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《材料焊接性第3章 合金結構鋼的焊接》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第3章合金結構鋼的焊接3.1合金結構鋼的分類和性能3.1.1合金結構鋼的分類合金結構鋼的分類化學成分合金系統(tǒng)組織狀態(tài)用途或使性能等按合金元素總含量的多少分有低合合鋼一般w(Me)＜5％；中合金鋼w(Me)=5％～10％高合金鋼w(Me)＞10％。1.按合金元素總含量的多少分有：2.按用途和性能分有國內(nèi)外常見的合金結構鋼的牌號見表3-1表3-1國內(nèi)外常見的合金結構鋼3.1.2合金結構鋼的基本性能基本性能化學成分力學性能顯微組織1．化學成分各種元素對合金結構鋼下臨界點溫度A1（℃）的綜合影響可用下述公式表示：A1=720+28wSi+
2、5wCr+6wCo+3wTi-5wMn-10wNi–3wV，℃合金元素對低合金鋼屈服強度和抗拉強度的綜合影響，可按下列經(jīng)驗公式進行計算，即：σs=122+274wC+82wMn+55wSi+54wCr+44wNi+78wCu+353wV+755wTi+540wP+[30-2(h-5)],MPaσb=230+686wC+78wMn+90wSi+73wCr+33wNi+56wCu+314wV+529wTi+450wP+[21-1.4(h-5)],MPa。式中h為板厚（mm）。各種合金元素對結構鋼的抗拉強度和屈服強度影響的定量測定數(shù)據(jù)如
3、圖3-1所示。圖3-1各種合金元素對結構鋼的抗拉強度和屈服強度的影響2．力學性能低合金高強鋼的低溫拉伸性能如圖3-2a所示。低合金高強鋼高溫時強度性能的變化如圖3-2b所示。圖3-2低合金高強鋼的低溫拉伸性能（a,b）3．顯微組織低合金鋼熱影響區(qū)中的顯微組織低碳馬氏體貝氏體M-A組元珠光體類導致具有不同的硬度、強度性能、塑性和韌性幾種典型組織（特別是貝氏體組織）對低合金鋼強度和韌性的影響如圖3-3所示。圖3-3典型組織（特別是貝氏體組織）對低合金鋼強度和韌性的影響低合金高強鋼不同比例混合組織的維氏硬度和相應金相組織的顯微硬度見表3
4、-2。表3-2常見金相組織及不同混合組織的硬度3.2熱軋及正火鋼的焊接常用熱軋及正火鋼的化學成分和力性能見表3-3和表3-4。熱軋及正火鋼屈服強度為294～490MPa的低合金高強鋼一般是在熱軋或正火狀態(tài)下供貨使用屬于非熱處理強化鋼表3-3熱軋及正火鋼的化學成分注：括號中的成分選擇加入。表3-4熱軋及正火鋼的力學性能1．熱軋鋼熱軋鋼屈服強度為294-392MPa的普通低合金鋼都屬于熱軋鋼這類鋼的基本成分為：wC≤0.2%，wSi≤0.55%，wMn≤1.5%熱軋鋼通常為鋁鎮(zhèn)靜的細晶粒鐵素體＋珠光體組織的鋼一般在熱軋狀態(tài)下使用Q34
5、5（16Mn）是我國于20世紀50年代研制和生產(chǎn)應用最廣泛的熱軋鋼2．正火鋼正火鋼正火狀態(tài)下使用的鋼：主要是含V、Nb、Ti的鋼，如Q390、Q345等，主要特點是屈強比（σs/σb）較高正火＋回火狀態(tài)使用的含Mo鋼：如14MnMoV、18MnMoNb等抗層狀撕裂的Z向鋼，屈服強度σs≥343MPa3．微合金控軋鋼微合金控軋鋼加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%左右對鋼的組織性能有顯著或特殊影響的微量合金元素的鋼，稱為微合金鋼多種微合金元素（如Nb、Ti、Mo、V、B、RE）的共同作用稱為多元微合金化單一微合金元素的質(zhì)量分數(shù)通常在0.25%以下
6、。3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性低合金鋼的焊接性化學成分軋制工藝1．冷裂紋及影響因素冷裂紋及影響因素碳當量（Ceq）淬硬傾向熱影響區(qū)最高硬度熱軋鋼的淬硬傾向正火鋼的淬硬傾向（1）碳當量（Ceq）淬硬傾向主要取決于鋼的化學成分，其中以碳的作用最明顯。國際焊接學會（IIW）推薦的碳當量公式為：碳當量Ceq＝0.4%~0.6%時鋼的淬硬傾向逐漸增加，屬于有淬硬傾向的鋼(%)(2)淬硬傾向淬硬傾向可以通過焊接熱影響區(qū)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（SHCCT）或鋼材的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（CCT）來進行分析。體或M+B+F混合組織時而產(chǎn)生B或B+F組織時焊
7、接熱影響區(qū)對氫致裂紋敏感對氫致裂紋不敏感1）熱軋鋼的淬硬傾向從圖3-4a可以看到Q345焊條電弧焊冷速快時，熱影響區(qū)會出現(xiàn)少量鐵素體、貝氏體和大量馬氏體。而低碳鋼焊條電弧焊時（見圖3-4b），則出現(xiàn)大量鐵素體、少量珠光體和部分貝氏體。圖3-4熱軋鋼（Q345）和低碳鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCT）a)Q345Tm1350℃b)低碳鋼Tm1300℃)2)正火鋼的淬硬傾向隨著合金元素和強度級別的提高而增大，如Q420和18MnMoNb相比（見圖3-5a、b），兩者的差別較大。圖3-5正火鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCT）
8、a）為Q420b)18MnMoNb(3)熱影響區(qū)最高硬度最高硬度允許值就是一個剛好不出現(xiàn)冷裂紋的臨界硬度值。圖3-6。圖3-6熱影響區(qū)最高硬度與裂紋率的關系碳當量增大時，熱影響區(qū)淬硬傾向隨之提高，但并非始終保持線性關系。碳當量與熱影響區(qū)最高硬度的關
