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1、七中碳鋼熱軋鋼的焊接概要表3-10焊接常用中碳鋼的力學(xué)性能牌號(hào)力學(xué)性能屈服點(diǎn)σs/MPa抗拉強(qiáng)度σb/MPa伸長(zhǎng)率δ5(%)收縮率ψ(%)沖擊吸收功(J)30≥295≥490≥21≥506335≥315≥530≥20≥455545≥355≥600≥16≥403955≥380≥645≥13≥35-ZG270-500≥270≥500≥18≥2522ZG310-570≥310≥570≥15≥2115ZG340-640≥340≥640≥10≥1810二、中碳鋼的焊接性分析中碳鋼ω(C)范圍為0.30%~0.60%。按IIW計(jì)算的碳當(dāng)量在0.40~080%之間,當(dāng)ω(C)接近0
2、.30%而ω(Mn)不高的Q275、30、30Mn鋼,焊接性良好。隨著ω(C)的增加,焊接性逐漸變差。冷裂紋熱影響區(qū)可能產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織,使其強(qiáng)度提高、脆化和硬化,冷裂紋敏感性增大。當(dāng)焊接材料和焊接過(guò)程控制不好,焊縫擴(kuò)散氫含量較大時(shí),焊縫也開(kāi)裂。主要帶來(lái)的問(wèn)題:熱裂紋隨著碳含量的增加,增加了焊縫中的S、P偏析,焊縫中的熱裂紋傾向增大,特別是雜質(zhì)硫控制不嚴(yán)時(shí),更顯示出來(lái)。這種熱裂紋在弧坑處更為敏感。氣孔焊接時(shí),因熔化母材中的碳進(jìn)入熔池,導(dǎo)致焊縫金屬碳含量增加,也增加了氣孔(CO)的敏感性。熱影響區(qū)軟化焊前經(jīng)過(guò)淬火處理的中碳鋼零件,在熱影響區(qū)可能出現(xiàn)回火軟化現(xiàn)象。有時(shí)
3、為了提高中碳鋼耐磨或耐蝕性能,在表面堆焊一層高合金層。此時(shí)應(yīng)防止堆焊層與基體成分差異過(guò)大在熔合區(qū)產(chǎn)生過(guò)多的合金馬氏體組織,易造成該區(qū)冷裂紋或產(chǎn)生剝離。對(duì)于中碳鋼鑄鋼件,焊接修復(fù)時(shí),應(yīng)防止焊接冷裂紋或修復(fù)部位焊接殘余應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致開(kāi)裂。三、中碳鋼的焊接工藝(一)焊接方法的選擇常用方法中碳鋼焊接性較差,大都用于制造機(jī)械零件,焊接方法應(yīng)選用焊接熱輸入易控制,且較小的焊接方法,如焊條電弧焊,CO2氣體保護(hù)焊、氬弧焊等。電渣焊與埋弧焊相比,由于電渣焊渣池對(duì)焊件良好的預(yù)熱作用,以及冷卻速度極慢的特點(diǎn),更適宜于中碳鋼的焊接。如焊絲-焊劑組合選配恰當(dāng),焊接工藝參數(shù)合適,則焊縫及熱影響
4、區(qū)不至于出現(xiàn)淬硬組織,焊后產(chǎn)生冷裂紋的傾向也小。缺點(diǎn)是只適合于厚板長(zhǎng)直焊縫,且焊后應(yīng)進(jìn)行正火熱處理以細(xì)化晶粒,如大型齒輪毛坯、電機(jī)座、壓力機(jī)機(jī)架、壓力機(jī)壓輥、大型油壓機(jī)支柱和柱體的焊接,用電渣焊能減少制造時(shí)間,節(jié)省焊劑消耗。埋弧焊不推薦使用埋弧焊。如必須使用,也只限于ω(C)<0.40%的中碳鋼中薄板,如含碳量處于下限的35鋼(W(C)0.32%~0.40%)及30鋼(ω(C)0.27%~0.35%)。選用低碳優(yōu)質(zhì)焊絲H08A、H08E、H08MnA配硅鈣型燒結(jié)焊劑SJ301、SJ302,焊前應(yīng)預(yù)熱到150℃。焊后立即進(jìn)行消除應(yīng)力處理或去氫處理。(二)焊接材料的選擇盡
5、量采用低氫型焊接材料應(yīng)盡量選用抗裂性好的低氫型焊條,因熔敷金屬擴(kuò)散氫量少,去硫能力強(qiáng),故熔敷金屬塑性、韌性良好,抗裂性好。如果選用非低氫型焊條,如鈦鐵礦型或鈦鈣型焊條進(jìn)行焊接,必須采取嚴(yán)格的工藝措施配合,如控制預(yù)熱溫度、減少母材熔合比等,才能獲得滿意的結(jié)果。特殊情況下選擇焊接材料如母材不允許預(yù)熱時(shí),可選用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條焊接,焊縫金屬為奧氏體組織,塑性好,可減少焊接接頭應(yīng)力,避免熱影響區(qū)冷裂紋的產(chǎn)生。用于中碳鋼焊接的鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E308-16(A102)、E308-15(A107)、E309-16(A302)、E309-15(A307)、E310-16(
6、A402)、E310-15(A407)等。焊縫金屬與母材強(qiáng)度匹配要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度時(shí),應(yīng)選用強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)?shù)牡蜌鋲A性焊條;在不要求等強(qiáng)度時(shí),可選用強(qiáng)度級(jí)別低于母材的低氫堿性焊條,例如焊接母材為490MPa的鋼,可選用E4316、E4315焊條??紤]焊前狀態(tài)熱處理前即退火狀態(tài)下焊接,選用焊條必須使焊縫金屬成分與母材相近,以使焊后經(jīng)熱處理的焊縫金屬達(dá)到與母材相同的性能;如在熱處理后(一般為調(diào)質(zhì)處理)的部件上焊接,則必須選用低氫堿性焊條,采取相應(yīng)工藝措施,以防止裂紋和減少熱影響區(qū)的軟化。(三)焊接工藝要點(diǎn)預(yù)熱中碳鋼焊接需要預(yù)熱,控制層間溫度(一般不能低于預(yù)熱溫度),以降
7、低焊縫金屬和熱影響區(qū)的冷卻速度,抑制馬氏體的形成,提高焊接接頭的塑性,減小殘余應(yīng)力。預(yù)熱溫度取決于碳當(dāng)量、母村厚度、結(jié)構(gòu)剛度、焊條類型和工藝方法。如表3-6焊后熱處理焊后最好立即消除應(yīng)力熱處理,至少應(yīng)在焊件冷卻到預(yù)熱溫度或?qū)娱g溫度之前進(jìn)行,消除應(yīng)力回火溫度一般為600~650℃,焊件在爐中加熱和冷卻應(yīng)平緩,以減少截面厚度方向的溫度梯度。工藝措施降低母材熔合比(U形坡口),減小熱輸入,降低冷卻速度(細(xì)焊條,小電流,多層焊等),焊件置于立焊或半立焊位置,焊條作橫向擺動(dòng),其幅度取焊條直徑的5~8倍。冶金保護(hù)焊接中碳鋼采用J507焊條,當(dāng)焊接沸騰鋼時(shí),加入含