焊接课程设计 低碳调质钢的焊接

材料成型及控制工程课程设计调质钢的焊接分析目录摘要11引言12调质处理及调质钢介绍12.1调质处理工艺22.2调质钢22.3调质钢性能特点22.3.1调质钢在性能成分上的特点22.3.2调质钢的质量要求23低碳调质钢的焊接23.1低碳调质钢的种类成分及性能33.2低碳调质钢的焊接性分析43.2.1热裂纹43.2.2热影响区的液化裂纹43.2.3冷裂纹53.2.4再热裂纹53.2.5热影响区性能的变化53.3低碳调质钢的焊接工艺特点63.4焊接方法和焊接材料选择63.5焊接参数的选择83.6低碳调质钢焊接接头成分控制104中碳调质钢的焊接104.1中碳调质钢的成分和性能104.2中碳调质钢焊接性分析114.2.1焊接中冷裂纹和淬透性114.2.2焊缝热裂纹114.2.3焊接过热区脆化124.2.4焊接热影响区的软化124.3焊接工艺分析124.3.1退火态或正火态下焊接工艺134.3.2调质状态下的焊接工艺134.4焊接方法和材料145结语16参考文献17江苏大学摘要:本文介绍了调质处理工艺、调质钢的基本情况。将调质钢分为低碳调质钢和中碳调质钢，分别介绍了它们的焊接特性，焊接工艺和焊接材料选用，多方面、多角度深入分析了调质钢的焊接基本情况。关键词:调质钢、调质处理、焊接工艺、焊接材料。1引言经过调质处理后使用的结构钢称为为调质钢。许多机器设备上的重要零件如机床主轴、汽车拖拉机的后桥半轴、柴油发动机曲轴、连杆、高强度螺栓等，都是在多种应力负荷下工作的，受力情况比较复杂。调质钢具有良好的综合力学性能，因此被广泛地应用于各种场合。调质钢分为低碳调质钢和中碳调质钢，由于调质钢的广泛应用，其焊接成型十分重要。在焊接调质钢时，需要注意各个方面的问题，包括冷裂纹、热裂纹、热影响区性能变化等，需要在不损失材料本身强度以及韧性的条件下使焊缝具有较好的力学性能和外观。本文把调质钢分为低碳调质钢和中碳调质钢，分别介绍了它们焊接工艺、焊接材料、焊接参数。2调质处理及调质钢介绍2.1调质处理工艺调质（quenching and high temperature tempering）即淬火和高温回火的综合热处理工艺。调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多因此，调质处理在热处理中占有很重要的位置。在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。2.2调质钢调质钢的成分是含碳0.25%0.5%碳素钢或低合金钢和中合金钢，调质处理后的金相组织是回火索氏体。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。应用最广的调质钢有铬系调质钢(如40Cr、40CrSi)、铬锰系调质钢(如40CrMn)、铬镍系调质钢(如40CrNiMo、37CrNi3A)、含硼调质钢等。一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性，人们往往使用调制处理来达到这个目的，所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢。 2.3调质钢的性能特点 2.3.1调质钢在化学成分上的特点 碳含量0.30.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。 热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500-650回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合。 2.3.2调质钢的质量要求 除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求处，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。 大多数调质钢为中碳合金结构，屈服强度（0.2）在490-1200Mpa。低碳合金结构钢以焊接性能为突出要求的调质钢。屈服强度（0.2）一般为490-800Mpa，有很高的塑性和韧性。少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（0.2）可到1400Mpa以上，属高强度和超高强度调质钢。 3低碳调质钢的焊接3.1低碳调质钢的种类成分及性能为了保证良好的综合性能和焊接性，低碳调质钢要求钢中碳的质量分数不大于0.22%（实际上wc0.18%）。此外，添加一些合金元素，如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，添加这些合金元素主要是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。这类钢由于含碳量低，淬火后得到低碳马氏体，而且会发生“自回火”，脆性小，具有良好的焊接性。低碳调质钢具有较高的强度和良好的塑性、韧性和耐磨性，特别是裂纹敏感性低，在工程结构制造中有广阔的应用前景。根据使用条件的不同，低碳调质钢又可以分为以下几种：（1）高强度结构钢(b=600-800MPa)：如14MnMoNbB、15MnMoVNRE、HQ70、HQ80C等，这类钢主要用于工程焊接结构，焊缝及焊接区多承受拉伸载荷。（2）高强度耐磨钢(b=1000MPa)：如HQ100、HQ130等，主要用于工程结构高强度耐磨、要求承受冲击磨损的部位。（3）高强高韧性钢(b=700MPa)：如12Ni3CrMoV、10Ni5CrMoV以及美国的HY80、HY-130、HP-9-4-20等，这类钢要求在高强度的同时要具有高韧性，主要用于高强度高韧性焊接结构。抗拉强度600MPa、700MPa的低碳调质钢主要用于工程机械、动力设备、交通运输机械和桥梁等。这类钢可在调质状态下焊接，焊后不再进行调质处理，必要时可进行消除应力处理。我国已经先后开发出14MnMoNbB、HQ80和HQ80C等抗拉强度为800MPa的低碳调质钢，并在工程中获得广泛应用。HQ80钢含有Ni、Cr元素，HQ80C钢不含Ni只含有Cr元素，14MnMoNbB钢不含Ni、Cr但含有Nb元素。HQ100和HQ130主要用于高强度焊接结构要求承受冲击磨损的部位。HQ100不仅强度高、低温缺口韧性好，而且具有优良的焊接性能。HQ130是高强度工程机械用钢，含有Cr、Mo、B等多种合金元素，具有高淬透性。这两种钢经过淬火+回火的热处理后，可获得综合性能较好的低碳回火马氏体，具有高强度、高硬度以及较好的塑性和韧性。低碳调质钢碳的质量分数应限制在0.18%以下，为了保证较高的缺口韧性，一般含有较高的Ni和Cr，具有高强度，特别是具有优异的低温缺口韧性。Ni能提高钢的强度、塑性和韧性，降低钢的脆性转变温度。NI和Cr一起加入时可显著增加淬透性，得到高的综合力学性能。Cr元素在钢中的质量分数从提高淬透性出发，上限一般约为1.6%,继续增加反而对韧性不利。由于采用了先进的冶炼工艺，钢中气体含量及S、P等杂质明显降低，氧、氮、氢含量均较低。高纯洁度使这类钢母材和焊接热影响区具有优异的低温韧性。这类钢的热处理工艺一般为奥氏体化淬火回火，回火温度越低，强度级别越高，但塑性和韧性有所降低。经淬火+回火后的组织是回火低碳马氏体、下贝氏体或回火索氏体，这类组织可以保证得到高强度、高韧性和低的脆性转变温度。为了改善焊接施工条件和提高低温韧性，近年来发展起来的焊接无裂纹钢实际上是C含量降得很低的微合金化调质钢。3.2低碳调质钢的焊接性分析低碳调质钢含碳量低，合金成分的确定也都考虑了材料的可焊性，其工艺要求基本与正火钢相似差别是这类钢通过调质强化，故在焊接接头热影响区除了脆化外还有软化问题。3.2.1热裂纹低碳调质钢中S、P杂质控制严，含C量低、含Mn量较高因此热裂纹倾向较小。对一些高Ni低Mn型低合金高强调质钢（HY80），焊缝中的含Mn量可通过焊接材料加以调整，焊接热裂纹是不会产生的。3.2.2热影响区的液化裂纹液化裂纹主要发生在高Ni低Mn的低合金高强钢中.这是因为含Mn量低，对脱S不利，焊缝金属中的S和Ni、Fe形成低熔点共晶，低熔点共晶处于晶界上而产生液化裂纹。液化裂纹产生倾向与含C量及Mns有关，含C量越高，要求Mn/S也较高。如当W(C)0.2，W(Mn)W(s)30时，液化裂纹敏感性较小。因此，避免液化裂纹的关键在于控制C和S含量,保证高数值的W(Mn)W(S)。例如HY-80含Ni量较高Mns =0.40/0.025=16易裂HY-130 含Ni量高于HY-80Mns =0.90/0.01=90对裂纹不敏感此外，焊接线能量越大，金属晶粒长得越大晶界熔化得越严重液态晶间层存在的时间越长，液化裂纹产生的倾向越大。3.2.3冷裂纹低碳调质钢是通过加入提高 淬透性的合金元素，保证获得强度高、塑性和韧性好的低碳马氏体和部分下贝氏体。由于淬透性增加，使得CCT曲线大大右移，除非冷却速度很缓慢，高温转变一般不会发生。但是，这类钢马氏体含碳量很低，马氏体开始转变温度Ms较高，在该温度下以较慢的速度冷却，形成的马氏体还能来得及进行一次“自回火”处理，所以实际上冷裂倾向并不一定很大。若马氏体转变时冷却速度较快，得不到“自回火”效果，冷裂倾向就会增大。例如HT-80：冷却速度小F+P、中速B+M、快冷M马氏体开始转变温度Ms较高，大于400，在该温度下，以较慢的速度冷却，形成的马氏体还能来得及进行一次“自回火”处理。3.2.4再热裂纹从合金系统来说，为加强其淬透性和提高抗回火性能，加入的合金元素Cr、Mo、V、Ti、Nb、B等，大多数都能引起再热裂纹其中V的影响最大，Mo的影响次之。一般认为，Mo-V钢、(Cr-Mo-V钢对再热裂纹较敏感；Cr-Mo 钢、Mo-B钢有一定的再热裂纹倾向，焊接时都应该注意再热裂纹问题。多元化钢HT-80 Si-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V-B含有多种促使再热裂纹的元素。500650加热2小时就出现再热裂纹。14MnMoNbB对再热裂纹也敏感。3.2.5热影响区性能的变化（1）过热区的脆化低碳调质钢的合金化是通过合金元素的作用提高其淬透性，保证获得高强度、高塑性和韧性的低碳马氏体和下贝氏体。凡是不利形成低碳马氏体+下贝氏的原因都会引起组织塑性和韧性下降脆化，如由于过热造成奥氏体晶粒粗化引起的脆化；形成上贝氏体引起的脆化；由于合金化程度增加提高了奥氏体的稳定性，在贝氏体中的铁素体之间形成M-A组元引起的脆化等。这类钢焊接时各自都有一个韧性最佳的t8-5(800500冷却时间)，在这时得到低碳马氏体+(1030)贝氏体，韧性最好。冷却时间小于该值时可得到100低碳马氏体，韧性虽较好，但不如前者。例如：对于HT100（B）HT100（A）HT80t8/5有个最佳值HT100（B）t8/5大约为90S时，组织为M+B下；大于90时B上+B下；继续增加B上HT100（A）t8/5大约为25S，组织为M+B下；大于25时B上+B下；继续增加B上；小于25为MHT80 t8/5大约为12S，组织为M+B下；大于12时B上+下；继续增加B上小于12为M随着t8/5增加，引起粗晶脆化外，主要原因还有B上和M-A组元。（2）焊接热影响区的软化 调质钢是经过淬火+高温回火热处理，获得回火索氏体组织，渗碳体为球状。焊接时，焊接接头热影响区受到不同热循环的影响，组织发生了相应变化(变化程度和区域与焊接方法及工艺参数有关)，致使焊接接头热影响区综合机械性能低于母材(也就是说焊接调质钢，焊接接头热影响区为焊接结构强度的薄弱处)，这种影响对焊后不再进行调质处理的低碳调质钢优其显著，焊接时必须考虑到这一问题。3.3低碳调质钢的焊接工艺特点这类钢的特点是碳含量低，基体组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体，这对焊接有利。但是，调质状态下的钢材，只要加热温度超过它的回火温度，性能就会发生变化。焊接时由于热循环的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎不可避免。因此，低碳调质钢焊接时要注意两个基本问题：1、要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；2、要求在800-500之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，在选择焊接材料和制定焊接参数时，应考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。3.4焊接方法和焊接材料的选择低碳调质钢焊接要解决的问题：一是防止裂纹；二是在保证满足高强度要求的同时，提高焊缝金属及热影响区的韧性。为了消除裂纹和提高焊接效率，一般采用熔化极气体保护焊（MIG）或活性气体保护焊（MAG）等自动化或半自动机械化焊接方法。对于调质钢焊后热影响区强度和韧性下降的问题，可以焊后重新调质处理。对于焊后不能再进行调质处理的，要限制焊接过程中热量对母材的作用。低碳调质钢常用的方法有焊条电弧焊、CO2焊和Ar+CO2混合气体保护焊等。焊接屈服强度s=980MPa的低碳调质钢，如10Ni-Cr-Mo-Co等，采用钨极氩弧焊、电子束焊等焊接方法可获得良好的焊接质量；对于屈服强度s=686MPa的低碳调质钢，熔化极气体保护焊是最适合的工艺方法。如果采用多丝埋弧焊和电渣焊等热量输入大、冷却速度慢的焊接方法时，焊后必须重新进行调质处理。低碳调质钢焊后一般不再进行热处理，在选择焊接材料时要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。特殊条件下，如结构的刚度很大，冷裂纹很难避免时，应选择比母材强度稍低一些的材料作为填充金属。不同强度级别低碳调质钢焊接材料的选用见下表高强度高韧性钢用于重要的焊接解雇，包括低温和承受动载荷的结构，对焊接热影响区韧性要求较高。不宜采用大热输入的焊接方法，应尽可能采用热量集中的气体保护焊或焊条电弧焊进行焊接。采用焊条电弧焊时要使用超低氢焊条。这类母材中Ni含量较高，配套焊材也应选择Ni含量较高的焊条或焊丝，保证高强度和良好的塑韧性，包括较高的低温韧性、较低的脆性转变温度。强度级别不同的两种低碳调质钢焊接时的淬硬性很大，有产生焊接裂纹的倾向。采用“低强匹配”焊材和CO2或Ar+CO2气体保护焊，控制焊缝扩散氢含量在超低氢水平，可实现在不预热条件下的焊接。钢 号强度级别焊条气体保护焊焊丝保护气体14MnMoVN700MPaE6015、E7015H08Mn2SiAH08Mn2MoACO2或Ar+CO2混合气体14MnMoNbB15MnMoVNRE750MPaE7015、E7515H08Mn2MoAH08MnNi2MoCO2或Ar+CO2混合气体HQ70700MPaE7015GGHS-70CO2或Ar+CO2混合气体HQ80700MPaE7515、E8015H08Mn2Ni3CrMo(ER100S)CO2或Ar+CO2混合气体HQ1001000MPaE9015、E10015H08Mn2Ni3SiCrMoAr+CO2混合气体12Ni3CrMoV590专用焊条H08Mn2Ni2CrMoAr+CO2混合气体10Ni5CrMoV785专用焊条H08Mn2Ni3SiCrMOAAr+CO2混合气体(美)HY-80540E11018、E9018Mn-Ni-Cr-Mo专用焊丝Ar+2%CO2混合气体(美)HY-130880E14018Mn-Ni-Cr-Mo专用焊丝Ar+2%CO2混合气体表一 低碳调质钢焊接材料的选用3.5焊接参数的选择不预热条件下焊接低碳调质钢，焊接工艺对热影响区组织性能影响很大，其中控制焊接热输入是保证焊接质量的关键，应给予足够的重视。（1）焊接热输入的确定 热输入增大使热影响区晶粒粗化，同时也促使形成上贝氏体，甚至形成M-A组元，使韧性降低。当热输入过小时，热影响区的淬硬性明显增强，也使韧性下降。焊接热输入E的确定以抗裂性和对热影响区韧性要求为依据。从防止裂纹出发，要求冷却速度慢为佳，但对防止脆化来说，却要求冷却快较好，因此应兼顾两者的冷却速度范围。这个范围的上限取决于不产生冷裂纹，下限取决于热影响区不出现脆化的混合组织。因此，所选的焊接热输入应保证热影响区过热区的冷却速度刚好在该区域内。对于低合金高强度钢，一般认为wc=0.18%是形成低碳马氏体的界限，wc0.18%时将出现高碳马氏体，对韧性不利。因此，wc0.18%时不应提高冷却速度，wc0.18%时可以提高冷却速度。也就是说，对于含碳量低的低合金钢，提高冷却速度以形成低碳马氏体，对保证韧性有利。换句话说，焊接热输入适当小时，得到BL+ML混合组织时，可以获得最佳的韧性效果。但是在焊接厚板时，即使采用了大的热输入，冷却速度还是超过了它的上限，这就必须通过预热来使冷却速度降到低于不出现裂纹的极限值。在保证不出现裂纹和满足热影响区韧性的条件下，热输入应尽可能选择得大一些。通过实验确定每种钢的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时的冷裂纹倾向再来考虑是否需要采取预热和预热温度的大小。为了限制过大的焊接热输入，低碳调质钢不宜采用大直径的焊条或焊丝施焊，应尽量采用多层多道焊工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运动技术。这样不仅使热影响区和焊缝金属有较好的韧性，还可以减少焊接变形。双面施焊的焊缝，背面焊道应采用碳弧气刨清理焊根并打磨气刨表面后再进行焊接。低碳调质高强高韧性钢对接头区强韧性要求较高，这类钢对焊接热输入、预热温度、层间温度的控制更为严格，应采用较小焊接热输入的多层多道焊工艺。（2）预热温度和焊后热处理 当低碳调质钢板厚不大，接头拘束度较小时，可以采用不预热焊接工艺。如焊接板厚小于10mm的HQ60、HQ70钢，采用低氢型焊条电弧焊、CO2气体保护焊或Ar+CO2混合气体保护焊，可以进行不预热焊接。当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采取预热措施。对低碳调质钢来说，预热的目的主要是为了防止裂纹，对于改善热影响区的组织性能影响不大。相反，从它对800-500的冷却速度的影响看，对热影响区韧性还可能有不利的影响，因此在焊接低碳调质钢时都采用较低的预热温度（T04.0，则说明该钢种在某种工艺条件下会产生热裂纹。热裂纹指数公式为： 例如将30CrNi3的化学成分代入式（4），计算得Hes =2.374.0。 由此可知， 30CrNi3钢热裂纹敏感性一般，只要焊接过程中采取合适的焊丝（一定的含Mn 量，较低的S、 P、 H 含量）和正确的焊接工艺可以控制热裂纹。又如30CrMnSiA钢，由于含碳、硅量较高，因此热裂纹倾向都较大，为了提高焊缝金属的抗热裂纹能力，不得不采用低碳低硅焊丝H18CrMoA.中碳调质钢为了改善抗裂能力防止产生热裂纹，采用M减少母材的熔合比，增大焊缝成形系数（焊缝宽度与焊缝高度之比）。焊条中的质量分数应控制在0.15 以下，并且控制 S、 P 的质量分数为0.025%以下。在选择焊接材料是，应尽量选择含碳量低的，含S、P杂质少的填充材料。在焊接时注意保证良好的焊缝成形，焊接收弧时要保证填满弧坑，特别是多层焊时第一层的弧坑中以及焊缝中的凹陷部位。4.2.3焊接过热区脆化 中碳调质钢由于含碳量较高，合金元素较多，有相当大的淬硬性倾向，因而在焊接热影响区的过热区很容易产生硬脆的高碳马氏体。冷却速度越大，生成的高碳马氏体越多，脆化也就越严重。为了减少过热区的脆化，从减少淬硬倾向出发，理应采取大焊接热输入量。但由于这种钢的淬硬倾向很大，仅通过加大热输入量往往还难以避免形成马氏体，反而会增加奥氏体的过热和提高奥氏体的稳定性，促使马氏体粗大的形成，是过热区的脆化更为严重，因此，需同时采取预热、缓冷和后热等措施。因为采用小热输入量可减少高温停留时间，避免奥氏体晶粒的过热，增加奥氏体内部成分的不均匀性，从而降低奥氏体的稳定性；同时采取预热和缓冷等措施来降低冷却速度，这堆改善过热区的性能是非常不利的。4.2.4焊接热影响区的软化在调质状态下焊接时存在热影响区的软化，在退火状态下焊接，焊接后进行热处理，可不考虑热影响区的软化，对于补焊局部补焊不再热处理，存在软化现象。当调质钢的强度级别越高时，软化问题越严重。此外，软化程度和软化区的宽度与焊接热输入量大小、焊接方法有很大关系。热输入量越小，加热冷却速度越快，受热时间越短，软化程度越小，软化区的宽度越窄，但同时要注意过热区的脆化和冷裂问题。焊接热源越集中，对减小软化越有利。钢焊接时容易产生热裂纹、冷裂纹和热影响区的软化等缺陷，制定焊接工艺时要选择合适的焊接方法和焊接材料，确定合理的预热温度和层间温度，选择合理的规范和方法控制热影响区的软化程度，焊后进行消除回火。4.3焊接工艺分析中碳调质钢焊后的淬火组织是硬脆的高碳马氏体，不仅冷裂的敏感性大，淬透性很大，而且焊后若不经热处理时，热影响区性能达不到母材的性能。因此，这类钢的焊前母材所处的状态非常重要的，它决定了焊接时出现的问题性质和应采取的工艺措施，而且对焊接工艺的要求和工艺参数的控制非常严格。4.3.1退火或正火状态下焊接工艺中碳调质钢最好在退火(或正火）状态下焊接，焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头，这是焊接中碳调质钢的一种较为合理的工艺方案。焊接时所要解决的主要问题就是裂纹，热影响区的性能可以通过焊后的调质处理来保证。因此在这种情况下对选择的焊接方法几乎没有限制，常用的一些焊接方法都能采用。在选择焊接材料时，除了要求保证不产生冷、热裂纹外，还有一些特殊要求，即焊缝金属的调质处理规范应该与母材一直，以保证调质后的接头性能也与木材相同。因此，焊缝金属的主要合金组成应该尽量与母材相似，但对能引起焊缝热烈倾向和促使金属脆化的元素（如S、P、Si、C等）应要加以严格控制。在焊后调质的情况下，确定工艺参数的出发点主要是保证在调质处理前不出现裂纹，接头性能有焊后热处理来保证。因此，可以采用高的预热温度（200-350）和层间温度。另外处理前不致产生延迟裂纹，还必须在焊后及时进行一次中间热处理。这种热处理一般是焊后在等于或高于预热温度下保持一段时间，目的是从两方面来防止延迟裂纹：一是起到扩散除氢的作用；二是使组织转变为对冷裂纹敏感性低的组织。当焊后处理温度高时，还有消除应力的作用。当局部采取预热时，预热的温度范围离焊缝两侧应不小于100mm，焊后若不能及时调质处理应进行680回火处理。产品结构复杂和有许多的焊缝时，焊完一定数量的焊缝应及时进行中间回火处理，这样就能避免等到最后处理时，先焊接的部位已经出现延迟裂纹的问题。中间回火的次数，要根据焊缝的多少盒产品结构的复杂程度来决定。对于淬硬倾向更大的30CrMnSiNi2A来说，为了防止冷裂纹的产生，焊后必须立即（焊缝处的金属不能冷到低于250）将工件入炉加热到（65010）或680回火，然后按规定进行调制处理。4.3.2调质状态下的焊接工艺若必须在调质状态下进行焊接，并且焊后不能在进行调质处理的焊接结构件，这时主要的问题就是防止焊接裂纹和避免热影响区软化。除了裂纹外，热影响区的主要问题是：高碳马氏体引起的硬化和脆化，以及高温回火区软化引起的强度降低，在焊后不能调制处理的情况是无法弥补的。为了防止冷裂纹，也可以选用塑性韧性好的奥氏体焊条。为了减少或消除热影响区的脆硬组织和防止延迟裂纹的产生，必须适当的采取预热、层间温度控制、中间热处理，并应该焊后及时进行回火处理，上述工艺温度都一定要控制在比母材淬火后的回火温度低50。为了减少热影响区的软化，从焊接方法考虑，应该是采用热量越集中。能量越致密的地方越有利，而且焊接热输入量越小越好。这点与低碳调质钢的焊接是一致的。因此气焊在这种情况下是不合适的，气体保护焊比较好，特别是钨极氩弧焊，它的热量比较容易控制，焊接质量容易保证，因此常用它来焊接一些焊接性很差的高强度钢。此外，脉冲氩弧焊、等离子弧焊和电子束焊等工艺方法，用于这类钢的焊接是很有前途的。从经济性和操作方便性上来说，目前在焊接这类钢时，焊条电弧焊还是用的最广泛的。对于必须在调制状态下焊接，而且焊后不能在进行调质处理的焊接结构件，这时热影响区性能的下降是很难解决的。因此，应尽量采用小的焊接热输入。由于焊后不再进行调质处理，选择焊接材料时没有必要考虑成分和热处理规范与母材相匹配的问题。从防止焊接冷裂纹的要求出发，可以采用塑韧性比较好的奥氏体铬镍钢焊条或镍基焊条。这时在工艺上应注意到异种钢焊接时的一些特点。在焊接淬硬倾向很大的钢材时，除了焊后低温回火外，还要采取一定的预热处理措施，预热温度应低于母材淬火后的回火温度，一般采用的预热和层间温度为200-250。4.4焊接方法和材料焊接方法 中碳调质钢常用的焊接方法有焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等。采用热量集中的脉冲氩弧焊、等离子弧焊及电子束焊等方法，有利于减小焊接热影响区宽度，获得细晶组织，提高焊接接头的力学性能。一些薄板焊接一般采用气体保护焊、钨极氩弧焊和微束等离子焊等。中碳调质钢用才用尽可能小的焊接热输入，这样可以降低热影响区淬火区的脆化同时采用预热、后热等措施，还能提高抗冷裂性能，改善淬火区的组织性能。采用小热输入还有利于减小软化区，降低软化程度。在确定中碳调质钢的焊接参数时，主要应从防止冷裂纹和避免热影响区软化出发。采用较高的预热温度（200-350）和层间温度、焊后立即进行热处理等，以达到防止裂纹的目的。焊接材料 中碳调质钢焊接材料应采用低碳合金钢系，降低焊缝金属的S、P杂质含量，以确保焊缝金属的韧性，塑性和强度，提高焊缝金属的抗裂性。对于焊后需要热处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。应根据焊缝受力条件、性能要求及焊后热处理情况选择焊接材料。预热和焊后处理 预热和焊后是中碳调质钢的重要工艺措施，是否预热以及预热温度的高低很据焊件结构和生产条件而定。除了拘束读小，构造简单的薄壁壳体或焊件不用预热外，一般情况下，中碳调质钢焊接时都要采取预热或及时后热的措施，预热温度一般为200-350。钢号焊条电弧焊气体保护焊埋弧焊焊条型号焊条牌号保护气体焊丝焊丝焊剂30CrMnSiAE8515-GE10015-GJ857CrJ107CrHT-1(H08CrMoA焊芯)HT-3(H08CrMoA焊芯)CO2H08Mn2SiMoAH08Mn2SiAH20CrMoAH18CrMoAHJ431HJ431HJ260ArH18CrMoA30CrMnSiNi2A-HT-3(H08CrMoA)ArH18CrMoAH18CrMoAHJ350HJ26035CrMoAE10015-GJ107CrArH20CrMoAH20CrMoAHJ26035CrMroVAE8515-GE10015-GJ857CrJ107CrArH20CrMoA-34CrNi3MoAE8515-GJ857CrArH20CrMoA-40CrE8515-GE9015-GE10015-GJ857CrJ907CrJ107Cr-表二 中碳调质钢焊接材料的选用如果焊接结构件焊后不能及时进行调质处理，必须焊后及时进行中间热处理，即在等于或高于预热温度下保温一定时间的热处理，如低温回火或650-680高温回火。若焊件焊前为调质状态时，预热温度、层间温度及热处理温度应比母材淬火的回火温度低50。进行局部预热时，应在焊缝两侧100mm内均匀加热。钢号预热温度/说明30CrMnSiA200-300薄板可不加热40Cr200-300-30CrMnSi2A300-350预热温度应一直保持到焊后热处理表三 常用中碳调质钢焊接预热温度钢号焊后热处理说明30CrMnSiA淬火+回火：480+700使焊缝金属组织均匀化，焊接接头获得最佳性能30CrMnSi2A淬火+回火：200-30030CrMnSiA回火：500-700消除焊接应力，以便于冷加工30CrMnSi2A表四 常用中碳调质钢的焊后热处理5结语上文介绍了调质钢焊接所需注意的各种问题及焊接工艺的要点，但这还仅仅局限于理论层次，在实际焊接生产过程中也会遇到各种各样的问题，这就需要凭借着丰富的焊接操作经验和处理问题的准确判断。调质钢焊接不同于其他钢种的焊接，在焊接之前需要判断调质钢的种类，再从其成分判断适合哪种焊接工艺与焊接方法。要获得比较好的焊接组织和良好力学性能的焊缝，就要严格按照焊接工艺规范操作。焊后热处理也是提升焊缝力学性能的必要途径，焊后热处理对于消除焊接应力有着很大的作用。总的来说，要焊好调质钢，就要全面地、深入地分析所含材料，在焊接材料，焊接工艺的选择上下功夫，并且时刻观察焊缝的组织变化。参考文献1李亚江.焊接冶金学-材料焊接性M.北京：机械工业出版社，2006.2雷玉成，陈希章.金属材料焊接工艺M.北京：化学工业出版社，2007.3刘蔚倩.中碳调质钢 34CrNiMoA 焊接性研究J.邵阳学院学报(自然科学版)，2006（1）：29-30.4 周振丰，张文钺.焊接冶金与金属焊接性M.北京：机械工业出版社，1992.5 李亚江，王娟，刘鹏.低合金钢焊接及工程应用M.北京：化学工业出版社，2003.6 邹增大，李亚江，尹士科.低合金调质高强度钢焊接及工程应用M.北京：化学工业出版社，2000.7徐刚,吕龙,等.SA-738MGr.A调质钢的焊接J.电焊机，2012（11）：88-102.16