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發(fā)表于 2012-7-31 08:28:09
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低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性---資料來(lái)源<焊接工藝500問(wèn)>3 Z$ l7 h) L) P
碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.21％，加入適量的合金元素Si,、Mn、Cr,、Ni,、Mo、Cu ,經(jīng)過(guò)奧氏體化—淬火—回火熱處理的鋼稱為低碳調(diào)質(zhì)鋼,，常用牌號(hào)有WCF60,、62、HQ70A,、HQ70B,、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等,。
" D3 x5 U8 K1 f1 Y1 X: | `低碳調(diào)質(zhì)鋼具有高的屈服點(diǎn)(490-980MPa),、良好的塑性、韌性,、耐磨,、及耐腐蝕性。
! Q$ I' e/ P6 y% d0 U低碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量不高,，雖含有一定量的合金元素,，但焊接性較好，主要特點(diǎn)是：在焊接熱影響區(qū),、特別是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有一定的冷裂傾向并有韌性下降的現(xiàn)象,；在焊接熱影響區(qū)受熱時(shí)未完全奧氏體化的區(qū)域，以及受熱時(shí)其最高溫度低于Ac1,、高于鋼調(diào)質(zhì)處理的回火溫度的那個(gè)區(qū)域有軟化或脆化的傾向,。9 v% F" N$ y2 M
常用的各種熔焊方法,都可以適用焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼。4 S7 D3 f( i% f
(1)焊前預(yù)熱—當(dāng)板厚較小或接頭拘束度也較小時(shí),焊前可不進(jìn)行預(yù)熱,。15MnMoVN,、14MnMoNbB鋼。當(dāng)板厚小于13mm時(shí),，通常采用不預(yù)熱施焊,。隨著板厚的增加,，為了防止產(chǎn)生冷裂紋，必須進(jìn)行預(yù)熱,，但是必須嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度,，因?yàn)檫^(guò)高的預(yù)熱溫度會(huì)使熱影響區(qū)的冷卻速度過(guò)于緩慢,使熱影響區(qū)強(qiáng)度下降，韌性變壞,。
D- y" R, y c7 M低碳調(diào)質(zhì)鋼的最低預(yù)熱溫度
, _) }: H# z# x8 t6 z焊件厚度 15MnMoVN 14MnMoNbB
; X9 h. i" H3 x% l<13 不預(yù)熱 不預(yù)熱& o# S) X2 s8 h. S/ i. V
13-16 50-100 100-150& C7 k: R; ~& Z* B O
16-19 100-150 150-200
# Y$ u8 Z* U+ r, |8 {! X9 p6 Z! A19-22 100-150 150-200
- T* \2 T5 ~, O6 u; P* {0 f22-25 150-200 200-2505 V/ H e+ T5 Q9 f
25-35 150-200 200-250
# k1 x2 i$ p8 s; @允許的最高預(yù)熱溫度與表中最低值相比,不得大于65C,。若有可能，可采用低溫預(yù)熱加后熱或不預(yù)熱,，只采用后熱的方法來(lái)防止低碳調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)生冷裂紋,，可以減輕或消除過(guò)高的預(yù)熱溫度對(duì)熱影響區(qū)韌性的損害。
3 n" r7 g3 v8 m/ Y' @6 s(2)焊接材料—為防止產(chǎn)生冷裂紋,因此必須嚴(yán)格控制焊接材料的含氫量,要求所使用的焊條必須是低氫型或超低氫型的,焊前應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行烘干,、貯存,。用于CO2氣體保護(hù)焊的CO2氣體應(yīng)符合GB6052-85中規(guī)定的I級(jí)氣體或II級(jí)1類氣體的要求。
8 [! f# X& K) Z( g: q+ W6 J; f; L焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼推薦用的焊接材料
7 C& Q( W: k7 v) \鋼號(hào) 手弧焊焊條 (熔化極氣體保護(hù)焊)焊絲 保護(hù)氣體％0 {) a+ K/ }, P$ N
HQ70A CO2
6 p% R1 }7 A* K% ^! g3 wHQ70B 或4 @. Z) k/ y' @9 e; }1 I" q
E7015 H08Mn2NiMo Ar+CO220
* L2 E s. W+ Y' U) c15MnMoVN 或
. S) {7 n. K- W4 i/ `7 f15MnMoVNRE Ar+O21-2
7 q0 x- e* t/ a& a+ l1 c- h15MnMoVNRE(QJ-70) E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+CO220
' T, b. t/ a! `+ Y7 M: K& L14MnMoNbB E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+O21-2
0 n# R' ^; f0 q8 z0 Y. H(3)焊接技術(shù)—為避免過(guò)度損傷熱影響區(qū)的韌性,應(yīng)避免使用過(guò)大的線能量,因此,不推薦使用大直徑的焊條或焊絲,。只要可能,，應(yīng)采用多層小焊道焊縫,最好采用窄焊道，而不采用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù),。
[' ?2 T; u4 `8 X(4)焊后熱處理—大多數(shù)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接構(gòu)件都是在焊態(tài)下使用,，只有在下述條件下才進(jìn)行焊后熱處理：
& t9 O$ D7 r9 M0 b/ \+ L1) 焊后或冷加工后的韌性過(guò)低。
0 q' f' u$ T) a, U2) 焊后需進(jìn)行高精度加工,，要求保證結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性,。- U5 N# a% O! U* C- t
3) 焊接結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力腐蝕。0 v, ^! t0 ~9 R! g
焊后熱處理的溫度必須低于母材調(diào)質(zhì)處理的回火溫度,。
% H ?6 J, W; A6 i8 ?4 r中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性---資料來(lái)源<焊接工藝500問(wèn)>
8 ]" U$ W& q* G2 U' `# r- j/ `碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量較高(含碳量0.25-0.5％),，并加入適量合金元素(Mn、Si,、Cr,、Ni、B,、Mo,、W、V,、Ti等)以保證鋼的淬透性,，再通過(guò)調(diào)質(zhì)處理以獲得綜合性能較好的高強(qiáng)鋼稱為中碳調(diào)質(zhì)鋼，常用牌號(hào)有：30CrMnSiA,、30CrMnSiNi2A,、40CrMnSiMoVA、35CrMoA,、35CrMoVA,、34CrNi13MoA,、40CrNiMoA等。
6 f) j( V k1 h中碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服點(diǎn)可達(dá)到880-1176Mpa,，但焊接性較差,，主要表現(xiàn)在：
3 p" L7 ]' T3 i6 L(1)焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化—首先，由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的含碳量高,、合金元素多,，鋼的淬硬傾向大，在熱影響區(qū)的淬火區(qū)會(huì)產(chǎn)生大量的馬氏體,，導(dǎo)致嚴(yán)重脆化,。其次，熱影響區(qū)被加熱到超過(guò)調(diào)質(zhì)處理時(shí)回火溫度的區(qū)域,，將出現(xiàn)強(qiáng)度,、硬度低于母材的軟化區(qū)。
$ L5 l8 y, e: i8 A) W+ l, M# c0 Y) j(2)裂紋傾向嚴(yán)重--中碳調(diào)質(zhì)鋼的淬硬傾向大,熱影響區(qū)產(chǎn)生的馬氏體組織,增大了焊接接頭的冷裂傾向,。5 w9 y# {! x+ T. w
此外，中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳及合金元素含量高,，熔池的結(jié)晶溫度區(qū)間大,，偏析嚴(yán)重，因而具有較大的熱裂紋敏感性,。 * P, v8 @# Z4 | |
中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝/ {5 R; h O" |* a; M8 h% ~9 q
常用的各種熔焊方法,都可以適用焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼,。 ) a& }2 a2 A O5 H% {& f$ u* h* R
(1)預(yù)熱及后熱—除了拘束度小、構(gòu)造簡(jiǎn)單的薄殼結(jié)構(gòu)不用預(yù)熱外,，中碳調(diào)質(zhì)鋼都應(yīng)采取焊前預(yù)熱和后熱措施,，預(yù)熱溫度約為200-350C，后熱溫度為300C左右,。
. v& A7 C& Z# j. ?& P6 o7 C如果焊后不能及時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,，則必需在焊后及時(shí)進(jìn)行中間熱處理，即在等于或高于預(yù)熱溫度下進(jìn)行保溫一段時(shí)間的熱處理,，如低溫回火或650-680C高溫回火,。若焊件焊前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)，其預(yù)熱溫度,、層間溫度及熱處理溫度都應(yīng)比母材淬火后的回火溫度低50C,。進(jìn)行局部預(yù)熱時(shí)，應(yīng)在焊縫兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)均勻加熱,。
! ]. F ~ \- `; c(2)焊接材料—為了防止產(chǎn)生熱裂紋,，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.15％以內(nèi),，最高不超過(guò)0.25％,，并且控制硫,、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.03-0.035％。
9 C5 a# y2 m6 A8 ]" W# N* s' |8 c焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼焊條的選用,見(jiàn)表,，表中HTJ-1及HTJ-4焊條涂料只起穩(wěn)弧作用,，焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂性較差，只適用于受力小,、待焊處可達(dá)性不好及要求變形小的30CrMnSiA鋼薄板的焊接,。! `; M/ }4 p8 }( Z1 L$ A
焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條選用
0 `) j3 f% e+ A2 d3 B; b! h9 ]焊條牌號(hào) 焊芯 直徑 焊接鋼種
! c, q. h( t: P8 F6 _2 e LHTJ-4(鈦型) H08A 1.6-4.0 25CrMnSiA
9 Y2 ~: b7 d7 |- MHTJ-1(鈦型) H18CrMoA 1.6-4.0 30CrMnSiA
+ A2 y0 @; V0 a' @ j1 K: `HTJ-2(低氫型) H18CrMoA 1.6-4.0 30CrMnSiA
1 J- n! S2 F4 o& e1 ^2 I$ m 40CrMnSiMoVA x& o# h% ]% @' s2 n8 u
HTJ-3(低氫型) H18CrMoA 1.6-6.0 25CrMnSiA # M( r+ F9 A. ^8 R
30CrMnSiA3 _( u, ^" ]; A% T
30CrMnSiNi2A
' q6 {! D7 L( E* q/ h 40CrMnSiMoVA
; N( G* F. x. cHTB-3(低氫型) H1Cr19Ni11Si14ALTi 1.6-4.0 30CrMnSiA
& h5 V- T9 P& p" m* a以下焊條是焊接己調(diào)質(zhì)過(guò)的中碳調(diào)質(zhì)鋼材料+ t3 a! i: G* }% k6 F$ M; \$ l! y: C
焊條牌號(hào) 焊芯 直徑 焊接鋼種
; V0 N3 N5 M& D6 s2 }HTG-1,2 (低氫型) HGH30,41 1.6-5.0 25CrMnSiA
4 a& ~3 V7 P/ H! w 30CrMnSiA, ]' c0 @) G$ G! z: V5 ~* @0 s/ J+ s
30CrMnSiNi2A1 O2 v3 D9 h/ X6 Q
A507(低氫型) E1-16-25Mo6N-15 30CrMnSiA, e A6 f7 g0 Z" b4 A
A502(鈦鈣型) E1-16-25Mo6N-16 30CrMnSiA7 S% ^# o3 p. B
HT—航空焊條 、 J—結(jié)構(gòu)鋼焊條 ,、G—高溫合金焊條 ,、 A—不銹鋼焊條6 m, C6 o7 J S. ?. c. l% {
(3)焊接線能量--中碳調(diào)質(zhì)鋼宜用小線能量焊接，以有利于減少淬火區(qū)的高溫停留時(shí)間,，降低奧氏體的晶粒長(zhǎng)大,，從而降低淬火區(qū)的脆化程度。( d2 _! `% P% s/ s% c6 L$ a
焊接接頭的焊后熱處理---資料內(nèi)容來(lái)源于<電焊工基本技術(shù)>9 F# m; V! f$ }) I
0 R( g$ H$ b' P- e" T _
焊后熱處理是把焊件整體或局部(焊接接頭)均勻地加熱到一定溫度,、保溫一段時(shí)間,、然后冷卻的過(guò)程。通過(guò)焊后熱處理可以達(dá)到下述目的：; l0 g1 v$ j3 [
其一,，改善焊接接頭的組織和性能,使淬硬區(qū)軟化,降低硬度,提高沖擊韌性和蠕變極限,防止焊接結(jié)構(gòu)的脆性坡破壞,。' K0 b" ]7 }) E# j
其二，使焊接殘余應(yīng)力松弛,，防止產(chǎn)生延遲裂紋,，提高焊件的可靠性和壽命。
! i6 ^# K' N& _2 m4 T% ~. w其三,，提高焊件接頭的抗腐蝕性能,。3 e2 b3 ?6 l6 x* J7 L
焊后熱處理常用的方法有高溫回火、正火及提高鉻鎳不銹鋼耐腐蝕性能的固熔處理,。
) h. [2 c2 y, H% |8 \% D焊后回火可以消除焊接殘余應(yīng)力,、穩(wěn)定組織，同時(shí)可使焊縫和熱影響區(qū)中的氫及時(shí)逸出,。對(duì)于強(qiáng)度較高,、淬硬傾向較大的焊接接頭，焊后回火還能起到提高塑性和韌性的作用,。6 z' _/ A+ c+ @& G6 D. G
正火用來(lái)改善鋼的組織,、細(xì)化晶粒和均勻化學(xué)成分，從而提高焊接接頭的各種機(jī)械性能,。
0 U" {8 ~% s# @4 O固熔處理是將鉻鎳不銹鋼加熱至920-1150C,，并以較快的速度冷卻，從而消除晶間腐蝕，使焊接接頭耐腐蝕性能提高,，固熔處理一般是整體均勻加熱,，而不采用局部加熱方法。/ A) |0 b9 g5 A l( U$ C6 P2 r
為了消除焊接殘余應(yīng)力,，改善焊接接頭或整個(gè)焊接結(jié)構(gòu)的性能,，最有效的措施是對(duì)焊件進(jìn)行焊后熱處理，焊后熱處理方法熱處理規(guī)范,，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)材料,、焊縫化學(xué)成分和焊件的用途來(lái)選擇。5 v- h# H) d# L X9 W3 \
在300C以下的回火稱為低溫回火,。低溫回火適用于預(yù)先經(jīng)過(guò)淬為和回為的具有較高硬度構(gòu)件的焊后熱處理,。其目的是防上產(chǎn)生裂紋。低溫回火不能降底原有的硬度,不能改善加工性能,，不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的變形,也不能防止結(jié)構(gòu)在使用中發(fā)生變形,。% T- }( U5 h1 N! f% L
將碳鋼和低合金鋼在400C左右回火,稱為中溫回火�,；鼗饻囟葹�500-650C,，稱為高溫回火。高溫回火和中溫回火,，主要用來(lái)提高焊接接頭的沖擊韌性和消除焊接殘余應(yīng)力,，也可以降低焊縫硬度，改善機(jī)械加工性能,。
- m: R Y" _2 |! F$ C4 k/ I g高溫回火和中溫回火時(shí)，其結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變形,，對(duì)于精加工后的結(jié)構(gòu)不宜采用,。單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊縫，可以達(dá)到部分消除殘余應(yīng)力和去氫的目的,。
* V2 z; l; i/ b) S* o" I. I對(duì)于重要結(jié)構(gòu),，要求提高焊接接頭的塑性和韌性時(shí)，必須采用先正火隨后立即高溫回火的熱處理方法,，既能消除內(nèi)應(yīng)力和改善接頭組織,，又能提高接頭的韌性和疲勞強(qiáng)度。
) ~: o) |4 T% _" o% r8 ]( `焊接結(jié)構(gòu)幾種常用材料的焊后熱處理規(guī)范見(jiàn)表,。焊后熱處理保溫時(shí)間,，一般根據(jù)板厚按表確定，但最短不小于30分鐘,，最長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)3小時(shí),。: D" n- S1 u2 |/ F: I& [) j
幾種常用材料的焊后熱處理規(guī)范% W2 L4 z4 j0 I- R9 S
1> 厚度指焊件的最大厚度
! R1 e2 g L* R8 a2> 消除內(nèi)應(yīng)力的保溫時(shí)間按接頭最大厚度計(jì)算
5 W9 }$ p: ?0 c3> 碳鋼焊后消除內(nèi)應(yīng)力溫度可略低于550C，但保溫時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)
/ L7 r% l: x' C% N5 c, [5 _) i鋼材牌號(hào) 需要熱處理焊件的厚度 溫度 保溫時(shí)間/ y: z- `8 n# T; f
16Mn,16MnCu >=30 550-650 3-4
- y% ^0 L; S+ s L7 N1 J3 Q9 M15MnV,15MnTi >=30 600-650 3-4( c# W- ]' ?# B1 Y0 N* P2 E
15MnVN >=30 600-650 3-4; k, c& ~; j0 t: ]6 h0 ]/ l# R, S
15MnTiCu7 v7 C2 W. j/ c8 ~
14MnMoV,18MnMoNb >=30 620-680 4-5' \3 [! w* P% H3 P$ y2 V$ B/ F
局部熱處理時(shí),，加熱區(qū)的寬度,，從焊縫中心至每側(cè)不小于焊縫寬度的3倍,，而且隨著加熱方向的不同，有效加熱寬度也不相同,。加熱和冷卻速度不宜過(guò)快,，應(yīng)力求焊件內(nèi)外壁溫度均勻，其溫差不大于50C,，對(duì)于厚壁容器其加熱和冷卻速度一般為50-150C/h,。
7 \% S* d& [0 P# A% H, k0 e0 p: S |
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樓主: 三腳貓
發(fā)表于 2012-7-17 11:27:16
