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(中职)熔焊基础与金属材料焊接第七章电子教案.ppt

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(中职)熔焊基础与金属材料焊接第七章电子教案.ppt

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(中职)熔焊基础与金属材料焊接第七章电子教案
第七章低合金特殊用钢的焊接



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第七章低合金特殊用钢的焊接
特殊用钢又称专业用钢,是专用于某些特殊工作条件下的钢种的总称,按不同用途分类很多,常用于焊接结构制造的有低温用钢、珠光体耐热钢、低合金耐蚀钢等。
低温用钢主要用于制造在-20~-253℃低温下工作的设备,其韧脆转变温度低,具有良好的低温韧性。目前应用最多的是低碳的含镍钢,材料选用的主要依据是产品在工作温度下要求的韧度指标。
珠光体耐热钢主要用于制造工作温度在500~600℃范围内的设备,具有较好的高温强度和抗氧化能力。珠光体耐热钢的合金系统以Cr、Mo为基础,适当加入V、W、Nb、B等元素。根据化学成分和使用要求,可以进行各种热处理,焊后一般进行高温回火。
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第七章低合金特殊用钢的焊接
低合金耐蚀钢主要用于制造在大气、海水、石油北工产品等腐蚀介质中工作的各种设备,除要求钢材具有合格的力学性能外,还应对相应的介质有耐蚀能力。耐蚀钢的合金系统随工作介质与腐蚀形式的不同而变化。应用低合金耐蚀钢,可以有效地减少因海水、大气等介质的腐蚀而消耗的钢材,具有重大的经济意义。
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用于制造在-20~-253℃低温下工作的焊接结构的钢称为低温用钢。低温用钢的最主要的特点是在低温工作条件下,具有足够的韧性,并且钢材的脆性转变温度低于最低工作温度。低温钢主要是为了适应石油化工发展需要而发展起来的一种专用钢,它主要用于存储和运输各类液化气体,所以,低温钢必须具备的、最重要的性能是足够的低温
韧性和抗低温脆化能力。常用的低温钢及低温韧性见表7-1。
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低温钢按不同使用温度的最低温度分级为:-40℃、-50℃、-60℃、-70℃、80℃、-90℃、-100℃、-196℃、-253℃等九个级别;
低温钢按其化学成分和组织特点分为:第一类低温钢,合金元素总的质量分数<5%,其组织为铁素体加少量珠光体,是铁素体型低温钢,具有良好的焊接性,分别在-20~-100℃温度范围内使用。第二类低温钢,合金元素总质量分数为5%~10%,是中合金低碳马氏体型低温钢,典型钢种是9Ni钢,在-196℃低温下具有优良的低温韧性。第
三类低温钢,合金元素总质量分数>10%,其组织为奥氏体,钢中含有较高的奥氏体化合金元素和稳定奥氏体的合金元素,是高合金奥氏体型低温钢,在-196~-253℃的低温下仍保持相当高的韧性。
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低温钢按有无镍、铬元素可分为:①含Ni或含Ni、Cr元素的低温钢,-60℃、9Ni钢用于-196℃的低温条件下工作的焊接结构用钢。②无Ni或无Ni、Cr元素的低温钢,如16MnDR钢用于-40℃、09Mn2VR钢用于-70℃、06MnNb钢用于-90℃,20Mn23Al钢用于-1960C、15Mn26A14钢用于-253℃的低温条件下工作的焊接结构用钢。
按照合金元素的含量和组织特点,国产低温钢分为两大类:第一类是用于-40~-120℃的低温钢,这类钢的含碳量低,合金元素含量也不多,组织呈铁素体和少量珠光体,属于低碳低合金结构钢;第二类是用于-196~-253℃的低温钢,它是铁-锰-铝系统的单相奥氏体型钢,以热轧或固溶处理的状态供应。
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常见低温钢的种类和化学成分见表7-2。


这类钢实际上就是前面的热轧正火钢和低碳低合金调质钢。由于碳含量低,硫、磷又限制在较低的范围内,其淬硬倾向和冷裂倾向小,室温下焊接不易产生冷裂纹,板厚小于25mm时不需预热。板厚超过25mm或接头刚性拘束较大时,应考虑预热,但预热温度不要过高,否则热影响区晶粒长大,预热温度一般在100~150℃。当板厚大于16mm时,焊后往往要进行消除应力热处理。
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,虽然加入Ni提高了钢的淬透性,但由于含碳量低,冷裂纹倾向并不严重,焊接薄板时可以不预热;焊接厚板可进行100℃左右的预热。镍虽然提高钢对热裂纹的敏感性,但低温钢中对S、P控制很严,所以低镍低温用钢的热裂纹敏感性也不高。

如9Ni钢,其淬透性大,热影响区中加热温度超过临界点的部位,焊后总是得到淬火组织;但因为含碳量低,仍有较好的韧性。一般情况下,焊前不需预热,同时由于对S、P等杂质控制严格,热影响区也不会发生高温液化裂纹。
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但是,焊接9Ni钢时,须注意以下问题:
(1)焊接材料要匹配
所选用的焊接材料必须使焊缝金属具有与母材相近的低温韧性和线胀系数。若选用与9Ni钢成分相近的合金系统,焊缝金属的低温韧性将比母材低得多,除了因焊缝为铸造组织外,还和焊缝中含氧量有关。通常是采用镍基合金焊接材料,焊后焊缝为奥氏体组织,虽然强度较低,但低温韧性好,而且线胀系数与9Ni钢接近。
(2)磁偏吹现象
9Ni钢属强磁性材料,用直流电焊接时会产生磁偏吹现象。防止措施是避免接触强磁场、退磁、检测残留磁场,使其低于50A/m。也可选用适于交流焊接的镍基合金焊条。
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