调质钢焊接资料讲解
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§3—2 低碳调质钢焊接
低碳调质钢 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18% 强化机理：相变强化（调质处理〕 屈服强度：为490MPa ～980MPa 合金系 ：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素： Mn、Ni、Cr（<1.6%）、Mo 辅合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 热处理状态：淬火＋回火，低碳马氏体或下贝氏体， 综 合机械性能好 典型钢种：14MnMoVN、HT60~HT80、HY80～ 2H020Y/5/16 30
线能量越大，过热区晶粒粗大，晶界熔化严重，晶界面积减少，容易 形成液态薄膜，液化裂纹敏感性增大
熔池凹度越大，敏感性大
预防液化裂纹措施：
（1）Ni高时，控制C、S含量，提高Mn/S比；
（2）小q；
（3）控制熔池形状，减小凹度。
2020/5/6
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2.过热区脆化
原因:冷速较低时， F首先析出后剩余的奥氏体富碳，这部分高碳A在 继续冷却时将转变为高碳的M或B。这种由F、高碳M和高碳B组成的 混合组织使过热区严重脆化。 预防：提高冷却速度 ，避免或尽可能减少先共析F的析出 但过分提高冷速也会使塑性降低或产生冷裂纹
2020/5/6
低碳调质钢中由于含有较多固C、N的元素，一般不出现热应变脆化。
3.HAZ软化
软化： 热影响区的强度低于母材焊前强度的现象。 软化部位：加热温度为t回—Ac1之间的区域
母材的强度越高，软化越显著 调质处理的回火温度越低，软化区越宽 焊接热源越不集中，软化区越宽 焊接E越大、预热温度过高，软化加重
上一级
一、焊接性分析
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
过热区脆化 HAZ软化 裂纹
2020/5/6
上一级
1.裂纹
（1）热裂纹
A、结晶裂纹：C低、Mn高，S、P控制严， Mn/S高，敏感性小
B、HAZ液化裂纹：
在高Ni、低Mn的低合金高强钢中出现，其产生与Mn/S有关，C高， 要求Mn/S高；
焊缝与母材交界处平滑过渡。 切割：切割边缘的硬化层，要通过加热或机械加工消除 。板厚
<100mm 时，切割前不需预热；板厚≥100mm，应进行100～150℃ 预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。
2020/5/6
3、焊接方法 为使调质状态的钢焊后的软化降到最低程度，应采用热源
比较集中的焊接方法。 （1）σs≤980MPa的钢，可用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极或 熔化极气体保护焊等方法焊接； （2）686MPa≤σs≤980MPa的钢最好用熔化极气体保护焊； （3）σs≥980Mpa的钢（如10Ni-Cr-Mo-Co等），则必须 采用钨极氩弧焊或电子束焊等方法。采用大焊接热输入的焊 接方法（如多丝埋弧焊或电渣焊）时，焊后必须进行调质处 理。
尽量采用多层多道焊。
2020/5/6
2020/5/6
6、预热
目的主要是防止冷裂，预热温度不宜过高，一般不超过200℃ ，预热 温度过高，高温冷却速度小易产生脆性组织；
条件允许，采用低温预热+后热或不预热只后热
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 下列情况之一者可进行消除应力退火处理： A、钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求。 B、焊后需进行高精度加工，结构要求保持尺寸稳定。 C、钢材对应力腐蚀敏感。工作介质又有导致应力腐蚀开裂的可能。
但也不是冷速越高越好，过分提高冷速可能使塑性下降并导致冷裂纹 产生，对强度级别高的钢都存在一个韧性最佳的冷却时间t8/5，此时对 应的组织为M+B下（10-30%）；
低合金调质钢当含Ni较高时，形成的高Ni马氏体（甚至上B）都有很 高的韧性，因此，增加钢中的含Ni量能改善近缝区的韧性
2wk.baidu.com20/5/6
为保证退火后强度和韧性，消除应力处理的温度应低于母材焊前回火温度30℃左右
2020/5/6
2020/5/6
WCF62钢焊接
生产：940℃水淬十630℃回火。为了保证母材性能在制造过程中不下降， 不允许采用热弯、热卷成形，矫正的加热温度不得超过焊前回火温度。 焊接方法：一般用焊条电弧焊、CO2或Ar+20％CO2气体保护电弧焊。 焊接材料：焊条选用E60l5-G型，如J607RH等。焊条烘焙温度400℃×1h， 烘后应立即放人低温干燥保温筒内，随用随取。在保温筒内存放时间不应 超过4h。气体保护焊焊丝为H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊丝。保 护气体的纯度及含水量应严加控制，CO2气体应符合GB6052中规定的I级 或II级1类气体的要求。
2020/5/6
4、焊接材料
一般采用等强原则，在接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选 用强度略低的填充金属，焊前须严格烘干焊材。（具体见表3-19）
5、焊接线能量E
矛盾： M转变时冷却速度v小 t8/5之间的冷却速度v大
为了防止热影响区脆化和产生冷裂纹，所选线能量应保证冷却速度在 最佳范围内。 实际生产：首先通过试验确定所焊钢材保证韧性的最大线能量，然后根 据用此线能量焊接时的冷裂倾向确定是否需要预热。
成分：
2020/5/6
焊接线能量：在E为17—25kJ／cm时韧性最高；超过25kJ／cm，且低 于17 kJ／cm时，韧性下降幅度不大，超过50 kJ／cm时，则韧性明显下 降。因此，最佳线能量为17—25 kJ／cm，允许线能量为10一40 kJ／ cm。 预热温度：与[H]有关，当焊条经400℃烘干，[H]＜2m1／100g时可不 进行预热。板厚较大或母材CE（或Pcm）偏高时，应进行50℃的预热。 热处理：一般焊后不得进行热处理。当δ>36 mm时，要求进行消除应力 退火。退火温度应低于焊前回火温度，若超过回火温度强度将明显下降。 综合考虑保证性能及防止消除应力裂纹，退火温度应选在550一580℃之 间，保温时间为δ/25（mm）h，加热速度在300℃以上时不超过120℃ ／h，保温后随炉冷至300℃后再出炉空冷。 为了防止消除应力裂纹，可采用以下措施： A、降低消除应力退火温度。 B、控制母材中V、B的含量。 C、适当预热（＞100℃）。 D、20焊20/5后/6 及时进行200℃ x（0.5-1）h后热。
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二、低碳调质钢焊接工艺
1、主要依据 A、M转变速度不能太快，以便M能进行“自回火”； B、t8/5之间的冷却速度大于产生脆性组织的临界速度。
2、接头与坡口形式设计 为降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。 对强度较高的低碳调质钢无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求
低碳调质钢 碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18% 强化机理：相变强化（调质处理〕 屈服强度：为490MPa ～980MPa 合金系 ：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系 主合金化元素： Mn、Ni、Cr（<1.6%）、Mo 辅合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu 热处理状态：淬火＋回火，低碳马氏体或下贝氏体， 综 合机械性能好 典型钢种：14MnMoVN、HT60~HT80、HY80～ 2H020Y/5/16 30
线能量越大，过热区晶粒粗大，晶界熔化严重，晶界面积减少，容易 形成液态薄膜，液化裂纹敏感性增大
熔池凹度越大，敏感性大
预防液化裂纹措施：
（1）Ni高时，控制C、S含量，提高Mn/S比；
（2）小q；
（3）控制熔池形状，减小凹度。
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2.过热区脆化
原因:冷速较低时， F首先析出后剩余的奥氏体富碳，这部分高碳A在 继续冷却时将转变为高碳的M或B。这种由F、高碳M和高碳B组成的 混合组织使过热区严重脆化。 预防：提高冷却速度 ，避免或尽可能减少先共析F的析出 但过分提高冷速也会使塑性降低或产生冷裂纹
2020/5/6
低碳调质钢中由于含有较多固C、N的元素，一般不出现热应变脆化。
3.HAZ软化
软化： 热影响区的强度低于母材焊前强度的现象。 软化部位：加热温度为t回—Ac1之间的区域
母材的强度越高，软化越显著 调质处理的回火温度越低，软化区越宽 焊接热源越不集中，软化区越宽 焊接E越大、预热温度过高，软化加重
上一级
一、焊接性分析
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
过热区脆化 HAZ软化 裂纹
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上一级
1.裂纹
（1）热裂纹
A、结晶裂纹：C低、Mn高，S、P控制严， Mn/S高，敏感性小
B、HAZ液化裂纹：
在高Ni、低Mn的低合金高强钢中出现，其产生与Mn/S有关，C高， 要求Mn/S高；
焊缝与母材交界处平滑过渡。 切割：切割边缘的硬化层，要通过加热或机械加工消除 。板厚
<100mm 时，切割前不需预热；板厚≥100mm，应进行100～150℃ 预热。强度等级较高的钢，最好用机械切割或等离子弧切割。
2020/5/6
3、焊接方法 为使调质状态的钢焊后的软化降到最低程度，应采用热源
比较集中的焊接方法。 （1）σs≤980MPa的钢，可用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极或 熔化极气体保护焊等方法焊接； （2）686MPa≤σs≤980MPa的钢最好用熔化极气体保护焊； （3）σs≥980Mpa的钢（如10Ni-Cr-Mo-Co等），则必须 采用钨极氩弧焊或电子束焊等方法。采用大焊接热输入的焊 接方法（如多丝埋弧焊或电渣焊）时，焊后必须进行调质处 理。
尽量采用多层多道焊。
2020/5/6
2020/5/6
6、预热
目的主要是防止冷裂，预热温度不宜过高，一般不超过200℃ ，预热 温度过高，高温冷却速度小易产生脆性组织；
条件允许，采用低温预热+后热或不预热只后热
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 下列情况之一者可进行消除应力退火处理： A、钢材在焊后或冷变形加工后，韧性达不到要求。 B、焊后需进行高精度加工，结构要求保持尺寸稳定。 C、钢材对应力腐蚀敏感。工作介质又有导致应力腐蚀开裂的可能。
但也不是冷速越高越好，过分提高冷速可能使塑性下降并导致冷裂纹 产生，对强度级别高的钢都存在一个韧性最佳的冷却时间t8/5，此时对 应的组织为M+B下（10-30%）；
低合金调质钢当含Ni较高时，形成的高Ni马氏体（甚至上B）都有很 高的韧性，因此，增加钢中的含Ni量能改善近缝区的韧性
2wk.baidu.com20/5/6
为保证退火后强度和韧性，消除应力处理的温度应低于母材焊前回火温度30℃左右
2020/5/6
2020/5/6
WCF62钢焊接
生产：940℃水淬十630℃回火。为了保证母材性能在制造过程中不下降， 不允许采用热弯、热卷成形，矫正的加热温度不得超过焊前回火温度。 焊接方法：一般用焊条电弧焊、CO2或Ar+20％CO2气体保护电弧焊。 焊接材料：焊条选用E60l5-G型，如J607RH等。焊条烘焙温度400℃×1h， 烘后应立即放人低温干燥保温筒内，随用随取。在保温筒内存放时间不应 超过4h。气体保护焊焊丝为H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊丝。保 护气体的纯度及含水量应严加控制，CO2气体应符合GB6052中规定的I级 或II级1类气体的要求。
2020/5/6
4、焊接材料
一般采用等强原则，在接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选 用强度略低的填充金属，焊前须严格烘干焊材。（具体见表3-19）
5、焊接线能量E
矛盾： M转变时冷却速度v小 t8/5之间的冷却速度v大
为了防止热影响区脆化和产生冷裂纹，所选线能量应保证冷却速度在 最佳范围内。 实际生产：首先通过试验确定所焊钢材保证韧性的最大线能量，然后根 据用此线能量焊接时的冷裂倾向确定是否需要预热。
成分：
2020/5/6
焊接线能量：在E为17—25kJ／cm时韧性最高；超过25kJ／cm，且低 于17 kJ／cm时，韧性下降幅度不大，超过50 kJ／cm时，则韧性明显下 降。因此，最佳线能量为17—25 kJ／cm，允许线能量为10一40 kJ／ cm。 预热温度：与[H]有关，当焊条经400℃烘干，[H]＜2m1／100g时可不 进行预热。板厚较大或母材CE（或Pcm）偏高时，应进行50℃的预热。 热处理：一般焊后不得进行热处理。当δ>36 mm时，要求进行消除应力 退火。退火温度应低于焊前回火温度，若超过回火温度强度将明显下降。 综合考虑保证性能及防止消除应力裂纹，退火温度应选在550一580℃之 间，保温时间为δ/25（mm）h，加热速度在300℃以上时不超过120℃ ／h，保温后随炉冷至300℃后再出炉空冷。 为了防止消除应力裂纹，可采用以下措施： A、降低消除应力退火温度。 B、控制母材中V、B的含量。 C、适当预热（＞100℃）。 D、20焊20/5后/6 及时进行200℃ x（0.5-1）h后热。
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二、低碳调质钢焊接工艺
1、主要依据 A、M转变速度不能太快，以便M能进行“自回火”； B、t8/5之间的冷却速度大于产生脆性组织的临界速度。
2、接头与坡口形式设计 为降低焊接应力，可采用双V形或双U形坡口。 对强度较高的低碳调质钢无论用何种形式的接头或坡口，都必须要求