数的确定,工艺,参数,预热和焊后热处理,焊接热输入,图,3-17,焊接热输入对热影响区晶粒尺寸和冲击韧性的影响,a,),冷却时间,t,8/5,与晶粒尺寸的关系,b,),热输入对热影响区韧性的影响,1,） 焊接热输入,HQ70,和,HQ80,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,见表,3-,20,。,表,3-20,两种低碳调质钢的最大热输入,热轧及正,火钢焊接,的典型工,艺参数,焊条电弧焊,自动焊,氩弧焊,表,3-9,热轧及正火钢,CO2,气体保护焊的工艺参数,表,3-10,热轧及正火钢钨极氩弧焊的工艺参数,表,3-11,热轧及正火钢熔化极氩弧焊的工艺参数,2),预热和焊后热处理,确定焊后,回火温度,的原则,不要超过母材原来的,回火温度，以免影响,母材本身的性能,对于有回火脆性的材,料，要避开出现回火,脆性的温度区间,4,焊接接头的力学性能,焊缝金属和热影响区的力学性能是影响接头使用可靠性的基本性能，而其中强度与韧性又是关键的考核要素，特别是对合金结构钢接头更为重要，几种典型热轧及正火钢焊接接头的力学性能见表,3-14,。,