低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

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1、低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼的抗拉強(qiáng)度一般為600~1300MPa，屬于熱處理強(qiáng)化鋼。這類鋼既具有較高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性。。低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分及性能一般來(lái)說(shuō)，合金元素對(duì)鋼材塑性和韌性的影響與其強(qiáng)化的作用相反，即強(qiáng)化效果越大，塑性和韌性的降低越明顯。在正火條件下，通過(guò)增加合金元素進(jìn)一步提高強(qiáng)度時(shí)會(huì)引起韌性急劇下降。為了進(jìn)一步提高鋼材的強(qiáng)度需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。為了保證良好的綜合性能和焊接性，低碳調(diào)質(zhì)鋼要求鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.22%。此外，添加一些合金元素是為了提高鋼的淬透性和馬氏體的回火穩(wěn)定性。這類鋼由于含碳量低，淬火后得到低碳馬氏體

2、，而且會(huì)發(fā)生“自回火”，脆性小，具有良好的焊接性。低碳調(diào)質(zhì)鋼具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性和耐磨性，特別是裂紋敏感性低。根據(jù)使用條件的不同，低碳調(diào)質(zhì)鋼又可分為以下幾種：（1）高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（600~800MPa）主要用于工程焊接結(jié)構(gòu)，焊縫及焊接區(qū)多承受拉伸載荷。（2）高強(qiáng)度耐磨鋼（≥1000MPa）主要用于工程結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度耐磨、要求承受沖擊磨損的部位。（3）高強(qiáng)高韌性鋼（≥700MP）這類鋼要求在高強(qiáng)度的同時(shí)要具有高韌性，主要用于高強(qiáng)度高韌性焊接結(jié)構(gòu)。抗拉強(qiáng)度600MPa，、700MPa的低碳調(diào)質(zhì)鋼（HQ60、HQ70）主要用于工程機(jī)械、動(dòng)力設(shè)備、

3、交通運(yùn)輸機(jī)械和橋梁等。這類鋼可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不再進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，必要時(shí)可進(jìn)行消除應(yīng)力處理。HQ100和HQ130主要用于高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)要求承受沖擊磨損的部位。HQ100不僅強(qiáng)度高、低溫缺口韌性好，而且具有優(yōu)良的焊接性能。HQ130是高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼，含有Cr、Mo、B等多種合金元素，具有高悴透性。這兩種鋼經(jīng)淬火+回火的熱處理后，可獲得綜合性能較好的低碳回火馬氏體，具有高強(qiáng)度、高硬度以及較好的塑性和韌性。低碳調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)限制在0.18%以下，為了保證較高的缺口韌性，一般含有較高的Ni和Cr，具有高強(qiáng)度，特別是具有優(yōu)異的低溫缺口韌性。

4、Ni能提高鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性，降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。PIi與CR一起加人時(shí)可顯著增加淬透性，得到高的綜合力學(xué)性能。Cr元素在鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從提高悴透性出發(fā)，上限一般約為1.6%，繼續(xù)增加反而對(duì)韌性不利。由于采用了先進(jìn)的冶煉工藝，鋼中氣體含量及S、P等雜質(zhì)明顯降低，氧、氮、氫含量均較低。高純潔度使這類鋼母材和焊接熱影響區(qū)具有優(yōu)異的低溫韌性。這類鋼的熱處理工藝一般為奧氏體化+淬火+回火，回火溫度越低，強(qiáng)度級(jí)別越高，但塑性和韌性有所降低。經(jīng)淬火+回火后的組織是回火低碳馬氏體、下貝氏體或回火索氏體，這類組織可以保證得到高強(qiáng)度、高韌性和低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

5、為了改善焊接施工條件和提高低溫韌性，近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的焊接無(wú)裂紋鋼（簡(jiǎn)稱CF鋼）實(shí)際上是C含量降得很低的微合金化調(diào)質(zhì)鋼。為了提高鋼材的抗冷裂性能和低溫韌性，降低C含量是有效措施。但C含量過(guò)低會(huì)犧牲鋼材的強(qiáng)度。通過(guò)加人多種微量元素（特別是像B等對(duì)淬透性有強(qiáng)烈影響的元素）提高淬透性，可彌補(bǔ)強(qiáng)度的損失。與同等強(qiáng)度級(jí)別的低合金高強(qiáng)鋼相比，焊接無(wú)裂紋鋼具有碳當(dāng)量低和裂紋敏感指數(shù)Pcm低的特點(diǎn)，低溫沖擊韌性高。鋼板厚度50mm以下或在0℃環(huán)境下可不預(yù)熱進(jìn)行焊接，是很有前景的鋼種。低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析低碳調(diào)質(zhì)鋼主要是作為高強(qiáng)度的焊接結(jié)構(gòu)用鋼，因此碳含量限制得較

6、低，在合金成分的設(shè)計(jì)上考慮了焊接性的要求。低碳調(diào)質(zhì)鑰碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)0.18%，焊接性能遠(yuǎn)優(yōu)于中碳調(diào)質(zhì)鋼。由于這類鋼焊接熱影響區(qū)形成的是低碳馬氏體，馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度Ms較高，所形成的馬氏體具有“自回火”特性，使得焊接冷裂紋傾向比中碳調(diào)質(zhì)鋼小。1.焊縫強(qiáng)韌性匹配保證接頭區(qū)的強(qiáng)度性能是低碳調(diào)質(zhì)鑰焊接性分析中首先要考慮的問(wèn)題。屈服強(qiáng)度是工程設(shè)計(jì)中確定許用應(yīng)力的主要依據(jù)，而抗拉強(qiáng)度是強(qiáng)度儲(chǔ)備的重要指標(biāo)。屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比稱為屈強(qiáng)比，是一個(gè)選擇材料的重要參數(shù)，對(duì)不同用途的焊接結(jié)構(gòu)有不同的要求。低的屈強(qiáng)比有利于加工成形，高的屈強(qiáng)比使鋼材的強(qiáng)度潛力得以

7、較大的發(fā)揮。焊縫強(qiáng)度匹配系數(shù)，是表征接頭力學(xué)非均質(zhì)性的參數(shù)之一，分為超強(qiáng)匹配、等強(qiáng)匹配和低強(qiáng)匹配。對(duì)于焊縫金屬?gòu)?qiáng)度選擇問(wèn)題，傳統(tǒng)上大多主張焊縫強(qiáng)度等于或大于母材的強(qiáng)度，即所謂等強(qiáng)匹配或超強(qiáng)匹配，認(rèn)為焊縫強(qiáng)度高一些更為安全。但是，焊縫金屬的強(qiáng)度越高，韌性往往越低，甚至低于母材的韌性水平。即使是低強(qiáng)度鋼，采用大熱輸人的焊接方法（如埋弧焊、電渣焊等）時(shí)，焊縫金屬的韌性也常常低于母材，要保持焊縫金屬與母材的強(qiáng)韌性匹配，有時(shí)是比較困難的。隨著高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼的迅速發(fā)展，焊縫強(qiáng)韌性與母材的匹配問(wèn)題，更顯得越來(lái)越突出。韌性是焊縫金屬性能評(píng)定中的一個(gè)重要指標(biāo)，特

8、別是針對(duì)800MPa級(jí)以上低合金高強(qiáng)鋼的焊接，韌性下降是焊接巾一個(gè)很突出的問(wèn)題。焊縫金屬總是未能達(dá)到母材的韌性水平；與氫弧焊相比，焊條電