文档介绍：热轧及正火钢焊接性分析
华侨大学
热轧及正火钢焊接性分析
热轧及正火钢的焊接性分析
钢材的焊接性主要取决于化学成分。焊接性通常表现为二方面的问题:一是焊接引起的缺陷,裂纹问题;二是焊接时材料性能的变化,脆化问题。
(一)焊缝中的热裂纹
热轧、正火钢从成分来看,一般含碳量较低,含锰量较高,在正常情况下焊接不会出现热裂纹,但当材料成分不合格或严重偏析使局部C、S含量过高,可能会出现热裂纹。在这种情况下就要从工艺上设法改善,采用低碳焊丝和含硅焊剂,以减低焊缝中的含碳量和提高焊缝中的含锰量,解决热裂纹问题。
热轧及正火钢焊接性分析
(二)冷裂纹
焊接中存在的主要问题,从材料本身考虑,淬硬组织是引起冷裂纹的决定因素,因此焊接时能否形成对氢致裂纹敏感的淬硬组织是评定材料焊接性的重要指标。
1、淬硬倾向与冷裂纹敏感性的关系
不同成分钢材的冷裂纹敏感性,可以通过反映钢材焊接热影响区淬硬倾向的模拟焊接热影响区连续冷却转变( T )曲线来进行分析比较。
热轧及正火钢焊接性分析
(1)热轧钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性
热轧钢的含碳量并不高,但含有少量的合金元素,其淬硬倾向比低碳钢要大些。但冷裂纹敏感性不大。T图如图8-1所示。
(2)正火钢的淬硬倾向与冷裂纹敏感性
正火钢的合金元素含量大于热轧钢,强度级别越高,淬硬倾向增大,冷裂倾向增大。
冷裂纹敏感性一般随强度的提高而增加。如15MnVN与18MnMoNb相比,18MnMoNb的冷裂纹敏感性就大,T图的位置有关(如图8-2)。
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图8-1 16Mn钢和低碳钢的连续冷却曲线(T)
a) 16Mn钢 b) 低碳钢
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图8-2 15MnVN和18MnMoNb的连续冷却曲线(T)
a)15MnVN b) 18MnMoNb
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2、碳当量与冷裂纹敏感性的关系
淬硬倾向取决与钢的化学成分,其中以碳的作用最明显,因此可以通过年一些经验性的碳当量公式来粗略的估计和对比不同钢材的冷裂纹敏感性。
国际焊接学会的碳当量公式:
日本常用的碳当量公式:
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2、碳当量与冷裂纹敏感性的关系
CE和 Ceq适用于含碳量较高的钢(C≥%)以及抗拉强度在400~700MPa的钢材;CE ≤%无淬硬倾向,焊接性好; CE= % ~%淬硬。
对于含碳量较低的钢(C≤%)以及抗拉强度在400~900MPa的钢材则用 Pcm更合适。
淬硬倾向严重的钢,例如 18MnMoNb,焊接时要严格控制线能量、采取预热和焊后热处理等工艺。
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3、热影响区最高硬度值与冷裂纹敏感性的关系
热影响区的最高硬度是评定钢材淬硬倾向的一个简便办法,最高硬度允许值就是刚好不出现冷裂纹的临界硬度值。
图8-3 热影响区最高硬度与裂纹率的关系
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(三)再热裂纹
从钢材的化学成分考虑,热轧钢中由于不含强碳化物形成元素,对再热裂纹不敏感,因此在焊接后消除应力处理时不会产生再热裂纹。正火钢中一些含有强碳化物形成元素的钢材也不一定会产生再热裂纹,这与合金系统有很大的关系,同时可以采取提高预热温度或焊接后立即后热等措施来防止再热裂纹的产生。