调质钢的焊接性

碳的质量分数不超过％，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 50-100 100-150
16-19 100-150 150-200
19-22 100-150 150-200
22-25 150-200 200-250
25-35 150-200 200-250
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。

焊接低碳调质钢推荐用的焊接材料
钢号手弧焊焊条(熔化极气体保护焊)焊丝保护气体％
HQ70A CO2
HQ70B 或
E7015 H08Mn2NiMo Ar+CO220
15MnMoVN 或
15MnMoVNRE Ar+O21-2
15MnMoVNRE(QJ-70) E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+CO220
14MnMoNbB E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+O21-2
(3)焊接技术—为避免过度损伤热影响区的韧性,应避免使用过大的线能量,因此,不推荐使用大直径的焊条或焊丝。

只要可能，应采用多层小焊道焊缝,最好采用窄焊道，而不采用横向摆动的运条技术。

(4)焊后热处理—大多数低碳调质钢的焊接构件都是在焊态下使用，只有在下述条件下才进行焊后热处理：
1)焊后或冷加工后的韧性过低。

2)焊后需进行高精度加工，要求保证结构尺寸的稳定性。

3)焊接结构承受应力腐蚀。

焊后热处理的温度必须低于母材调质处理的回火温度。

碳的质量分数量较高(含碳量，并加入适量合金元素(Mn、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等)以保证钢的淬透性，再通过调质处理以获得综合性能较好的高强钢称为中碳调质钢，常用牌号有：30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoV A、35CrMoA、35CrMoV A、34CrNi13MoA、40CrNiMoA等。

中碳调质钢的屈服点可达到880-1176Mpa，但焊接性较差，主要表现在：
(1)焊接热影响区的脆化和软化—首先，由于中碳调质钢的含碳量高、合金元素多，钢的淬硬倾向大，在热影响区的淬火区会产生大量的马氏体，导致严重脆化。

其次，热影响区被加热到超过调质处理时回火温度的区域，将出现强度、硬度低于母材的软化区。

(2)裂纹倾向严重--中碳调质钢的淬硬倾向大,热影响区产生的马氏体组织,增大了焊接接头的冷裂倾向。

此外，中碳调质钢的碳及合金元素含量高，熔池的结晶温度区间大，偏析严重，因而具有较大的热裂纹敏感性。

中碳调质钢的焊接工艺
常用的各种熔焊方法,都可以适用焊接中碳调质钢。

(1)预热及后热—除了拘束度小、构造简单的薄壳结构不用预热外，中碳调质钢都应采取焊前预热和后热措施，预热温度约为200-350C，后热温度为300C左右。

如果焊后不能及时进行调质处理，则必需在焊后及时进行中间热处理，即在等于或高于预热温度下进行保温一段时间的热处理，如低温回火或650-680C高温回火。

若焊件焊前处于调质状态，其预热温度、层间温度及热处理温度都应比母材淬火后的回火温度低50C。

进行局部预热时，应在焊缝两侧各100mm范围内均匀加热。

(2)焊接材料—为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝，焊丝中的碳的质量分数应控制在％以内，最高不超过％，并且控制硫、磷的质量分数应小于。

焊接中碳调质钢焊条的选用,见表，表中HTJ-1及HTJ-4焊条涂料只起稳弧作用，焊缝金属的力学性能和抗裂性较差，只适用于受力小、待焊处可达性不好及要求变形小的30CrMnSiA钢薄板的焊接。

焊接中碳调质钢的焊条选用
焊条牌号焊芯直径焊接钢种
HTJ-4(钛型) H08A 25CrMnSiA
HTJ-1(钛型) H18CrMoA 30CrMnSiA
HTJ-2(低氢型) H18CrMoA 30CrMnSiA
40CrMnSiMoV A
HTJ-3(低氢型) H18CrMoA 25CrMnSiA
30CrMnSiA
30CrMnSiNi2A
40CrMnSiMoV A
HTB-3(低氢型) H1Cr19Ni11Si14ALTi 30CrMnSiA
以下焊条是焊接己调质过的中碳调质钢材料
焊条牌号焊芯直径焊接钢种
HTG-1,2 (低氢型) HGH30,41 25CrMnSiA
30CrMnSiA
30CrMnSiNi2A
A507(低氢型) E1-16-25Mo6N-15 30CrMnSiA
A502(钛钙型) E1-16-25Mo6N-16 30CrMnSiA
HT—航空焊条、J—结构钢焊条、G—高温合金焊条、A—不锈钢焊条
(3)焊接线能量--中碳调质钢宜用小线能量焊接，以有利于减少淬火区的高温停留时间，降低奥氏体的晶粒长大，从而降低淬火区的脆化程度。

焊接接头的焊后热处理---资料内容来源于<电焊工基本技术>
焊后热处理是把焊件整体或局部(焊接接头)均匀地加热到一定温度、保温一段时间、然后冷却的过程。

通过焊后热处理可以达到下述目的：
其一，改善焊接接头的组织和性能,使淬硬区软化,降低硬度,提高冲击韧性和蠕变极限,防止焊接结构的脆性坡破坏。

其二，使焊接残余应力松弛，防止产生延迟裂纹，提高焊件的可靠性和寿命。

其三，提高焊件接头的抗腐蚀性能。

焊后热处理常用的方法有高温回火、正火及提高铬镍不锈钢耐腐蚀性能的固熔处理。

焊后回火可以消除焊接残余应力、稳定组织，同时可使焊缝和热影响区中的氢及时逸出。

对于强度较高、淬硬倾向较大的焊接接头，焊后回火还能起到提高塑性和韧性的作用。

正火用来改善钢的组织、细化晶粒和均匀化学成分，从而提高焊接接头的各种机械性能。

固熔处理是将铬镍不锈钢加热至920-1150C，并以较快的速度冷却，从而消除晶间腐蚀，使焊接接头耐腐蚀性能提高，固熔处理一般是整体均匀加热，而不采用局部加热方法。

为了消除焊接残余应力，改善焊接接头或整个焊接结构的性能，最有效的措施是对焊件进行焊后热处理，焊后热处理方法热处理规范，应根据结构材料、焊缝化学成分和焊件的用途来选择。

在300C以下的回火称为低温回火。

低温回火适用于预先经过淬为和回为的具有较高硬度构件的焊后热处理。

其目的是防上产生裂纹。

低温回火不能降底原有的硬度,不能改善加工性能，不会引起结构的变形,也不能防止结构在使用中发生变形。

将碳钢和低合金钢在400C左右回火,称为中温回火。

回火温度为500-650C，称为高温回火。

高温回火和中温回火，主要用来提高焊接接头的冲击韧性和消除焊接残余应力，也可以降低焊缝硬度，改善机械加工性能。

高温回火和中温回火时，其结构可能会发生变形，对于精加工后的结构不宜采用。

单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊缝，可以达到部分消除残余应力和去氢的目的。

对于重要结构，要求提高焊接接头的塑性和韧性时，必须采用先正火随后立即高温回火的热处理方法，既能消除内应力和改善接头组织，又能提高接头的韧性和疲劳强度。

焊接结构几种常用材料的焊后热处理规范见表。

焊后热处理保温时间，一般根据板厚按表确定，但最短不小于30分钟，最长不应超过3小时。

几种常用材料的焊后热处理规范
1>厚度指焊件的最大厚度
2>消除内应力的保温时间按接头最大厚度计算
3>碳钢焊后消除内应力温度可略低于550C，但保温时间应延长
钢材牌号需要热处理焊件的厚度温度保温时间
16Mn,16MnCu >=30 550-650 3-4
15MnV,15MnTi >=30 600-650 3-4
15MnVN >=30 600-650 3-4
15MnTiCu
14MnMoV,18MnMoNb >=30 620-680 4-5
局部热处理时，加热区的宽度，从焊缝中心至每侧不小于焊缝宽度的3倍，而且随着加热方向的不同，有效加热宽度也不相同。

加热和冷却速度不宜过快，应力求焊件内外壁温度均匀，其温差不大于50C，对于厚壁容器其加热和冷却速度一般为50-150C/h。