會(huì)計(jì)學(xué)1合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接2結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度用鋼：低合金高強(qiáng)鋼（簡稱HSLA鋼）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼-低碳調(diào)質(zhì)鋼中碳調(diào)質(zhì)鋼專用鋼珠光體耐熱鋼，低溫鋼，低合金耐蝕鋼第1頁/共117頁3第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能二、典型鋼種介紹三、熱軋、正火鋼的焊接性分析四、熱軋、正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)第2頁/共117頁4第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能1、熱軋鋼σs=294～343Mpa強(qiáng)化方式：Mn、Si固溶強(qiáng)化典型鋼種：16Mn特例：15MnV，σs≥392Mpa第3頁/共117頁5第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能2、正火鋼σs=343～490MPa強(qiáng)化方式：在固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化正火目的：使碳、氮化物以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)沉淀析出，并細(xì)化晶粒。典型鋼種：正火態(tài)使用的鋼：15MnTi,15MnVN正火+回火態(tài)使用的鋼：18MnMoNb,14MnMoV,BHW-35第4頁/共117頁6第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能3、微合金化控軋鋼在低碳的C-Mn鋼基礎(chǔ)上通過V、Nb、Ti微合金化及爐外精煉、控軋、控冷等工藝，獲得細(xì)化晶粒和綜合性能良好的低合金鋼。典型鋼種：X60，X70，X80第5頁/共117頁7第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能4、普通低合金鋼的成分特點(diǎn)低碳低合金元素，基本不含Cr,Ni。主加合金元素為Mn輔加合金元素V、Ti、Nb等為改善鋼的耐大氣腐蝕性，加入Cu和P。第6頁/共117頁8第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹1、16Mn（熱軋）CSiMnPSPcm(%)CE(%)0.12～0.200.20～0.551.20～1.60≤0.045≤0.0450.2430.3916Mn鋼的基本成分及力學(xué)性能σs/Mpaσb/Mpaδ/%αKV(J/cm2)≥343≥490≥21U型，≥59第7頁/共117頁9第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹1、16Mn（熱軋）AC1℃AC3℃Ar1℃Ar3℃Ms℃75587580364038616Mn鋼的臨界點(diǎn)16Mn的SH-CCT圖第8頁/共117頁10第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹2、15MnVN（正火）CMnSiPSVNPcmCE0.12～0.201.30～1.700.20～0.50≤0.05≤0.050.16～0.250.014～0.0220.2680.45σs/Mpaσb/Mpaδ/%αKV(J/cm2)≥441≥588≥17U型，≥5915MnVN的化學(xué)成分及性能第9頁/共117頁11第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹2、15MnVN（正火）15MnVN的SH-CCT圖第10頁/共117頁12第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹3、18MnMoNb(正火+回火）通常熱處理工藝：950℃～980℃正火；600℃～650℃回火CMnSiPSMoNbPcmCE0.17～0.231.35～1.650.17～0.37≤0.035≤0.0350.45～0.650.025～0.050.3200.5718MnMoNb的化學(xué)成分第11頁/共117頁13第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹3、18MnMoNb(正火+回火）σs/Mpaσb/Mpaδ/%αKV(J/cm2)≥490≥637≥13U型，≥6918MnMoNb的力學(xué)性能第12頁/共117頁14第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接二、典型鋼種介紹3、18MnMoNb(正火+回火）第13頁/共117頁15第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能二、典型鋼種介紹三、熱軋、正火鋼的焊接性分析焊縫中的熱裂紋冷裂紋再熱裂紋層狀撕裂熱影響區(qū)性能變化四、熱軋、正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)第14頁/共117頁16三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（一）焊縫中的熱裂紋產(chǎn)生熱裂紋機(jī)理回顧熱軋、正火鋼成分特點(diǎn)第15頁/共117頁17焊縫中C、S、Mn含量對(duì)角焊縫結(jié)晶裂紋的影響正常情況下，熱軋正火鋼焊縫中裂紋傾向小。但當(dāng)鋼中C、S、P等元素含量偏高時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。思考題：16Mn鋼中雜質(zhì)含量偏高，為防止熱裂紋，在工藝上應(yīng)采取什么措施？第16頁/共117頁18三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（二）冷裂紋回顧冷裂紋產(chǎn)生的機(jī)理產(chǎn)生冷裂紋的三大要素淬硬傾向（與材料成分有關(guān)）SH-CCT圖碳當(dāng)量HAZ最高硬度值第17頁/共117頁1916Mn和低碳鋼的SHCCT16Mn低碳鋼第18頁/共117頁2015MnVN和18MnMoNb的SHCCT15MnVN18MnMoNb第19頁/共117頁21不同強(qiáng)度級(jí)別鋼種的允許最高硬度值第20頁/共117頁2216Mn(板厚36㎜）熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)和冷裂紋試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)預(yù)熱溫度最高硬度（HV）斜Y坡口拘束試驗(yàn)裂紋率（%）表面斷面1室溫38419702503730433100329016.84130-00注：鋼板成分（%）：C0.17,Si0.49,Mn1.21,P0.029,S0.028,V0.22,N0.013第21頁/共117頁2315MnVN（板厚36㎜）熱影響區(qū)最高硬度試驗(yàn)和冷裂紋試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)預(yù)熱溫度最高硬度（HV）斜Y坡口拘束試驗(yàn)裂紋率（%）表面斷面1室溫468100100210039984943150394026417538200注：鋼板成分（%）：C0.19,Si0.36,Mn1.37,P0.018,S0.026,V0.22第22頁/共117頁24三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（三）再熱裂紋1、什么是再熱裂紋？2、熱軋、正火鋼再熱裂紋敏感性分析18MnMoNb對(duì)再熱裂紋比較敏感提高預(yù)熱溫度（從180℃提高到230℃）或焊后及時(shí)熱處理（預(yù)熱180℃+焊后180℃×2h）第23頁/共117頁25三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（四）層狀撕裂鋼的冶煉質(zhì)量板厚接頭形式Z向應(yīng)力與鋼材強(qiáng)度無直接關(guān)系S的含量與Z向斷面收縮率ψz評(píng)定層狀撕裂敏感性Z向鋼第24頁/共117頁26三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（五）熱影響區(qū)性能的變化1、過熱區(qū)脆化粗晶脆化組織脆化過熱區(qū)脆化與材料本身及線能量E有關(guān)第25頁/共117頁27過熱區(qū)脆化與材料本身及線能量E有關(guān)不同溫度下，幾種鋼的HAZ的COD值與E的關(guān)系第26頁/共117頁28熱軋鋼過熱區(qū)脆化程度與含碳量和線能量（冷速）有關(guān)Mn-Si鋼含碳量不同時(shí)，冷卻速度對(duì)過熱區(qū)V型缺口沖擊韌性的影響第27頁/共117頁29正火鋼過熱區(qū)脆化與線能量的關(guān)系焊接線能量對(duì)過熱區(qū)-40℃沖擊韌度的影響a)15MnVNb)15MnTiE越大，韌性下降原因：1200℃高溫下起沉淀強(qiáng)化的氮化物、碳化物質(zhì)點(diǎn)溶入奧氏體中，在隨后的冷卻過程中來不及析出而固溶在基體中，使強(qiáng)度上升，韌性下降。第28頁/共117頁30正火鋼過熱區(qū)脆化與沉淀強(qiáng)化元素有關(guān)15MnTi鋼過熱區(qū)沖擊韌性（-40℃）、鐵素體顯微硬度與ωTi的關(guān)系第29頁/共117頁31線能量E對(duì)15MnTi鋼過熱區(qū)沖擊韌度（-40℃）和鐵素體顯微硬度的影響第30頁/共117頁32焊接線能量的選取對(duì)于含碳量較少的熱軋鋼,選用較小的E對(duì)含碳量偏高的熱軋鋼,E大些較好對(duì)含碳、氮化物形成元素的正火鋼，選較小的E熱軋鋼對(duì)線能量的敏感性較小，正火鋼較大。大線能量用高強(qiáng)鋼的研究第31頁/共117頁33存在這種差異的根本原因是什么？合金化方式不同熱軋鋼為固溶強(qiáng)化正火鋼為固溶強(qiáng)化+沉淀強(qiáng)化第32頁/共117頁34三、熱軋、正火鋼的焊接性分析（五）熱影響區(qū)性能的變化2、熱應(yīng)變脆化在熱和應(yīng)變同時(shí)作用下產(chǎn)生的一種動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效常發(fā)生于一些固溶N含量較高的低碳鋼和強(qiáng)度級(jí)別不高的低合金鋼第33頁/共117頁35熱應(yīng)變對(duì)亞臨界熱影響區(qū)COD的影響焊前存在缺口時(shí)，脆化現(xiàn)象更嚴(yán)重第34頁/共117頁36焊后熱處理對(duì)熱應(yīng)變脆化的影響焊后550℃，1h消除應(yīng)力退火，材料韌性能基本恢復(fù)到原有水平。第35頁/共117頁3716Mn和15MnVN的熱應(yīng)變脆化傾向鋼號(hào)

試樣類型母材橫向NWN試樣母材橫向BWN試樣轉(zhuǎn)脆溫度16Mn(B鋼）Trh=0.1(℃)-134-81△Tr(℃)+5315MnVNTrh=0.1(℃)-92-62△Tr(℃)+3016Mn焊后脆性轉(zhuǎn)變溫度較焊前提高了53℃15MnVN焊后脆性轉(zhuǎn)變溫度較焊前提高了30℃二者均有熱應(yīng)變脆化傾向16Mn的熱應(yīng)變脆化傾向較15MnVN大第36頁/共117頁38第一節(jié)熱軋、正火鋼的焊接一、熱軋和正火鋼的化學(xué)成分及性能二、典型鋼種介紹三、熱軋、正火鋼的焊接性分析四、熱軋、正火鋼的焊接工藝特點(diǎn)1、焊接方法的選擇對(duì)焊接方法選擇特殊要求2、焊接材料選擇3、焊接工藝參數(shù)確定第37頁/共117頁392、焊接材料的選擇原則是焊縫力學(xué)性能與母材匹配，而不是化學(xué)成分相同。焊縫含碳量及合金元素通常低于母材兼顧熔合比和冷速的影響兼顧焊后熱處理的影響焊后進(jìn)行正火處理時(shí)，必須選擇強(qiáng)度更高一些的焊材兼顧特殊使用性能要求第38頁/共117頁40第39頁/共117頁413、焊接工藝參數(shù)的確定（1）焊接線能量的選擇對(duì)于含碳量較少的熱軋鋼,選用較小的E對(duì)含碳量偏高的熱軋鋼,E大些較好對(duì)含碳、氮化物形成元素的正火鋼，選較小的E合金元素含量較高的正火鋼（如18MnMoNb）采用E+預(yù)熱第40頁/共117頁42自動(dòng)焊18MnMoNb時(shí)不同線能量對(duì)過熱區(qū)沖擊韌度的影響E（KJ/cm)αKU(J/cm2)過熱區(qū)金相組織過熱區(qū)母材14.880.4191.4馬氏體18.571.6191.4馬氏體21.3109191.4貝氏體35.8119.6191.4貝氏體注：焊絲直徑3㎜第41頁/共117頁433、焊接工藝參數(shù)的確定（2）預(yù)熱溫度的確定與材料的淬硬傾向有關(guān)，CE≥0.4%應(yīng)預(yù)熱與焊接冷卻速度有關(guān)環(huán)境溫度板厚焊接方法線能量與拘束度有關(guān)與含氫量有關(guān)與焊后是否進(jìn)行熱處理有關(guān)第42頁/共117頁44不同環(huán)境溫度下焊接16Mn鋼的預(yù)熱溫度板厚（㎜）預(yù)熱溫度16以下不低于-10℃不預(yù)熱，-10℃以下預(yù)熱100～150℃16～24不低于-5℃不預(yù)熱，-5℃以下預(yù)熱100～150℃25～40不低于0℃不預(yù)熱，0℃以下預(yù)熱100～150℃40以上均預(yù)熱100～150℃第43頁/共117頁453、焊接工藝參數(shù)的確定（3）焊后熱處理一般情況下，不需要焊后熱處理σs≥490MPa的高強(qiáng)鋼，焊后及時(shí)消除應(yīng)力處理厚壁壓力容器焊接，去應(yīng)力退火要求抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)，去應(yīng)力退火電渣焊焊后正火處理，細(xì)化晶粒不要超過母材原來的回火溫度避開回火脆性溫度區(qū)間第44頁/共117頁46

本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容熱軋、正火鋼的焊接性分析焊接冷、裂紋傾向過熱區(qū)脆化原因分析焊接線能量選擇熱軋、正火鋼焊接工藝特點(diǎn)焊接材料選擇焊接工藝參數(shù)確定焊接線能量預(yù)熱溫度后熱處理第45頁/共117頁47第二節(jié)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)第46頁/共117頁48一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能一般地，σs≥490MPa的高強(qiáng)鋼都是熱處理強(qiáng)化鋼低碳調(diào)質(zhì)鋼的σs=441～980MPa加入合金元素的目的是提高鋼的淬透性和抗回火脆性，并使Ms點(diǎn)不致下降過多。C≤0.22%（實(shí)際C≤0.18%）具有良好的綜合力學(xué)性和焊接性第47頁/共117頁49幾種國產(chǎn)低碳調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分第48頁/共117頁50幾種低碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能第49頁/共117頁51一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能14MnMoVN、14MnMoNbB由于不含Ni,Cr，價(jià)格便宜，主要用于中溫壓力容器制造。Ni是低碳調(diào)質(zhì)鋼的重要元素之一提高韌、塑性與Cr共用顯著提高鋼的淬透性ωcr＜0.16%WCF60（62）,HQ70A,HQ80C等第50頁/共117頁52一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能低碳調(diào)質(zhì)鋼只有在正確的熱處理?xiàng)l件下（淬火+回火），才能保證有預(yù)期的組織和性能組織為回火馬氏體或回火馬氏體+回火貝氏體低碳調(diào)質(zhì)鋼種類高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼σb≥600～800MPa典型鋼種：14MnMoNbB,HQ60,HY-80,HT60,WCF60等第51頁/共117頁53一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能高強(qiáng)度耐磨鋼σb≥1000～1300MPa典型鋼種：HQ100，HQ130等高強(qiáng)度高韌性鋼σb≥600～800MPa一般含有較高的Ni和Cr典型鋼種：HY-80，HY-100，NS-80，NS-90，12Ni3CrMoV,10Ni5CrMoV等。第52頁/共117頁54第二節(jié)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)第53頁/共117頁55二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析焊縫中的熱裂紋Mn/S高，ωc低高Ni低Mn的高強(qiáng)鋼熱影響區(qū)液化裂紋冷裂紋再熱裂紋含有一定再熱裂紋敏感元素層狀撕裂熱影響區(qū)性變化過熱區(qū)脆化HAZ軟化第54頁/共117頁56冷裂紋淬硬傾向大Ms點(diǎn)高冷卻速度較慢時(shí)，馬氏體可進(jìn)行“自回火”處理生成低碳回火馬氏體冷卻速度適當(dāng)時(shí),冷裂紋可以避免HT80鋼焊接SHCCT曲線（最高加熱溫度1350℃）第55頁/共117頁57低碳調(diào)質(zhì)鋼過熱區(qū)脆化機(jī)理冷卻速度較慢時(shí)，奧氏體A向鐵素體F轉(zhuǎn)變，剩余高碳奧氏體繼續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象wB?；旌辖M織F+B，使過熱區(qū)脆化冷速越低，先共析F越多，脆化越嚴(yán)重。典型低碳調(diào)質(zhì)鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線第56頁/共117頁58幾種高強(qiáng)鋼的模擬熱影響區(qū)脆性轉(zhuǎn)變溫度與t8/5之間的關(guān)系HAZ過熱區(qū)的組織最好為ML+BL思考題：低碳調(diào)質(zhì)鋼、熱軋鋼、正火鋼過熱區(qū)脆化機(jī)理有何不同？第57頁/共117頁59HT80模擬熱影響區(qū)內(nèi)冷卻時(shí)間t8/5與M-A組元數(shù)量之間的關(guān)系M-A組元脆化M-A組元易在中等冷速下形成第58頁/共117頁60HT80模擬熱影響區(qū)內(nèi)M-A組元的數(shù)量與脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系第59頁/共117頁61M-A組元量對(duì)模擬焊接熱影響區(qū)脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響第60頁/共117頁62HAZ的軟化焊接調(diào)質(zhì)鋼時(shí)的普遍問題母材回火溫度至AC1區(qū)域碳化物積聚長大解決辦法焊后重新調(diào)質(zhì)嚴(yán)格控制焊接熱輸入，即“小線量焊接”第61頁/共117頁63第二節(jié)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、低碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能二、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)第62頁/共117頁64三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)（一）焊接方法的選擇減少軟化集中焊接熱源σs<680MPa：可用SMAW、SAW、MIG、TIGσs≥680MPa：最好用CO2、Ar+CO2焊σs≥980MPa：必須用TIG、電子束焊大線能量焊接方法+焊后調(diào)質(zhì)第63頁/共117頁65三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)（二）焊接材料選擇焊態(tài)焊縫金屬與調(diào)質(zhì)態(tài)母材性能匹配氫的危害很大嚴(yán)格控制焊材的氫含量第64頁/共117頁66鋼號(hào)強(qiáng)度級(jí)別焊條焊絲（氣保焊）保護(hù)氣體14MnMoVN700MPaE6015,E7015H08Mn2SiAH08Mn2MoACO2或Ar+CO214MnMoNbB750MPaE7015,E7515H08Mn2MoAHo8MnNi2MoCO2或Ar+CO215MnMoVNRE760MPaE7015,E7515Ho8Mn2MoAH08MnNi2MoCO2或Ar+CO2HQ60600MPaE6015HGHS-60NCO2或Ar+CO2HQ70700MPaE7015GGHS-70CO2或Ar+CO2HQ80800MPaE7515,E8015H08Mn2Ni3CrMoCO2或Ar+CO2低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接材料的選用第65頁/共117頁67三、低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝特點(diǎn)（三）焊接工藝參數(shù)的選擇1、焊接線能量的確定防止熱影響區(qū)脆化和冷裂紋第66頁/共117頁68焊接線能量的確定冷卻速度上限取決于不產(chǎn)生冷裂紋，下限取決于不出現(xiàn)HAZ脆化的混合組織。如圖中陰影部分所示。第67頁/共117頁69如何確定焊接線能量？通過試驗(yàn)方法確定保證韌性的最大線能量根據(jù)焊接時(shí)的冷裂傾向決定是否預(yù)熱第68頁/共117頁70（三）焊接工藝參數(shù)的選擇2、預(yù)熱溫度的確定防止冷裂紋對(duì)改善組織無明顯作用低溫預(yù)熱，一般不超過200℃第69頁/共117頁71低碳調(diào)質(zhì)鋼預(yù)熱溫度舉例第70頁/共117頁72（三）焊接工藝參數(shù)的選擇3、焊后熱處理的確定一般不需要焊后熱處理第71頁/共117頁73例：WCF62鋼的焊接焊前狀態(tài)：940℃水淬+630℃回火焊接方法：焊條電弧焊、CO2或Ar+20%CO2氣保護(hù)焊焊接材料：E6015-G（J607RH），H08MnSiMo（或Mn-Ni-Mo焊絲）線能量：最佳17～25KJ/㎝，允許10～40KJ/㎝預(yù)熱溫度與[H]、板厚、碳當(dāng)量有關(guān)焊后一般不進(jìn)行熱處理，δ≥36㎜時(shí)，要求進(jìn)行消除應(yīng)力退火，退火溫度低于焊前回火溫度。第72頁/共117頁74本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析冷裂紋傾向過熱區(qū)脆化HAZ軟化低碳調(diào)質(zhì)鋼焊接工藝焊接線能量的選擇預(yù)熱溫度的選擇第73頁/共117頁75第三節(jié)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)第74頁/共117頁76一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能σs≥880～1176MPa含碳量增加，ωC=0.25%～0.45%加入合金元素的目的：保證淬透性和提高抗回火性淬火組織為馬氏體，經(jīng)回火后得到回火索氏體或回火馬氏體，馬氏體為片狀對(duì)硫、磷控制非常嚴(yán)格第75頁/共117頁77一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能1、Cr鋼以Cr為主加元素提高鋼的淬透性（ωCr＜1.5%）提高回火穩(wěn)定性具有回火脆性典型鋼種：40Cr（ωCr=0.8%～1.1%）主要用于齒輪和軸類零件的制造第76頁/共117頁78一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能2、Cr-Mo鋼加入Mo（ωMo=0.15%～0.25%)提高淬透性消除回火脆性提高鋼的高溫強(qiáng)度具有好的強(qiáng)、韌性匹配加入V細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度、塑韌性增加高溫回火穩(wěn)定性典型鋼種：35CrMoA，35CrMoVA等主要用于動(dòng)力設(shè)備中，如汽輪機(jī)葉輪、主軸、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子等。第77頁/共117頁79一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能3、Cr-Mo-Si鋼具有回火脆性回火溫度避免300～450℃范圍(防止第一類回火脆性)高溫回火時(shí)必須快冷低溫回火(200～250℃)時(shí)，可得到強(qiáng)度很高的低溫回火馬氏體典型鋼種：30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，40CrMnSiMoVA第78頁/共117頁80一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能4、Cr-Ni-Mo鋼加入Ni、Mo，提高淬透性和抗回火軟化能力典型鋼種：40CrNiMoA，34CrNi3MoA，4340鋼主要用于高負(fù)荷、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構(gòu)件。第79頁/共117頁81一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能5、超高強(qiáng)鋼典型鋼種：H-11ωCr=4.75～5.5%,ωMo=1.25～1.75%強(qiáng)度可達(dá)1960MPa具有較高的耐熱性可用作超音速噴氣機(jī)機(jī)體材料第80頁/共117頁82幾種中碳調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分第81頁/共117頁83幾種中碳調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能第82頁/共117頁84第三節(jié)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析焊縫中的熱裂紋冷裂紋熱影響區(qū)的性能變化過熱區(qū)脆化熱影響區(qū)的軟化三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)第83頁/共117頁85二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（一）焊縫中的熱裂紋含碳量高結(jié)晶溫度區(qū)間寬易出現(xiàn)偏析熱裂紋傾向較大采用低碳低硅的焊材嚴(yán)格控制母材焊材中S、P量降低熔合比注意填滿弧坑和保證良好的焊縫成形第84頁/共117頁86二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（二）冷裂紋碳當(dāng)量大，淬硬傾向大鋼號(hào)強(qiáng)度等級(jí)熱處理狀態(tài)Ceq(%)40Cr621調(diào)質(zhì)0.6830CrMnSiA882調(diào)質(zhì)0.7330CrMnSiNi2A1372調(diào)質(zhì)0.8043401903調(diào)質(zhì)0.8434CrNi3MoA833調(diào)質(zhì)0.90第85頁/共117頁8730CrMnSi鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線第86頁/共117頁8840CrNiMo鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線第87頁/共117頁89二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（二）冷裂紋Ms點(diǎn)較低，形成的馬氏體難以產(chǎn)生“自回火”效應(yīng)形成高碳馬氏體思考題：為什么中碳調(diào)質(zhì)鋼的冷裂紋傾向比低碳調(diào)質(zhì)鋼大？第88頁/共117頁90二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（三）HAZ的性能變化1、過熱區(qū)的脆化高碳馬氏體組織脆化大線能量焊接難以避免馬氏體形成，且晶粒粗大采用小線能量+預(yù)熱(緩冷)較好第89頁/共117頁91二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析（三）HAZ的性能變化2、焊接熱影響區(qū)的軟化是調(diào)質(zhì)鋼焊接時(shí)易出現(xiàn)的問題軟化程度和軟化區(qū)寬度與焊接線能量、焊接方法有關(guān)第90頁/共117頁92軟化程度和軟化區(qū)寬度與焊接線能量、焊接方法有關(guān)電弧焊氣焊調(diào)質(zhì)狀態(tài)的30CrMnSi鋼焊接接頭的強(qiáng)度分布第91頁/共117頁932、焊接熱影響區(qū)的軟化焊接線能量越小，軟化程度越小，軟化區(qū)寬度越窄焊接熱源越集中，對(duì)減少軟化越有利焊后調(diào)質(zhì)處理可消除軟化第92頁/共117頁94第三節(jié)中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接一、中碳調(diào)質(zhì)鋼典型鋼種成分和性能二、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析三、中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)焊前為退火態(tài)的焊接工藝焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)的焊接工藝第93頁/共117頁95（一）焊前母材為退火態(tài)的焊接工藝焊前退火+焊后整體調(diào)質(zhì)處理焊接時(shí)主要解決問題：裂紋焊后整體調(diào)質(zhì)保證熱影響區(qū)性能裂紋通過焊接工藝解決第94頁/共117頁96（一）焊前母材為退火態(tài)的焊接工藝工藝特點(diǎn)對(duì)焊接方法幾乎無限制焊接材料選取原則不產(chǎn)生冷、熱裂紋焊縫金屬的主要合金組成應(yīng)盡量與母材相近第95頁/共117頁97中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接材料選用示例

第96頁/共117頁98（一）焊前母材為退火態(tài)的焊接工藝工藝特點(diǎn)工藝參數(shù)確定較高的預(yù)熱溫度（200～350℃）和層間溫度焊后及時(shí)回火處理除氫作用改變組織消除應(yīng)力最后整體調(diào)質(zhì)處理第97頁/共117頁99（二）焊前母材為調(diào)質(zhì)狀態(tài)的焊接工藝焊前調(diào)質(zhì)態(tài)，焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理焊接時(shí)主要解決問題：裂紋和軟化裂紋脆化軟化焊后回火處理解決無法避免，但可通過工藝降低通過焊接工藝解決第98頁/共117頁100（二）焊前母材為調(diào)質(zhì)狀態(tài)的焊接工藝工藝特點(diǎn)防止裂紋低溫預(yù)熱（200～250℃)+焊后及時(shí)回火處理減少軟化采用能量集中的焊接方法好，如TIG，P-MIG，等離子，電子束焊小線能量焊接預(yù)熱溫度、層間溫度、中間熱處理溫度和焊后熱處理溫度均應(yīng)小于母材的回火溫度第99頁/共117頁101（二）焊前母材為調(diào)質(zhì)狀態(tài)的焊接工藝工藝特點(diǎn)焊材選擇主要考慮防止裂紋不需考慮成分和熱處理規(guī)范與母材相匹配第100頁/共117頁102本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接性冷裂紋傾向熱影響區(qū)的脆化熱影響區(qū)的軟化中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝焊前為退火態(tài)焊前為調(diào)質(zhì)態(tài)第101頁/共117頁103第四節(jié)專用鋼的焊接一、珠光體耐熱鋼的焊接二、低溫鋼的焊接三、低合金耐蝕鋼的焊接第102頁/共117頁104一、珠光體耐熱鋼的焊接是以Cr、Mo為基的合金鋼具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性Ｃr≈0.5%～9%，提高抗氧化能力Mo≈0.5%或１％，提高鋼的高溫度強(qiáng)度加入Ｖ、Ｗ、Ti等進(jìn)一步提高熱強(qiáng)性含碳量低工作溫度為350～600