合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接材料焊接性教學(xué)

《合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接材料焊接性教學(xué)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第3章合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種合金元素的鋼。常用的合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼等。加入合金元素可使鋼的性能產(chǎn)生預(yù)期的變化，如提高其強度，改善其韌性，或使其具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐熱性和耐蝕性等。3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，種類繁多，可按化學(xué)成分、合金系統(tǒng)、組織狀態(tài)、用途或使用性能等方面進行分類。例如：1.按合金元素總含量的多少分有：1）低合合鋼，一般w(Me)＜5％；2）中合金鋼，w(Me)=5％～10％;3）高合金鋼，w(

2、Me)＞10％。2.按用途和性能分有：1）強度用鋼即通常所說的高強度鋼。主要用于常規(guī)條件下要求能承受靜載和動載的機械零件和工程結(jié)構(gòu)，如壓力容器、動力設(shè)備、工程機械、交通運輸工具、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、管道、船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)等。它的主要性能是力學(xué)性能，合金元素的加入是為了保證足夠的塑性和韌性的前提下，獲得不同的強度等級。它可以按強度等級或供貨〔熱處理)狀態(tài)進行分類。按供貨狀態(tài)分，強度用鋼大致分為熱軋與正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼等三類。各類的組織性能有其共同特點，且與焊接性密切相關(guān)。介紹如下：(1)熱軋及正火鋼屈服強度為294~490MPa，在

3、熱軋或正火狀態(tài)下使用，屬于非熱處理強化鋼。包括微合金化控軋鋼、抗層狀撕裂的Z向鋼等。這類鋼廣泛應(yīng)用于常溫下工作的一些受力結(jié)構(gòu)，如壓力容器、動力設(shè)備、工程機械、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)和管線等。(2)低碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強度為490~980MPa，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨使用，屬于熱處理強化鋼。這類鋼的特點是含碳量較低（一般碳的質(zhì)量分數(shù)為0.22%以下），既有高的強度，又兼有良好的塑性和韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下進行焊接，焊后不需進行調(diào)質(zhì)處理。這類鋼在焊接結(jié)構(gòu)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，可用于大型工程機械、壓力容器及艦船制造等。(3)中碳調(diào)質(zhì)鋼屈服強度一般在880~1

4、176MPa以上，鋼中含碳量較高（碳的質(zhì)量分數(shù)為0.25%~0.5%），也屬于熱處理強化鋼。它的淬硬性比低碳調(diào)質(zhì)鋼高得多，具有很高的硬度和強度，但韌性相對較低，給焊接帶來了很大的困難。這類鋼常用于強度要求很高的產(chǎn)品或部件，如火箭發(fā)動機殼體、飛機起落架等。2)低中合金特殊用途鋼低中合金特殊用鋼主要用于一些特定條件下工作的機械零件和工程結(jié)構(gòu)。對其要求除了滿足常規(guī)力學(xué)性能外，還必須適應(yīng)特殊環(huán)境下工作的要求。根據(jù)對不同使用性能的要求，可分為：珠光體耐熱鋼、低溫鋼和低合金耐蝕鋼等。(1)珠光體耐熱鋼以Cr、Mo為基礎(chǔ)的低中合金鋼，隨著工作溫度的提高，

5、還可加入V、W、Nb、B等合金元素，具有較好的高溫強度和高溫抗氧化性，主要用于工作溫度在500~600℃的高溫設(shè)備，如熱動力設(shè)備和化工設(shè)備等。(2)低溫鋼大部分是一些含Ni或無Ni的低合金鋼，一般在正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用，主要用于各種低溫裝置（-40~-196℃）和在嚴寒地區(qū)的一些工程結(jié)構(gòu)，如液化石油氣、天然氣的儲存容器等。與普通低合金鋼相比，低溫鋼必須保證在相應(yīng)的低溫下具有足夠高的低溫韌性，對強度無特殊要求。(3)低合金耐蝕鋼除具有一般的力學(xué)性能外，必須具有耐腐蝕性能這一特殊要求。主要用于像大氣、海水、石油化工等腐蝕介質(zhì)中工作的各種機械設(shè)備和

6、焊接結(jié)構(gòu)。由于所處的介質(zhì)不同，耐蝕鋼的類型和成分也不同。耐蝕鋼中應(yīng)用最廣泛的是耐大氣和耐海水腐蝕用鋼。國內(nèi)外常見的合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號見表3-1。3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能1．化學(xué)成分低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼基礎(chǔ)上（低碳鋼的化學(xué)成分為：wC=0.10%~0.25%，wSi≤0.3%，wMn=0.5%~0.8%）添加一定量的合金元素構(gòu)成的。碳是最能提高鋼材強度的元素，但易于引起焊接淬硬及焊接裂紋，所以在保證強度的條件下，碳的加入量越少越好。低合金鋼加入的元素有Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等，雜質(zhì)元素P、S的含量要限制在較低的

7、程度。用于焊接結(jié)構(gòu)的低中合金鋼合金元素總的質(zhì)量分數(shù)一般不超過10%。各種元素對合金結(jié)構(gòu)鋼下臨界點溫度的綜合影響可用下述公式表示：A1=720+28wSi+5wCr+6wCo+3wTi–5wMn–10wNi–3wV，℃（3-1）由上述公式可見，Si、Cr、Co和Ti等元素能提高下臨界點A1的溫度，而Mn、Ni和V則降低A1點溫度。根據(jù)合金元素對組織轉(zhuǎn)變的影響可將其分成兩組：一組以Ni元素為代表，稱為Ni組元素（Ni、Mn、Co）；另一組以Cr元素為代表，稱為Cr組元素（Cr、Si、P、Al、Ti、V、Mo、W）。在α-Fe中具有較大溶解度的元

8、素促使γ區(qū)縮小，而在γ晶格中具有較大溶解度的元素則擴大γ區(qū)。各種合金元素的影響程度不僅取決于它的含量，還取決于同時存在的其他合金元素的性質(zhì)和含量。加入合金元素能細化晶粒，而且各種