低碳调质钢的焊接.
低碳调质钢焊接性能研究(终稿)
摘要本文介绍了金属焊接性以及焊接裂纹的概念，主要介绍冷裂纹的形成与影响因素、金属焊接性的试验研究方法，论述了低碳调质钢的焊接性及焊接工艺特点。
在总结大量资料和焊接实验的基础上，通过低碳调质钢18MnMoNb钢斜Y型焊接裂纹试验，即小铁研试验、18MnMoNb焊接热影响区组织性能试验、18MnMoNb 焊接裂纹断口的扫描电镜分析，分析低碳调质钢的焊接性及产生冷裂纹的原因，并讨论了预热对焊接冷裂纹倾向的减小作用；并对18MnMoNb焊接热影响区组织进行了金相分析和性能研究，最后对18MnMoNb焊接热影响区的显微硬度进行了测试。
完成了低碳调质钢18MnMoNb钢的可焊性研究。
关键词：可焊性；焊接接头；热影响区；焊接裂纹AbstractThis paper introduces the concepts of metal welding and welding cracks，mainly on the formation and cold crack factors，and experimental methods of metal weldable capability，discussed the welding and welding technology features of low-carbon-quality steel．On the base of investigation and weld experiments，through low-carbon-quality steel of 18MnMoNb Y-Silt Type Cracking Test，structure and performance test of 18MnMoNb weld heat affected zone，the scanning electron microscope analysis of 18MnMoNb welding crack fracture，and analysis the welding of low-carbon-quality steel and the reasons of the cold crack and summarize the influence of preheat on cold cracking；and the study completed Metallographic analysis and properties of the metal materials 18MnMoNb weld heat affected zone．Finally，micro-rigidity of 18MnMoNb weld heat affected zone was tested．The metal weldable capability of 18MnMoNb was completed．Key words：weldable；welding joint；HAZ；welding crack目录第1章焊接技术概述 (1)第2章低碳调质钢的焊接基础理论 (3)2.1 焊接冶金过程特点 (3)2.2 焊接接头的组织与性能 (4)2.3 低碳调质钢热影响区的组织分析 (7)2.4 低碳调质钢的焊接性理论分析 (7)2.5 低碳调质钢常用焊接方法 (12)第3章低碳调质钢焊接性能研究试验基础 (14)3.1 低碳调质钢常用焊接工艺 (14)3.2 低碳调质钢的焊接工艺特点研究 (17)3.3 低碳调质钢焊接性试验及分类 (19)3.4 斜Y形坡口焊接裂纹试验法 (20)3.5 渗透探伤法在焊接检测中的应用 (22)3.6 焊接接头金相试样的制备 (23)3.7 焊接裂纹的断裂形式及断口形态 (24)第4章18MnMoNb钢的焊接性试验及分析 (25)4.1 焊接试验准备 (25)4.2 低碳调质钢18MnMoNb斜Y型焊接裂纹试验 (26)4.3 低碳调质钢18MnMoNb焊接裂纹断口扫描电子显微镜分析 (30)4.4 18MnMoNb焊接热影响区组织及性能试验 (31)4.5 18MnMoNb焊接接头的硬度试验 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)第1章焊接技术概述焊接技术，又称连接工程，是一种重要的材料加工工艺。
调质钢的焊接性
低碳调质钢的焊接性---资料来源<焊接工艺500问>碳的质量分数不超过％，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,通过奥氏体化—淬火—回火热处置的钢称为低碳调质钢，经常使用牌号有WCF60、6二、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等。
低碳调质钢具有高的屈服点(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、耐磨、及耐侵蚀性。
低碳调质钢由于含碳量不高，虽含有必然量的合金元素，但焊接性较好，要紧特点是：在焊接热阻碍区、专门是焊接热阻碍区的粗晶区有必然的冷裂偏向并有韧性下降的现象；在焊接热阻碍区受热时未完全奥氏体化的区域，和受热时其最高温度低于Ac一、高于钢调质处置的回火温度的那个区域有软化或脆化的偏向。
经常使用的各类熔焊方式,都能够适用焊接低碳调质钢。
(1)焊前预热—当板厚较小或接头拘谨度也较小时,焊前可不进行预热。
15MnMoVN、14MnMoNbB钢。
当板厚小于13mm 时，通常采纳不预热施焊。
随着板厚的增加，为了避免产生冷裂纹，必需进行预热，可是必需严格操纵预热温度，因为太高的预热温度会使热阻碍区的冷却速度过于缓慢,使热阻碍区强度下降，韧性变坏。
低碳调质钢的最低预热温度焊件厚度15MnMoVN 14MnMoNbB<13 不预热不预热13-16 50-100 100-15016-19 100-150 150-20019-22 100-150 150-20022-25 150-200 200-25025-35 150-200 200-250许诺的最高预热温度与表中最低值相较,不得大于65C。
假设有可能，可采纳低温预热加后热或不预热，只采纳后热的方式来避免低碳调质钢产生冷裂纹，能够减轻或排除太高的预热温度对热阻碍区韧性的损害。
(2)焊接材料—为避免产生冷裂纹,因此必需严格操纵焊接材料的含氢量,要求所利用的焊条必需是低氢型或超低氢型的,焊前应严格按规定进行烘干、贮存。
熔焊原理及金属材料焊接教案
《熔焊原理及金属材料焊接》教案一、教材《熔焊原理及金属材料焊接》二、教学对象新高职焊接专业的学生三、教案试讲内容：第七章第三节《低碳调质钢的焊接》中的（二）低碳调质钢的焊接性分析本节课主要内容：详细分析了低碳调质钢的焊接性，为制定该钢种的焊接工艺提供了依据。
四、本节课的教学目的及要求：1．掌握该钢种焊接接头对各种焊接缺陷的敏感性和防止措施；2．掌握该钢种焊接热影响区性能下降的原因和防止措施。
五、本节课的重点、难点：重点：冷裂纹产生原因及防止措施，热影响区脆化机理及防止措施。
难点：热影响区脆化机理及防止措施。
六、本节课的教学时间：30分钟七、教学方法：讲授法八、教学过程：（一）复习旧课：提问：什么是焊接性答案（略）（二）导入新课：三峡工程压力钢管下平段及蜗壳的焊接安装选用日本NKK 公司生产的NK一HITEN610U2低碳调质钢板，日方要求该钢种焊接施工的线能量按≤40kJ/cm控制，这意味着超过这一参数，接头的性能将不能保证，从焊接工艺要求引出新课。
（三）讲授新课1．焊接性分析规律：高强度钢是通过一定的化学成分再配合相应的热处理来保证其力学性能的，焊接过程由于存在着热和应力的不平衡，会导致焊接缺陷的产生，不同化学成分的钢种对各种焊接缺陷的敏感性也不一样；焊接热作用也会破坏母材焊前的热处理效果，导致焊接热影响区性能下降而不能满足使用要求。
本次课我们将结合低碳调质钢的化学成分特点（含碳量低，Wc≤%,合金元素种类较多）和热处理状态（调质即淬火＋回火）来分析它的焊接性，为制定该钢种的焊接工艺提供理论依据。
2．低碳调质钢的焊接性分析（学生阅读课文，老师讲解）（1）焊接缺陷的敏感性①．结晶裂纹由于含碳量低，对硫、磷杂质控制严格，所以这类钢焊接时不会出现结晶裂纹。
②.热影响区液化裂纹高镍低锰一类的的低碳调质钢较易出现此类裂纹，原因是热影响区的过热区出现重熔。
防止措施是减少焊接线能量；调整熔池的形状，避免出现蘑菇状熔池。
几种低碳钢的调质工艺
《金属热处理》1998 年第 2 期
43
碳等化学热处理有关 ,但在液压挖掘机和工业推土机中 ,有许
按照 GB 7659 —87 所述 ,ZG2302450 H 是一种焊接结构用
多零件采用了具有良好焊接工艺性能和力学性能的低碳合金 碳素铸钢 ,同相应的一般工程用铸造碳素钢 ZG2302450 相比 ,
～ ～ 710 830
0. 040 0. 040 0. 30
0. 24 0. 40 1. 20
1. 40 0. 30
该零件有效厚度高达 80mm ,硬度要求较高 ,为 (35～42) HRC。按手册推荐 ,20CrMnMo 钢应在 860 ℃淬油 ,因为零件 的硬度要求较高 ,我们采用 900 ℃淬油 ,淬火后硬度只有 (26 ～32) HRC。由于零件已加工完毕 ,形状又比较复杂 ,水淬恐 有开裂的危险 ,最终采用了水淬油冷的双液淬火工艺 :880 ℃ 加热保温 ,水冷 (8～10) s 入油冷至室温 ,经 350 ℃回火后空 冷 ,检测其硬度为 (35～40) HRC。
工艺改进
几种低碳钢的调质工艺
一拖集团公司工程机械公司技术科 (洛阳 471004) 张国梁
Hardening and Tempering Processes f or
Several Lo w Carbon Steels
Zhang Guoliang
在各类热处理手册中 ,低碳钢和低碳合金钢往往被归纳 于渗碳钢或碳氮共渗钢 ,所涉及的热处理工艺参数也多与渗
参考文献 1 肖纪美. 高速钢的金属学问题. 北京 :冶金工业出版社 ,1976 2 宋余九等. 金属材料的强度与研究. 北京 :科学技术文献出版社 ,
1984 3 金属机械性能 修订本. 北京 :机械工业出版社 ,1982 4 李冬贵. 金属热处理 ,1978 (1) :32～36 (收稿日期 :1997 年 8 月 26 日)
低碳低合金焊高强度钢(调制钢)焊接简要工艺方案1
低碳低合金焊高强度钢（调制钢）焊接简要工艺方案1范围本焊接工艺方案规定了XXXXX您司钢制结构件生产现场组装及焊接的基本规则和要求；本焊接工艺方案适用丁XXXXX松司碳素结构钢、普通低合金结构钢、低合金调质钢的焊接；本通用焊接工艺方案适用丁XXXXX松司各产品零部件的焊条电弧焊、气体保护焊、氯弧焊。
2引用标准下歹0方案所包含的条文，通过在本标准中的引用而构成为本标准的条文。
本标准发布时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。
JB-T 9186 二氧化碳气体保护焊工艺规程GB/T324 焊接符号的表示方法GB/T 324 焊缝符号表示法GB/T 985 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸GB/T 8110 碳钢、低合金钢气体保护焊焊丝GB9448 焊接与切割安全3基本要求3.1对操作者的要求3.1.1焊工必须经过焊接理论学习和实作培训，经考核合格取得相应证书后方可上岗从事相应的焊接工作。
严禁实习生对产品进行焊接操作。
3.1.2操作者应按照工艺文件的要求进行操作，同时操作者应熟知自己所施焊的工件材料、焊接材料及焊接规范。
32对焊接设备及附属装置的要求—3.2.1对焊机及附届设备进行日常检查，应确保电路、水路、气路及机械装置的正常运行。
3.2.2对焊接机要求：1、逆变全数字式焊机2、拥有稳定可靠的焊接性3、焊接条件调节范围宽广、高速焊接性优良、飞溅发生量少4、拥有焊接参数存储功能（推荐OTCCPVM-500/XDS-500 焊机）3.2.3焊接设备仪表装置应准确可靠，应定期进行检修及维护；当设备出现异常时应立即停机，禁止使用，同时通知设备维修人员进行维修。
3.2.4对保温桶的使用要求：烘干后的低氢碱性焊条须放置在保温桶中，随取随用；取出焊条后，应将保温桶盖盖好，并通电保温。
3.3对焊接材料及原材料的要求3.3.1焊接材料包括焊条、焊丝和保护气体。
矿用汽车中低合金调质钢的焊接
64焊工之友焊接技术第42卷第2期2013年2月文章编号：1002—025X(2013)02-0064—02矿用汽车中低合金调质钢的焊接王庆超1，闰素兰1，刘锐锋1，穆天源1，薛广智2(1．内蒙古北方重型汽车股份有限公司，内蒙古包头014030；2．内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司，内蒙古霍林郭勒029200)摘要：低合金调质钢凭借自身良好的力学性能在矿用汽车中应用越来越广泛，但作为调质钢对焊接热输入量要求很高。
通过控制预热温度、道间温度和焊接参数的大小，避免了其焊接热影响区的脆化或软化，使其焊缝能够达到设计要求。
关键词：海底管道i干式高压焊接；超深水；完全遥控中图分类号：T G457．1文献标志码：BO前言考虑到矿山工况条件的恶劣以及客户利益最大化，非公路矿用汽车行业的发展趋于大型化、轻量化、高参数化。
因此，越来越多的低合金调质钢应用到非公路矿用汽车的焊接结构上．该类钢不但具有较高强度，同时还具有良好的塑性、韧性和耐磨性。
但是，这类材料是通过调质热处理获得强化的，因此．在焊接结构上应用会给产品焊接质量的控制带来一些新问题．主要是焊接热影响区的脆化或软化问题。
本公司某车型的车架纵梁腹板材料为武钢集团生产的12m m厚的H G70E钢．该钢为低合金调质钢应用在矿用车型的关键件车架上．必须解决热影响区的脆化和软化的问题，否则，这个区域就成为了焊接接头最薄弱的环节，在矿用车承载着几百吨的矿石运行时，这个区域就会出现问题。
以下即为笔者对该问题的详细解决方案。
1焊接工艺编制的总体思路由于H G70E属于低碳低合金调质钢，焊接性和抗裂性良好，因此，焊接工艺的编制主要考虑如何防止H G70E钢在焊接过程中出现的脆化或软化这2个问题即可。
收穑日期：2012—05—281．1脆化或软化产生原因分析(1)脆化问题原因：热输入过大时，焊缝冷却速度过慢，导致热影响区出现上贝氏体、M—A组元等组织而脆化。
(2)软化问题原因：作为调质钢，焊接过程的温度过高必然会使热影响区被加热到超过调质处理回火温度的区域，从而导致此区域软化。
合工大金属熔焊性能复习要点兼题库
合工大金属熔焊性考试要点（题库）第一章金属的焊接性1.金属焊接性概念：指金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
含义：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
2.影响焊接性的因素1）材料因素材料是指用于制造结构的金属材料及焊接材料。
2）设计因素焊接方法、焊接工艺3）工艺因素结构形式、接头形式4）使用因素工况环境、负载等条件3．如何分析金属的焊接性1）从金属的特性分析焊接性化学成分a碳当量法;b焊接冷裂纹敏感系数利用物理性能分析金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热容量等因素、都对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响利用化学性能分析铝、钛合金与氧的亲和力较强，在焊接高温下极易氧化因而需要采取较可靠的保护方法，如：惰性气体保护焊，真空中焊接等利用合金相图分析主要是分析热裂纹倾向。
依照成分范围，查找相图，可知道结晶范围，脆性温度区间的大小，是否形成低熔点共晶物，形成何组织等利用CCT图或SHCCT图分析2）从焊接工艺条件分析焊接性热源特点保护方法热循环的控制正确选择焊接工艺规范控制焊接热循环预热、缓冷、层间温度改变焊接性其它工艺因素彻底清理坡口及其附近焊接材料处理、烘干、除锈、保护气体要提纯、去杂质后使用合理安排焊接顺序正确制定焊接规范4.焊接性试验1)焊接性试验的内容焊缝金属抵抗产生热裂的能力:压板对接（FISCO)焊接裂纹试验;可调拘束裂纹试验法。
焊缝及热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力:斜Y坡口对接裂纹试验;插销试验。
焊接接头金属抵抗脆性转变能力；焊接接头的使用能力。
2)试验方法的选用原则：针对性可靠性经济性第二章结构钢的焊接第一节合金结构钢合金结构钢：在碳素钢基础上加入一定的合金元素来达到所需要求的钢种称为合金结构钢。
包括：强度用钢（热扎正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢）和特殊用钢（珠光体耐热钢、低温钢、低合金耐气候腐蚀钢）应用范围：机械零件、工程机械、交通运输工具、桥梁、建筑结构、管道等新发展：微合金控扎钢（热机轧制细晶粒钢）焊接无裂纹钢抗层状撕裂钢焊接大线能量第二节热轧正火钢的焊接热轧钢强化方式：主要是固溶强化；合金系：C-Mn或Mn-SiQ295Q345Q390；正火钢强化方式：固溶强化＋沉淀强化或细化晶粒，；合金系：C-Mn或Mn-Si加：V、Nb、Ti、Mo Q390 Q420 Q460。
BWELDY700..
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宝钢 BWELDY 系列高强度调质钢暂行技术条件
5. 表面质量 钢板的表面质量按 GB/T3274 执行。若有结疤、氧化铁皮等缺陷时，允许进行表面修磨。 6. 交货状态 钢板按调质态（Q+T）交货 7. 机械、冷弯、冲击性能 钢板性能应符合下表规定：
宝钢 BWELDY 系列高强度调质钢暂行技术条件
宝钢低碳易焊接高强度结构用调质钢板 BWELDY700CFQ 供货技术条件
名称：低碳低焊接裂纹敏感性高强度结构用调质钢板 牌号：BWELDY700CFQL2、BWELDY700CFQL4、BWELDY700CFQL6
1. 适用范围 本技术条件适用于厚度为 10～50mm 的 BWELDY700CFQ 焊接高强度结构钢。钢板屈服 强度 700MPa 级，并具有非常优良的低温冲击韧性和焊接性能，适用于无预热焊接或低温预 热焊接要求的工程机械以及矿山、港口等结构件。 2. 引用标准 GB/T 222 GB/T 223 GB/T 228 GB/T 229 GB/T 247 GB/T 709 GB/T 3274 GB/T 2970 钢的化学分析用试样取样法及成品化学成分允许偏差 钢铁及合金化学分析方法 金属材料 室温拉伸试验方法 金属夏比缺口冲击试验方法 钢板和钢带的检验、包装、标志及质量证明书的一般规定 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差 碳素结构钢和低合金结构钢 热轧厚钢板和钢带 厚板超声波检测方法
GB/T 16270 高强度结构钢热处理和控轧钢板、钢带 3. 化学成分（熔炼分析） 钢的化学成分应符合下表的规定（wt％）。
表1 C Si Mn P S BWELDY900Q 化学成分要求 Cr Mo Ni Nb Ti V ≤0.05 B Al Ceq
角钢焊接规范
角钢焊接规范篇一：角钢焊接参数的选择角钢焊接参数的选择重庆角钢的特点是碳含量低，基体组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体，这对焊接有利。
但是，调质状态下的钢材，只要加热温度超过它的回火温度，性能就会发生变化。
焊接时由于热的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎是不可避免的。
因此，低碳调质钢焊接时要注意两个基本问题：(1)要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生;(2)要求在800～500%之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。
这两个问题是制定低碳调质钢焊接参数的主要依据。
此外，在选择焊接材料和确定焊接参数时，应考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。
’不预热条件下焊接低碳调质钢，焊接工艺对热影响区组织性能影响很大，其中控制焊接热输入是保证焊接质量的关键，应给予足够的重视。
篇二：型材对接工艺(角钢、槽钢、T型钢、工字钢)篇三：钢筋焊接及规范1 总则1.0.1为了在钢筋焊接施工中采用合理的焊接工艺和统一质量验收标准，做到技术先进，确保质量，制订本规程。
1.0.2本规程适用于建筑工程混凝土结构中的钢筋焊接施工及质量检验与验收。
1.0.3从事钢筋焊接施工的焊工必须持有焊工考试合格证书，才能上岗操作。
1.0.4在进行钢筋焊接施工及质量检验与验收时，除按本规程规定执行外，尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。
2 术语2.0.1钢筋电阻点焊resistance spot welding of reinforcing steel bar将两钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，加压形成焊点的一种压焊方法。
2.0.2钢筋闪光对焊flash butt welding of reinforcing steel bar将两钢筋安放成对接形式，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法2.0.3钢筋电弧焊arc welding of reinforcing steel bar以焊条作为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法。
碳钢的焊接性
碳钢的焊接性碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。
被淬硬的焊缝和热影响区因其塑性下降，在焊接应力容易产生裂纹。
碳素钢被淬硬主要是在马氏体组织形成而引起，马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度。
因此，焊接含砚较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度，使马氏体的数量减至最少。
焊接的冷却速度受焊接热输入、母材板厚和环境温度的影响。
厚板或在低温条件下焊接，其冷却速度加快；预热或加大焊接线能量，可以降低冷却速度，减少裂纹产生。
碳素钢的碳含量增加到约0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感。
因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。
例如大气中的水分，焊前对待焊部位及附近须清除油污、铁锈等。
手弧焊时宜选用低氢焊条，在其它焊接方法中应制造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的氢含量。
焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束力和不均衡的热应力。
即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束力条件下采用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。
总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。
当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；当含碳量较高时，如高碳钢，除了防止因这些因为应力所引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。
低碳钢的焊接焊接特点低碳钢的含碳量低（W0.25%）,其它合金元素含量较少，故是焊接性最好的钢种。
采用通常的焊接方法后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。
只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。
用电弧焊焊接低碳钢时，为了提高焊缝金属的塑性、韧性、和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧所具有较高的冷却来达到与母材等强度。
因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。
当厚板单层角焊缝时，焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100-150℃ 的局部预热。
低碳调质钢
碳的质量分数不超过0.21％，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,经过奥氏体化—淬火—回火热处理的钢称为低碳调质钢，常用牌号有WCF60、62、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等。
低碳调质钢具有高的屈服点(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、耐磨、及耐腐蚀性。
低碳调质钢由于含碳量不高，虽含有一定量的合金元素，但焊接性较好，主要特点是：在焊接热影响区、特别是焊接热影响区的粗晶区有一定的冷裂倾向并有韧性下降的现象；在焊接热影响区受热时未完全奥氏体化的区域，以及受热时其最高温度低于Ac1、高于钢调质处理的回火温度的那个区域有软化或脆化的倾向。
常用的各种熔焊方法,都可以适用焊接低碳调质钢。
(1)焊前预热—当板厚较小或接头拘束度也较小时,焊前可不进行预热。
15MnMoVN、14MnMoNbB钢。
当板厚小于13mm时，通常采用不预热施焊。
随着板厚的增加，为了防止产生冷裂纹，必须进行预热，但是必须严格控制预热温度，因为过高的预热温度会使热影响区的冷却速度过于缓慢,使热影响区强度下降，韧性变坏。
低碳调质钢的最低预热温度焊件厚度15MnMoVN 14MnMoNbB<13 不预热不预热13-16 50-100 100-15016-19 100-150 150-20019-22 100-150 150-20022-25 150-200 200-25025-35 150-200 200-250允许的最高预热温度与表中最低值相比,不得大于65C。
若有可能，可采用低温预热加后热或不预热，只采用后热的方法来防止低碳调质钢产生冷裂纹，可以减轻或消除过高的预热温度对热影响区韧性的损害。
(2)焊接材料—为防止产生冷裂纹,因此必须严格控制焊接材料的含氢量,要求所使用的焊条必须是低氢型或超低氢型的,焊前应严格按规定进行烘干、贮存。
用于CO2气体保护焊的CO2气体应符合GB6052-85中规定的I级气体或II级1类气体的要求。
8.4低碳调质钢的焊接
第四节 低碳调质钢的焊接
Chapter2 碳钢及低合金钢的焊接
热轧及正火钢依靠合金元素的固溶强化及沉淀强化作 用提高钢的强度时，对塑性和韧性的作用一般是与强化 作用相反，往往是合金元素含量超出一定范围后出现塑 性、韧性的大幅度下降。因此热轧及正火钢的强度受到 限制。 要想保证足够韧性与塑性的前提下进一步提高强度， 单纯通过合金强化是不行的，必须进行热处理强化。一 般来说，σs≥490MPa的高强度钢都是热处理强化钢，都 采用调质处理，通过组织强韧化获得很高的综合力学性 能。
越高，但塑性和韧性有所降低，所得组织是回火低碳马氏体、下贝氏体 或回火索氏体，可以保证得到高强度、高韧性和低的韧脆转变温度。
二、低碳调质钢的焊接性分析
Chapter2 碳钢及低合金钢的焊接
低碳调质钢主要用于焊接结构制造，它的含碳量很低，而且
对硫、磷等杂质控制严格，因而有良好的焊接性。但这类钢属于 热处理强化钢，对加热反应灵敏，因此在焊接中需要采取的防止
钢号 14MnMoVN 14MnMoNbB 15MnMoVNRE
板厚/mm 18~40 <8 10~50 ≤16 17~30
抗拉强度 σb/MPa ≥690 ≥755 —
屈服强度 σs/MPa ≥590 ≥686 ≥686 ≥666
HQ70
HQ80C HQ100 (美)T-1 (美)HY-80 (美)HY-100 (美)HY-130 (日)WEL-TEN80
(美)T-1
0.12~ 0.21
0.60~ 1.0
0.15~ 0.35
0.70~ 1.0
0.40~ 0.65
0.40~ 0.60
0.03~ 0.08
低碳钢板立对接(向上)焊条电弧焊
贵州航天职业技术学院焊工工艺课程设计题目：低碳钢板立对接（向上）焊条电弧焊系别：机械工程系专业：焊接技术及自动化班级： 09焊接学生姓名：张晓旭学号： A093GZ021060136指导教师：贺孝伟目录1设计任务书 (1)2焊接及材质分析 (2)3 焊前准备 (3)4 焊接参数选择与匹配 (4)5 焊接工艺要点 (5)6 总结 (6)参考文献 (7)低碳钢板立对接（向上）焊条电弧焊摘要：采用Q235的钢材，用焊条电弧焊方法焊接及采取合理的工艺措施，在焊接过程选择合理的焊接电流、电弧电压、焊接速度。
关键词：Q235 焊条电弧焊工艺要点1 .设计任务1.1 焊条型号：E4303，焊条直径自定1.2 钝边高度p、间隙b、大小自定，允许采用反变形1.3 除打底层、盖面层焊缝外，其他层次焊缝街头允许磨削零件图2 Q235焊接性分析2.1 由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少，所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。
低碳钢焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。
但在少数情况下，焊接时也会出现困难：1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接质量降低，焊接性变差。
2)沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也增大。
3)采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量过高，会导致产生裂纹。
如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时，因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。
4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。
如电渣焊，由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大，引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理，以提高冲击韧度。
总之，低碳钢是属于焊接性最好、最容易焊接的钢种，所有焊接方法都能适用于低碳钢的焊接。
低合金高强钢的焊接技术
淬硬组织 氢 拘束应力
1. 含有多种提高淬透性的合金元素，淬透倾向大，本 应有很大的裂纹倾向；
2. 含碳量低→Ms点高 ↑
该温度下冷速慢→自回火→冷裂倾向小
五、低碳调质钢焊接性分析
<三> 再热裂纹
促进再热裂纹形成的元素 Cr，Mo，Cu，V，Nb，Ti，B
具有一定再热裂纹倾向
低合金高强钢的焊接
哈尔滨工业大学 刘爱国
一、钢的分类
工业用钢的分类方法很多，可以按化学成分、 性能、品质、用途、内部组织等进行分类。
结构钢
按用途分
工具钢 特殊性能钢 专业用钢
一、钢的分类
按化学成分分
碳钢 合金钢
低碳钢 wc<0.25wt% 中碳钢 wc=0.25～0.6wt% 高碳钢 wc>0.6wt%
0.17 ～ 0.23
Si
0.20 ～ 0.55 0.17 ～ 0.37
Mn
1.20 ～ 1.60 1.35 ～ 1.65
P ≤0.045 ≤0.040
S ≤0.045 ≤0.045
Mo -
0.45 ～ 0.65
Nb -
0.025 ～ 0.050
C
Mn
Si
Ni
Cr
Mo
V
N
S
P
14Mn 0.14 1.41 0.30
HQ60 0.09 0.90 0.20 0.30 ≤0.30 0.08 0.03～ - ≤ 0.025 ≤0.030
～
～
～
～
～ 0.08
0.16 1.50 0.60 0.60
0.20
五、低碳调质钢焊接性分析
工艺焊接性
低碳调质钢的焊接
低碳调质钢的焊接一、低碳调质钢典型钢种成分及性能热扎和正火条件下，钢中通过增加合金元素的含量来提高强度，其结果是塑性和韧性降低，而且随着强度提高越多，塑性和韧性降低越多。
当钢中合金元素含量超过一定范围后会出现韧性的大幅度下降。
因此，抗拉强度大于600MPa的高强钢一般都需要调质处理。
因此低碳调质钢提高强度不单纯通过合金强化，还要通过热处理——调质强化处理。
钢中一般加入Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Ti等元素，目的是保证足够的淬透性和马氏体回火稳定性，使珠光体和贝氏体转变推迟，使马氏体转变的临界冷却速度下降大。
常用的低碳调质钢为了获得良好的综合性能和焊接性，一般含碳量不大于0.18％，这样通过淬火和回火(即调质处理)得到回火索氏体和回火马氏体组织，使之具有较高的强度和良好的塑性。
另外，除了取决于化学成分外，还要执行正确的热处理制度。
一般为奥氏体化—淬火—回火，也有少数钢采用奥氏体化—正火—回火。
低碳调质钢的特性是具有较高的强度(屈服强度490～980MPa)，并有良好的塑性、韧性和耐磨性。
钢中强度级别不同加入的合金元素及其含量也不同。
成分：抗拉强度σb:1.600Mpa Si-Mn 和Si-Mn基础上加少量Cr、Ni、Mo、V2.700Mpa Si-Mn-Cr-Ni-Mo加少量V，合金元素加入量较600高具有较好的冲击韧性，用于低温服役的焊接结构，露天煤矿大型挖掘机3.800Mpa Si-Mn-Cr-Ni-Mo-Cu-V系并加入一定的B工程机械、矿山机械。
推土机、工程起重机、重型汽车4.1000Mpa同800Mpa合金加入较多，为保证韧性加入Ni较多工程机械高耐磨件，核动力装置、航空航天装备上二、低碳调质钢的可悍性分析低碳调质钢含碳量低，合金成分的确定也都考虑了材料的可焊性，其工艺要求基本与正火钢相似．差别是这类钢通过调质强化，故在焊接接头热影响区除了脆化外还有软化问题。
（一）热裂纹低碳调质钢中S、P杂质控制严，含C量低、含Mn量较高．因此热裂纹倾向较小。
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低碳调质钢的焊接低碳调质钢的成分是根据在调质状态下使用而设计的。
这类钢多用于重要的焊接结构，对焊接质量要求高，这类钢大都在调质状态下焊接。
1）接头及坡口型式设计对于屈服强度在600MPe以上的低碳调质钢来说，焊缝的分布及接头部位的应力集中程度都将对接头的质量有明显的影响。
合理的接头应该是应力集中系数最低，具有良好的可焊接性，并便于焊后检验。
为此，应尽量避免将焊缝布置在断面突然变化的部位，并要考虑便于施焊。
一般来说，应该采用对接接头焊缝，而且要求焊缝与母材交界处平滑过渡。
坡口型式以U型或V型为佳，但必须要求两个坡口必须完全焊透。
为了降低焊接应力，可采用双V型或双U型坡口。
2）坡口制备低碳调质钢的坡口可以用氧-乙炔火焰切割，但切割边缘有硬化层，应通过回火或机械加工消除之。
板厚小于100mm寸，切割前不需预热。
板厚超过100mm应进行100~150°C预热。
强度等级较高的钢，不宜用氧-乙炔火焰切割，应用电弧或等离子弧切割。
3）焊接方法选用低碳调质钢在调质状态下焊接，为使回火区的软化降到最低限度，应采用比较集中的热源。
（T S W 1000M Pa的钢，可用手工电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊或熔化极气体保护焊等方法。
其中（Ts>700MPa的钢，如HY-130钢，为了获得满意的接头性能，最好用钨极氩弧焊或熔化极气体保护焊。
如由结构形式决定，确实需采用高线能量的焊接方法（如电渣焊或多丝埋弧焊），焊后必须进行调质处理。
4）焊接材料焊接材料选用的原则依母材在热处理状态的不同而定。
母材在调质状态下进行焊接时，选用的焊接材料，应保证焊态的焊缝金属与调质状态的母材具有相同的力学性能；当接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选用强度略低的填充金属。
常用的焊材选用对照表手工电弧焊可用GB-E85系列的焊条，如E8515-X、E8518-X（J857、J857Fe）等或ASW中E110系列的焊条。
埋弧焊则用Mn-Mo Mn-Cr-Ni-Mo或Mn-Mo-V系焊丝。
焊条必须按规定进行烘焙，烘干后应置于保温筒内，不应在大气中久放。
耐吸潮低氢型焊条在350~400C烘焙1h后，可在相对湿度80%^境中放置24h,药皮含水量仍不超过规定标准。
母材在退火（或正火）状态下进行焊接时，焊后需进行整体调质处理。
接材料的原则是保证焊缝金属经过与母材相同的热处理后，具有与母材相同的 力学性能。
为此，要求焊缝与母材的合金成分相同或相近。
5）焊接线能量选用线能量的一般原则是： 在保证热影响区韧性的前提下，采用允许的最大线能量，尽量采用多层多道焊。
如果此时的冷速低于防止冷裂纹的下限，就应通 过预热调整Ms 点附近的冷却速度。
6）预热温度预热的主要目的是防止冷裂发生，对改善组织无明显效果。
但为了防止在高温 阶段冷速过低而产生脆性的混合组织，预热温度不宜过高，一般不超过 条件允许时，采用“低温预热+后热”或“不预热只后热”。
常用的预热温度对照表7）焊后热处理一般不进行焊后热处理，原因:A.有些钢种对消除应力裂纹比较敏感;B.退火冷速低，降低韧性。
下列情况之一，可进行消除应力退火处理:1. 钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求;选用焊 200 C 。
2. 焊后需进行高精度加工，结构要求保证尺寸稳定;3. 钢材对应力腐蚀敏感。
注意：为保证退火后的强度和韧性，消除应力处理的温度应该低于母材焊前回火温度30 C左右。
焊接接头疲劳强度的研究焊接作为高效的连接组装工艺之一，通常对一个产品的质量起着决定性的作用。
研究和实践表明；焊接结构经常不断发生断裂事故，其中90%为疲劳失效, 焊接接头的疲劳破坏一般起裂于焊接接头的焊趾部位，如果能改善焊趾处疲劳裂纹的起裂性能，将有效地提高焊接结构的疲劳强度。
因此提高和改善焊接接头疲劳强度具有极大的潜在经济效益和社会效益。
近年来，疲劳方面的研究虽而且新材料、新已取得了很大的成绩，但焊接结构疲劳断裂事故仍不断发生工艺的不断出现将产生许多疲劳强度的新问题。
1焊接结构疲劳失效的原因分析从我国近几年的研究发现，造成焊接接头疲劳断裂的原因主要有以下5方(A) 客观上讲，焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材，而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系，这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素。
(B) 早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，造成焊接接头形式和结构不合理。
(C) 技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其他金属结构的疲劳设计准则与结构形式。
(D)盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大。
(E)对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
3影响焊接结构疲劳强度的主要因素影响焊接接头疲劳强度的因素主要有以下两大类(A)影响母材疲劳强度的因素(几何不连续性、表面状态、载荷及介质条件)。
（B）焊接结构自身的特点（近缝区组织的改变，残余应力）3. 1静载强度对母材疲劳强度的影响对于焊接结构来说，焊接接头的疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系,也就是说只要焊接接头的细节一样，高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的，具有同样的疲劳强度曲线（S -N曲线）,这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头形式。
Maddox的研究结果表明：材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响，但影响并不大。
3. 2应力集中对疲劳强度的影响3. 2. 1 接头类型的影响影响焊接接头几何不连续性的因素，都将影响应力集中和疲劳强度。
(A) 接头形式：对接、搭接、丁字和十字接头。
在接头部位由于传力线受到干因而发生应力集中现象。
(B) 母材的厚度。
(C) 焊后余咼。
(D) 母材与焊缝金属的过渡角。
(E) 焊接缺陷：裂纹、咬边、未焊透、未熔合、夹渣等。
减小、避免接头的几何不连续，降低应力集中，有利于提高接头的疲劳强度。
3. 2. 2 焊缝形状的影响无论是何种接头形式，它们都是由2种焊缝连接的，对接焊缝和角焊缝。
焊缝形状不同，其应力集中系数也不相同，因而疲劳强度具有较大的分散性。
（1）对接焊缝的形状对接头的疲劳强度影响最大A.过渡角的影响Yamaguchi等人发现疲劳强度和基本金属与焊缝金属之间过渡角（外钝角）有很大关系。
焊缝宽度W和高度h变化,但h/ W比值保持不变,疲劳强度也保持不变；但如果W呆持不变,h增加则接头疲劳强度降低。
B.焊缝过渡半径的影响Sander等人的研究结果表明焊缝过渡半径同样对接头疲劳强度具有重要影响即过渡半径增加（过渡角保持不变），疲劳强度增加。
（2）角焊缝的形状对于接头的疲劳强度也有较大的影响当单个焊缝的计算厚度a与板厚B之比a/Bv 0. 6~0. 7时，一般断裂于焊缝；当a/ B > 0. 7 时，一般断于基本金属。
因此研究者提出了极限焊脚尺寸的概念：S= 0. 85B （ S为焊脚尺寸）。
可见纵使焊脚尺寸达到板厚时（15 mm）,仍可得焊缝处的断裂结果。
3. 2. 3 焊接缺陷的影响焊趾部位存在着大量不同类型的缺陷，导致疲劳裂纹早期开裂，使母材的疲劳强度急剧下降（下降到80%）。
焊接缺陷大体上可分为两大类：面状缺陷（如裂纹等）和体积型缺陷（气孔、夹渣等），它们的影响程度是不同的，同时焊接缺陷对接头疲劳强度的影响与缺陷的种类、方向和位置有关。
（1）裂纹焊接中的裂纹，如冷、热裂纹，除伴有具有脆性的组织结构外，是严重的应力集中源，它可大幅度降低结构或接头的疲劳强度。
早期的研究已表明，在宽60 mm厚12. 7 mm的低碳钢对接接头试样中，在焊缝中具有长25 mm深5. 2 mm的裂纹时（它们约占试样横截面积的10%）,在交变载荷条件下，其2 *106 循环寿命的疲劳强度大约降低了55%~ 65%⑵未焊透其主要影响是削弱截面积和引起应力集中。
以削弱面积10%寸的疲劳寿命与未含有该类缺陷的试验结果相比,其疲劳强度可降低15% ~ 25%。
(3) 气孔气孔为体积缺陷，Harris on 对前人的有关试验结果进行了分析总结疲劳强度下降主要是由于气孔减少了截面积尺寸造成，它们之间有一定的线性关系。
但是一些研究表明，当采用机加工方法加工试样表面，使气孔处于表面上,或刚好位于表面下方时，气孔的不利影响加大，它将作为应力集中源起作用而成为疲劳裂纹的起裂点。
这说明气孔的位置比其尺寸对接头疲劳强度影响更大，表面或表层下气孔具有最不利影响。
(4) 夹渣IIW(国际焊接学会)的有关研究报告指明：作为体积型缺陷,夹渣比气孔对接头疲劳强度影响要大。
通过上述介绍可见焊接缺陷对接头疲劳强度的影响，不但与缺陷尺寸有关，而且还决定于其他因素，如表面缺陷比内部缺陷影响大，与作用力方向垂直的面状缺陷的影响比其他方向的大；位于残余拉应力区内的缺陷的影响比在残余压应力区的大；位于应力集中区的缺陷(如焊缝趾部裂纹)比在均匀应力场中同样缺陷影响大。
3. 3焊接残余应力对疲劳强度的影响焊接残余应力对接头疲劳强度的影响与疲劳载荷的应力循环特性有关，循环特性值较低时，影响比较大。
由于结构焊缝中存有达到材料屈服点的残余应力因此在常规施加应力循环作用的接头中，焊缝附近所承受的实际应力循环将是由材料的屈服点向下摆动，而不管其原始作用的循环特征如何。
例如标称应力循环为+ S1 ~ - S2,则其应力范围应为S1+ S2。
但接头中的实际应力循环范围将是由Sy(屈服点的应力幅)到Sy - ( S1 + S 2) 。
这一点在研究焊接接头疲劳强度时是非常重要的，它导致了一些设计规范以应力范围代替了循环特征此外，在试验过程中，试件的尺寸大小、加载方式、应力循环比、载荷谱也对疲劳强度有很大的影响。