焊接工藝制定與評(píng)定——3.合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接ContentsPage目錄頁3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能

3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類

3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.2熱軋及正火鋼的焊接

3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.2.3熱軋及正火鋼的焊接工藝3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能

3.3.2低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析3.3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)ContentsPage目錄頁—*—

3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

3.4.1中碳調(diào)質(zhì)鋼的成分和性能

3.4.2中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析3.4.3中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.5.1珠光體耐熱鋼的成分及性能

3.5.2珠光體耐熱鋼的焊接性分析3.5.3珠光體耐熱鋼的焊接工藝特點(diǎn)3.6低溫鋼的焊接3.6.1低溫鋼的成分及性能

3.6.2低溫鋼的焊接性分析

3.6.3低溫鋼的焊接工藝特點(diǎn)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能合金鋼指在煉鋼過程中有意識(shí)地加入一種或多種合金元素來改善鋼材性能。常用合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼

Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、B按合金元素總含量分：

低合金鋼，合金元素總含量＜5％

中合金鋼，合金元素總含量＝5％~10%

高合金鋼，合金元素總含量＞10％

強(qiáng)度高，韌性好，具有特殊的物理、化學(xué)性能，如耐熱性和耐蝕性等性能壓力容器、石油化工、橋梁、船舶等機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)應(yīng)用3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能強(qiáng)度：σs≥295MPa，高強(qiáng)鋼應(yīng)用：常規(guī)條件下要求能承受靜載和動(dòng)載的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)

主要性能是力學(xué)性能，合金元素的加入是為了保證足夠的塑性和韌性的前提下，獲得不同的強(qiáng)度等級(jí)，同時(shí)也可改善焊接性按用途和性能分：強(qiáng)度用鋼（高強(qiáng)鋼）和低中合金特殊用鋼1、強(qiáng)度用鋼強(qiáng)度用鋼3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能σb＜600MPaσb≥600MPa3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能熱軋鋼把鋼錠加熱到1300℃左右，經(jīng)熱軋成板材，然后空冷后即成熱軋鋼。鋼板軋制和冷卻后，再加熱到900℃附近，然后空冷。正火鋼調(diào)質(zhì)鋼軋制冷卻后再在900℃附近加熱后放入淬火設(shè)備中水淬然后在600℃左右回火處理。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能4）新發(fā)展鋼種新發(fā)展鋼種

微合金化控軋鋼、焊接無裂紋鋼（CF鋼）、抗層狀撕裂鋼（Z向鋼）、焊接大熱輸入鋼等。

主要用在嚴(yán)寒地區(qū)輸油管線、海上采油平臺(tái)、大型壓力容器、大型水輪機(jī)蝸殼和大跨度全焊接橋梁等工程中。表3-1國(guó)內(nèi)外常見的合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能

類型類別屈服點(diǎn)/MPa國(guó)內(nèi)外常用鋼牌號(hào)高強(qiáng)度鋼熱軋及正火鋼295～490Q295(Cu)、09Mn2Si、Q345(Cu)、Q390、Q390(Cu)、Q420、18MnMoNb、14MnMoV、WH530、X60、D36低碳調(diào)質(zhì)鋼490～98014MnMoVN、14MnMoNbB、WCF60、WCF62、HQ70、HQ80、HQ100、T-1、HY80、HY110中碳調(diào)質(zhì)鋼880～117635CrMoA、35CrMoVA、30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、40CrNiMoA、34CrNi3MoA特殊用鋼珠光體耐熱鋼265～64012CrMo、15CrMo、2.25Cr1Mo、12Cr1MoV、15Cr1Mo1V、12Cr5Mo、12Cr9Mo1、12Cr2MoWVB、12Cr3MoVSiTiB低溫鋼343～58509Mn2V、06AlCuNbN、2.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni低合金耐蝕鋼-12MnCuCr、09MnCuPTi、09CuPCrNi、12AlMoV、12AlMo、15Al3MoWTi3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能1.Q屈服點(diǎn)Q295屈服強(qiáng)度295MPa2.數(shù)字+合金元素+A/B/C/D（碳含量的萬分之幾）

X60：管線鋼WCF62：焊接無裂紋鋼HQ70、HQ80、HQ100、T-1、HY80、HY110：低碳調(diào)質(zhì)鋼18CrMoVA0.18%C優(yōu)質(zhì)A等級(jí)最低，D最高3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能1）熱軋及正火鋼高強(qiáng)鋼

σs=294~490MPa，在熱軋或正火狀態(tài)下使用，屬于非熱處理強(qiáng)化鋼。包括微合金化控軋鋼、抗層狀撕裂的Z向鋼等。應(yīng)用：常溫下工作的一些受力結(jié)構(gòu)，如壓力容器、動(dòng)力設(shè)備、工程機(jī)械、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)和管線等3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能2）低碳調(diào)質(zhì)鋼高強(qiáng)鋼σs=490~980MPa，在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨使用，屬于熱處理強(qiáng)化鋼。

含碳量較低（＜0.22%），高強(qiáng)度，良好塑性和韌性，可以直接在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下進(jìn)行焊接，焊后不需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。特點(diǎn)應(yīng)用

大型工程機(jī)械、壓力容器及艦船制造等。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能高強(qiáng)鋼3）中碳調(diào)質(zhì)鋼

σs=880~1176MPa以上，熱處理強(qiáng)化鋼

含碳量較高（0.25%~0.5%），淬硬性比低碳調(diào)質(zhì)鋼高得多，具有很高的硬度和強(qiáng)度，但韌性相對(duì)較低，焊接困難。一般是在退火狀態(tài)下焊接，焊后再進(jìn)行整體熱處理來達(dá)到所要求的強(qiáng)度和硬度。特點(diǎn)應(yīng)用強(qiáng)度要求很高的產(chǎn)品或部件，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、飛機(jī)起落架等。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能低合金特殊用鋼應(yīng)用：一些特定條件下工作的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)要求：常規(guī)力學(xué)性能，必須適應(yīng)特殊環(huán)境可分為：珠光體耐熱鋼、低溫鋼和低合金耐蝕鋼等3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能1）珠光體耐熱鋼低合金特殊用鋼

工作溫度在500~600℃的高溫設(shè)備，如熱動(dòng)力設(shè)備和化工設(shè)備等。

以Cr、Mo為基礎(chǔ)，隨工作溫度提高，加入

V、W、Nb、B等合金元素

具有較好的高溫強(qiáng)度和高溫抗氧化性特點(diǎn)應(yīng)用元素3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能2）低溫鋼

各種低溫裝置（-40~-196℃）和在嚴(yán)寒地區(qū)的一些工程結(jié)構(gòu)，如液化石油氣、天然氣、液氮、液氫等生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備。

一些含Ni或無Ni的低合金鋼，一般在正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用。

與普通低合金鋼相比，低溫鋼必須保證在低溫下具有足夠高的低溫韌性，對(duì)強(qiáng)度無特殊要求。特點(diǎn)應(yīng)用低合金特殊用鋼3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3）低合金耐蝕鋼低合金特殊用鋼

像大氣、海水、石油化工等腐蝕介質(zhì)中工作的各種機(jī)械設(shè)備和焊接結(jié)構(gòu)。所處的介質(zhì)不同，耐蝕鋼的類型和成分也不同，耐蝕鋼中應(yīng)用最廣泛的是耐大氣和耐海水腐蝕用鋼。

具有一般力學(xué)性能，必須具有耐腐蝕性能。應(yīng)用3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能1）化學(xué)成分

低碳鋼：WC=0.10%~0.25%，WSi≤0.3%，WMn=0.5%

合金元素

：

Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu

雜質(zhì)元素

：P、S含量限制在較低程度

碳：最能提高強(qiáng)度的元素，但易于引起淬硬和焊接裂紋，所以在保證強(qiáng)度的前提下，碳的含量越少越好（C%≤0.22%，實(shí)際C%＜

0.18%）3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能2）合金元素的影響②Cr組元素：以Cr元素為代表，Cr、Si、Al、Ti、V、Mo、W、B、(O、P、S）鐵素體元素（在α-Fe中具有較大溶解度，縮小奧氏體區(qū)，形成并穩(wěn)定鐵素體）①Ni組元素：以Ni元素為代表，

Ni、Mn、Co、Cu、（C、N、H）奧氏體元素（在γ晶格中具有較大溶解度，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，形成并穩(wěn)定奧氏體）1、合金元素對(duì)組織轉(zhuǎn)變的影響3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3）合金元素的作用提高鋼的淬硬傾向

淬硬傾向：

馬氏體含量越多，硬度越高，淬硬傾向越大，淬硬性主要取決于馬氏體中碳的過飽和度

C、Mn、Cr、Mo、V、W、Ni和Si等元素

Ti、Nb、Ta等碳化物形成元素降低鋼的淬硬傾向3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能2、合金元素對(duì)抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的影響σs=122+274C+82Mn+55Si+54Cr+44Ni+78Cu+353V+755Ti+540P+[30-2(h-5)]σb=230+686C+78Mn+90Si+73Cr+33Ni+56Cu+314V+529Ti+450P+[21-1.4(h-5)]式中h為板厚（mm）3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3、合金元素對(duì)塑性和韌性的影響

熱軋及正火條件下，合金元素的強(qiáng)化效果越大，塑性和韌性的降低越多，當(dāng)鋼中合金元素的含量超出一定范圍后會(huì)出現(xiàn)韌性的大幅度下降。抗拉強(qiáng)度大于600MPa的高強(qiáng)鋼一般都需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能4、合金元素對(duì)淬透性的影響淬透性：鋼淬火時(shí)得到淬硬層深度大小的能力。

淬硬層（馬氏體層）深度越大，則鋼的淬透性越好。

凡是能夠增加過冷奧氏體穩(wěn)定性，或者說使Ｃ曲線位置右移，降低馬氏體轉(zhuǎn)變臨界冷卻速度，都能提高鋼的淬透性提高淬透性的元素：Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能

固溶強(qiáng)化作用很顯著

提高韌性(WMn≤1.7%)

良好的脫S、脫O劑，降低熱脆性提高硬度、耐磨性Mn優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)Mn含量增高，有增加鋼晶粒粗化的傾向和回火脆性敏感性；減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能

Si優(yōu)點(diǎn)固溶強(qiáng)化，提高硬度和強(qiáng)度提高彈性極限，屈服點(diǎn)，常用作彈簧鋼提高抗氧化性（SiO2膜），常做耐熱鋼缺點(diǎn)

顯著降低塑性和韌性，一般Si含量<0.6%

降低焊接性能（與氧結(jié)合能力Si比Fe強(qiáng)，焊接時(shí)容易形成低熔點(diǎn)的硅酸鹽，引起噴濺現(xiàn)象）5、各種合金的作用3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能NiCrMo顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性不銹鋼和耐熱鋼的主要合金元素

惟一既能提高強(qiáng)度同時(shí)又能提高韌性且大幅度降低脆性轉(zhuǎn)變溫度的合金元素，在低溫鋼和不銹鋼中最常用

可細(xì)化晶粒，提高熱強(qiáng)性，在高溫下保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變性能。當(dāng)WMo=0.25%~0.50%時(shí)，既可以強(qiáng)化金屬又能改善韌性，當(dāng)WMo>0.5%時(shí)韌性開始惡化。提高高溫抗氧化性，常與Cr一起用于耐熱鋼。5、各種合金的作用3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能5、各種合金的作用N

氮在鋼中的作用與碳相似，奧氏體元素123當(dāng)它溶解在鐵中時(shí)，將擴(kuò)大γ區(qū)。能與鋼中其他合金元素形成穩(wěn)定的氮化物，這些氮化物往往以彌散的微粒分布，從而細(xì)化晶粒，提高鋼的屈服點(diǎn)和抗脆斷能力。Al、Ti和V等合金元素對(duì)氮具有較高的親和力，并能形成較穩(wěn)定的氮化物。因此，為了充分發(fā)揮氮作為合金元素的作用，鋼中必須同時(shí)加入Al、V和Ti等氮化物形成元素。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能6、微合金化元素TiNbVBV、Ti、Nb是強(qiáng)烈形成碳化物的元素；還可形成氮化物，析出微小的VC、TiC、NbC及VN、TiN、Nb(C、N)產(chǎn)生明顯的沉淀強(qiáng)化作用，在固溶強(qiáng)化的基礎(chǔ)上屈服強(qiáng)度可提高50～100MPa，并能保持韌性在晶界上阻止先共析鐵素體生成及長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒從而改善韌性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.6

低溫鋼的焊接3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能各種合金元素的影響程度不僅取決于它的含量，還取決于同時(shí)存在的其他合金元素的性質(zhì)和含量。低碳調(diào)質(zhì)鋼的綜合性能除了取決于化學(xué)成分外，主要是通過熱處理保證具有良好的組織和力學(xué)性能。合金元素的加入：合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度級(jí)別不同，加入的合金元素及其含量也不同，成分設(shè)計(jì)既要滿足使用性能要求又要考慮其經(jīng)濟(jì)性。σb=600MPa：Mn-Si、Mn-Si+少量Cr、Ni、Mo、Vσb=700MPa：Mn-Si-Cr-Ni-Mo系，合金元素加入量較

600MPa級(jí)的鋼多些，還加入少量的V；σb=800MPa：Mn-Si-Cr-Ni-Mo-Cu-V系，并加入一定量B；σb=1000MPa：與800MPa級(jí)的鋼基本相同，但合金元素加入量較高，尤其是為了保證韌性，而加入較多的NiContentsPage目錄頁3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能

3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類

3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.2熱軋及正火鋼的焊接

3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.2.3熱軋及正火鋼的焊接工藝3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能

3.3.2低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析3.3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6低溫鋼的焊接3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.2熱軋及正火鋼的焊接

特點(diǎn)：價(jià)格便宜，具有良好的綜合力學(xué)性能和加工性能。

包括：微合金化控軋鋼、抗層狀撕裂的Z向鋼等。

應(yīng)用：常溫下工作的一些受力結(jié)構(gòu)，如壓力容器、動(dòng)力設(shè)備、工程機(jī)械、橋梁、建筑結(jié)構(gòu)和管線等。σs=294~490MPa，在熱軋或正火狀態(tài)下使用，屬于非熱處理強(qiáng)化鋼。熱軋及正火鋼3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接σs=294~490MPa的低合金高強(qiáng)鋼2.1非合金鋼與鋼材分類方法3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.2熱軋及正火鋼的焊接

Mn、Si：固溶強(qiáng)化保證鋼的強(qiáng)度

V、Nb、Ti

：細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化

屬于C-Mn或Mn-Si系的鋼種3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接1）熱軋鋼σs=294~390MPa的普通低合金鋼化學(xué)成分：C、Mn、Si、S、P、V、Nb、TiwC≤0.2%3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接1）熱軋鋼wC≤0.2%，wSi≤0.55%，wMn≤1.5%wSi

>0.6%：使vTrs提高，對(duì)韌性不利;wC>0.3%、wMn>1.6%：焊接時(shí)易出現(xiàn)裂紋，在熱軋鋼焊接區(qū)還會(huì)出現(xiàn)脆性的淬硬組織。3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接1）熱軋鋼3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能Q345（16Mn）是我國(guó)1957年研制生產(chǎn)和應(yīng)用最廣泛的熱軋鋼，用于南京長(zhǎng)江大橋和我國(guó)第一艘萬噸遠(yuǎn)洋貨輪。在Q345基礎(chǔ)上加入少量V(0.03~0.20%)、Nb(0.01~0.05%)、Ti(0.10~0.20%)等，利用V、Nb、Ti的碳化物和氮化物的析出可進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，如Q390，Q4203.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接1）熱軋鋼3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能

如：Q345在個(gè)別情況下，為了改善綜合性能，特別是厚板的沖擊韌性，可進(jìn)行900~920℃正火處理，正火后強(qiáng)度略有降低，但塑性、韌性（特別是低溫沖擊韌性）有所提高。

組織：鋁鎮(zhèn)靜的細(xì)晶粒鐵素體＋珠光體，熱軋供貨要求提高沖擊韌度或板厚較大時(shí)，可以要求在正火條件下供貨，經(jīng)正火處理可使鋼的化學(xué)成分均勻化，塑性、韌性提高，但強(qiáng)度略有下降。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接2）正火鋼σs

≥390MPa必須在固溶強(qiáng)化的同時(shí)加強(qiáng)合金元素的沉淀強(qiáng)化作用化學(xué)成分：C、Mn、Si、S、P、Mo、V、Nb、Ti3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接2）正火鋼正火處理：促使碳化物和氮化物的細(xì)小化合物質(zhì)點(diǎn)沉淀析出，彌散分布在晶內(nèi)和晶界，起細(xì)化晶粒的作用

1）正火狀態(tài)下使用的鋼：主要是含V、Nb、Ti的鋼，如420等，主要特點(diǎn)是屈強(qiáng)比（σs/σb）較高；

2)正火＋回火狀態(tài)使用的含Mo鋼：如14MnMoV、18MnMoNb等。

Mo：細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，提高鋼材中溫性能。3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接2）正火鋼Z向鋼特點(diǎn)：S含量低（wS≤0.005%）、氣體含量低、

Z向斷面收縮率高（ψZ≥35%）等還包括：抗層狀撕裂的Z向鋼

屈服強(qiáng)度σs≥343MPa處理：冶煉中采用鈣或稀土處理和真空除氣。3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接

熱軋及正火鋼中碳和合金元素的含量都較低，焊接性總體較好，但隨合金元素含量的增加，焊接性變差。焊接時(shí)需要注意的問題是焊接裂紋和熱影響區(qū)性能變化。1、冷裂紋及影響因素2、熱裂紋和再熱裂紋3、熱影響區(qū)脆化4、層狀撕裂3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接1、冷裂紋及影響因素1）碳當(dāng)量（Ceq）

碳當(dāng)量（Ceq）淬硬傾向熱影響區(qū)最高硬度

淬硬傾向主要取決于鋼的化學(xué)成分，其中以碳的作用最明顯?？梢酝ㄟ^碳當(dāng)量公式來大致估算不同鋼種的冷裂敏感性。

碳當(dāng)量越高，冷裂敏感性越大。3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接Ceq≤0.4%時(shí)：焊接過程中基本無淬硬傾向，冷裂敏感性小。熱軋鋼Ceq<

0.4%，焊接性良好，除厚度很大和環(huán)境溫度很低等情況外，一般不需要預(yù)熱和嚴(yán)格控制焊接熱輸入。Ceq＝0.4%~0.6%：鋼的淬硬傾向逐漸增加，屬于有淬硬傾向的鋼。

正火鋼基本上處于這一范圍，其中碳當(dāng)量不超過0.5%時(shí)，淬硬傾向不算嚴(yán)重，焊接性尚好，但隨著板厚增加需要采取一定的預(yù)熱措施，如Q420就是這樣。

18MnMoNb的碳當(dāng)量在0.5%以上，它的冷裂敏感性較大，焊接時(shí)為避免冷裂紋的產(chǎn)生，需要采取較嚴(yán)格的工藝措施，如嚴(yán)格控制熱輸入、預(yù)熱和焊后熱處理等。IIW推薦碳當(dāng)量公式：3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接2）淬硬傾向

產(chǎn)生淬硬的M或M+B+F混合組織時(shí)，

對(duì)氫致裂紋敏感；產(chǎn)生B或B+F組織時(shí)對(duì)氫致裂紋不敏感淬硬傾向可以通過SHCCT或CCT曲線來分析。凡是淬硬傾向大的鋼材，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線都是往右移。但由于冷卻條件不同，不同曲線的右移程度不同。如CCT曲線右移的程度比等溫轉(zhuǎn)變TTT曲線大1.5倍以上，而SHCCT曲線右移就更多。比較兩種鋼材的淬硬傾向時(shí)，必須采用同一種曲線。焊接熱影響區(qū)3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性1）熱軋鋼的淬硬傾向Q345在連續(xù)冷卻時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變右移較多。c點(diǎn)以左，鐵素體F析出后剩下的富碳A來不及轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏wP，而轉(zhuǎn)變?yōu)楹驾^高的B+M，具有淬硬傾向。焊條電弧焊快冷時(shí)：Q345熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)少量鐵素體F、貝氏體B和大量馬氏體M低碳鋼則出現(xiàn)大量鐵素體F、少量珠光體P和部分貝氏體B因此，Q345熱軋鋼與低碳鋼的焊接性有一定差別，但當(dāng)冷卻速度不大時(shí)，兩者很相近。Q345右移鐵素體奧氏體貝氏體馬氏體珠光體圖3-4低碳鋼和熱軋鋼（Q345）的SHCCT圖低碳鋼奧氏體鐵素體珠光體貝氏體馬氏體3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性2）正火鋼的淬硬傾向：隨著合金元素和強(qiáng)度級(jí)別的提高而增大18MnMoNb：高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體穩(wěn)定，冷卻下來容易得到B和M，整個(gè)轉(zhuǎn)變曲線比Q420右移，淬硬性高。圖3-5正火鋼的焊接連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（SHCCT）a）Q420b)18MnMoNb鐵素體奧氏體貝氏體馬氏體珠光體鐵素體貝氏體馬氏體奧氏體整個(gè)曲線右移3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接2、熱裂紋和再熱裂紋3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性（1）焊縫熱裂紋熱軋及正火鋼：具有較好的抗熱裂性能原因：C%較低、而Mn%較高，Mn/S比能達(dá)到要求個(gè)別情況：在焊縫中出現(xiàn)熱裂紋原因：C、S、P等元素含量偏高或嚴(yán)重偏析有關(guān)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接（1）焊縫熱裂紋3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性C含量越高，焊縫熔融金屬在進(jìn)行初生相轉(zhuǎn)變時(shí)，很容易析出S，P雜質(zhì)，且富集于晶界，增加裂紋傾向。

Mn：良好的脫S劑，生成高熔點(diǎn)MnS，避免產(chǎn)生晶界FeS，降低熱脆性。Mn/S↗C%↗Mn%↗當(dāng)wC=0.12%：Mn/S≥10wC=0.16%：Mn/S≥40不出現(xiàn)熱裂紋C含量越高，為防止S的有害作用，Mn含量也要求越高，wMn/wS也提高。Si：Si的有害作用與促使S的偏析有關(guān)，Si含量高時(shí)，熱裂紋傾向也增加3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接（2）消除應(yīng)力裂紋（SR裂紋）3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性1)

含Mo正火鋼厚壁壓力容器之類的焊接結(jié)構(gòu)，進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理或焊后再次高溫加熱（包括長(zhǎng)期高溫使用過程中）的過程中，可能出現(xiàn)消除應(yīng)力裂紋，即再熱裂紋。2)

有沉淀強(qiáng)化的鋼或合金（如珠光體耐熱鋼、奧氏體不銹鋼等）焊接接頭中，也可能產(chǎn)生再熱裂紋。

出現(xiàn)：3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接（2）消除應(yīng)力裂紋（SR裂紋）3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性影響因素鋼中的Cr、Mo元素及含量對(duì)再熱裂紋的產(chǎn)生影響很大。元素之間的相互作用對(duì)再熱裂紋敏感性的影響更復(fù)雜(與形成的碳化物形態(tài)有關(guān))消除應(yīng)力裂紋敏感性與Cr、Mo含量的關(guān)系MoCrA-SR裂紋敏感區(qū)B-隨Cr、Mo含量增加，SR

裂紋增加C-隨Cr、Mo含量增加，SR

裂紋下降D-SR裂紋敏感性降低區(qū)影響因素3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性（2）消除應(yīng)力裂紋（SR裂紋）

熱影響區(qū)的粗晶區(qū)裂紋沿熔合區(qū)方向在粗晶區(qū)

奧氏體晶界斷續(xù)發(fā)展產(chǎn)生區(qū)域

與雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”導(dǎo)致的晶界脆化有關(guān)。原因粗晶區(qū)再熱裂紋的產(chǎn)生一般須有較大的焊接殘余應(yīng)力，因此在拘束度大的厚大工件中或應(yīng)力集中部位更易于出現(xiàn)再熱裂紋。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性（2）消除應(yīng)力裂紋（SR裂紋）SR敏感鋼種：Mn-Mo-Nb和Mn-Mo-V系低合金鋼正火鋼中的18MnMoNb和14MnMoV采取措施：提高預(yù)熱溫度或焊后立即后熱如：18MnMoNb只要將預(yù)熱溫度中消除冷裂紋需要的180℃（板厚60mm）提高到220℃后就能防止再熱裂紋。如果提高預(yù)熱溫度有困難，可在180℃預(yù)熱條件下焊后立即進(jìn)行180℃×2h的后熱。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、熱影響區(qū)脆化1)粗晶區(qū)脆化2)熱應(yīng)變脆化

1)粗晶區(qū)脆化被加熱到1200℃以上的熱影響區(qū)過熱區(qū)可能產(chǎn)生粗晶區(qū)脆化，韌性明顯降低。

熱軋鋼焊接時(shí)，采用過大的焊接熱輸入，粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏組織而降低韌性；

焊接熱輸入過小，含碳量偏上限時(shí),粗晶區(qū)中馬氏體組織比例增大而降低韌性。

原因3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性1)粗晶區(qū)脆化3、熱影響區(qū)脆化

在焊接碳含量偏高的熱軋鋼時(shí)較明顯

正火鋼（如Q420）：含有碳、氮化物形成元素，采用過大焊接熱輸入時(shí)，粗晶區(qū)的V（C、N）析出相基本固溶。此時(shí)，V（C、N）化合物抑制A晶粒長(zhǎng)大和組織細(xì)化作用被削弱；

→粗晶區(qū)易出現(xiàn)粗大晶粒及Bu、M-A組元等

→粗晶區(qū)韌性降低、時(shí)效敏感性增大。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、熱影響區(qū)脆化1)粗晶區(qū)脆化

采用小焊接熱輸入

1）對(duì)C%偏高的熱軋鋼，焊接熱輸入要適中；

2）對(duì)含有碳、氮化物形成元素的正火鋼，應(yīng)選用較小的焊接熱輸入。

如果為了提高生產(chǎn)率而采用大熱輸入時(shí)，焊后應(yīng)采用800~1050℃正火處理來改善韌性。但正火溫度超過1100℃，晶粒會(huì)迅速長(zhǎng)大，將導(dǎo)致焊接接頭和母材的韌性急劇下降。防止措施S、P對(duì)熱影響區(qū)韌性的影響（低合金鋼三絲埋弧焊）沖擊功3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3、熱影響區(qū)脆化3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性1)粗晶區(qū)脆化雜質(zhì)的影響：S和P均降低熱影響區(qū)的韌性特別是大熱輸入焊接時(shí)，P的影響較為嚴(yán)重wP>0.013%時(shí)，韌性明顯下降3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、熱影響區(qū)脆化2)熱應(yīng)變脆化產(chǎn)生在：焊接熔合區(qū)及最高加熱溫度低于Ac1的亞臨界熱影響區(qū)。原因：對(duì)于C-Mn系熱軋鋼及N%較高的鋼，熱應(yīng)變脆化是由于氮、碳原子聚集在位錯(cuò)周圍，對(duì)位錯(cuò)造成釘軋作用造成的?！?00~400℃時(shí)熱應(yīng)變脆化最為明顯→焊前存在缺口時(shí)，會(huì)使熱應(yīng)變脆化更為嚴(yán)重→熔合區(qū)易產(chǎn)生熱應(yīng)變脆化，與此區(qū)域常存在缺口和不利組織有關(guān)釘軋位錯(cuò)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、熱影響區(qū)脆化2)熱應(yīng)變脆化熱應(yīng)變脆化易于發(fā)生在一些固溶N含量較高而強(qiáng)度級(jí)別不高的低合金鋼中，如抗拉強(qiáng)度490MPa級(jí)的C-Mn鋼。

在鋼中加入足夠量的氮化物形成元素（如Al、Ti、V等）如Q420比Q345的熱應(yīng)變脆化傾向小。

退火處理也可大幅度恢復(fù)韌性，降低熱應(yīng)變脆化如Q345經(jīng)600℃1h退火處理后，韌性大幅度提高，熱應(yīng)變脆化傾向明顯減小。防止措施1）2）3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性4、層狀撕裂發(fā)生：要求熔透的角接接頭或T形接頭的厚板結(jié)構(gòu)中角接T形接頭對(duì)接T形接頭對(duì)接角接頭

厚度方向承受較大的拉伸應(yīng)力時(shí)，可能沿鋼材軋制方向發(fā)生呈明顯階梯狀的層狀撕裂大型厚板3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性4、層狀撕裂硫含量和Z向斷面收縮率是評(píng)定鋼材層狀撕裂敏感性的主要指標(biāo)。產(chǎn)生原因：不受鋼材種類和強(qiáng)度級(jí)別的限制

從Z向拘束力考慮，層狀撕裂與板厚有關(guān)板厚在16mm以下一般不會(huì)產(chǎn)生層狀撕裂

從鋼材本質(zhì)來說，主要取決于冶煉質(zhì)量鋼中的片狀硫化物與層狀硅酸鹽或大量成片地密集于同一平面內(nèi)的氧化物夾雜都使Z向塑性降低，導(dǎo)致層狀撕裂的產(chǎn)生，其中層片狀硫化物的影響最為嚴(yán)重。123.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性4、層狀撕裂小標(biāo)題小標(biāo)題小標(biāo)題小標(biāo)題

2）4）防止措施合理選擇層狀撕裂敏感性小的鋼材（Z向鋼）：處于角焊縫強(qiáng)烈作用的部分可采用一段優(yōu)質(zhì)Z向鋼。改善接頭形式設(shè)計(jì)減小拘束應(yīng)變：將貫通板端部延伸一定長(zhǎng)度；變更焊縫位置，使接頭總的受力方向與軋層平行等；在滿足使用要求下選用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊接材料：

使應(yīng)變集中于焊縫而減輕母材熱影響區(qū)的應(yīng)變采用預(yù)熱及降氫等輔助措施：氣體保護(hù)焊、埋焊，表面隔離層堆焊等1）3）3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性1、焊接方法：焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊、電渣焊、壓焊等。坡口：機(jī)械加工(自動(dòng)行進(jìn)式坡口機(jī))、火焰切割或碳弧氣刨(砂輪打磨)

坡口兩側(cè)約50mm內(nèi)，去除水、油、銹及臟物等裝配：間隙不應(yīng)過大，避免強(qiáng)力裝配，減小焊接應(yīng)力定位焊縫L應(yīng)有足夠長(zhǎng)度（一般L≥50mm）較薄板材L≥4δ選用同類型焊接材料，或強(qiáng)度稍低焊條或焊絲定位焊的順序應(yīng)能防止過大拘束、允許工件有適當(dāng)變形，定位焊焊縫應(yīng)對(duì)稱均勻分布；定位焊電流可稍大于正常時(shí)的焊接電流。1234定位焊3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性2、焊接材料的選擇：考慮：1）不能有裂紋等焊接缺陷；

2）能滿足使用性能要求。選擇依據(jù)：保證焊縫金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性等力學(xué)性能與母材相匹配。熱軋及正火鋼焊接：根據(jù)其強(qiáng)度級(jí)別選擇焊接材料，而不要求與母材同成分3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性2、焊接材料的選擇：1）選擇與母材力學(xué)性能匹配的相應(yīng)級(jí)別的焊接材料“等強(qiáng)匹配”：焊縫強(qiáng)度性能與母材等強(qiáng)或稍低于母材焊縫中C%≤0.14%焊縫中W%合金＜母材防止裂紋及焊縫強(qiáng)度過高例如：焊接Q420（15MnVN），選擇焊條E5515（J557）C、Mn的含量都比母材低，且其中不含沉淀強(qiáng)化元素V，但用它焊接的焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度可達(dá)549～608MPa，同時(shí)還具有高的塑性和韌性E5515：C%≤0.12%，Mn%≤1.2%，Si%≤0.5%3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性2、焊接材料的選擇：2）考慮焊后熱處理對(duì)焊縫力學(xué)性能的影響當(dāng)焊縫強(qiáng)度余量不大時(shí)，焊后熱處理（如消除應(yīng)力退火）后焊縫強(qiáng)度有可能低于要求。因此，對(duì)于焊后要進(jìn)行正火處理的焊縫，應(yīng)選擇強(qiáng)度高一些的焊接材料。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、焊接參數(shù)的確定Ceq＜0.40%，如Q295、Q345，→焊接熱輸入的選擇可適當(dāng)放寬Ceq＞0.40%，隨Ceq↗σs↗→焊接熱輸入范圍變窄Ceq=0.40%~0.60%：淬硬傾向加大，M含量也增加→較小熱輸入（防止脆化，尤其是正火鋼）＋預(yù)熱（防止冷裂紋）預(yù)熱溫度控制恰當(dāng)，既能避免產(chǎn)生裂紋，又能防止晶粒的過熱（1）焊接熱輸入取決于接頭區(qū)是否出現(xiàn)冷裂紋和熱影響區(qū)脆化3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、焊接參數(shù)的確定含Nb、V、Ti正火鋼，為避免焊接中由于沉淀析出相的溶入以及晶粒過熱引起的熱影響區(qū)脆化，焊接熱輸入應(yīng)偏小多層焊的第一道焊縫需用小直徑的焊條及小熱輸入進(jìn)行焊接，減小熔合比。σs

＞440MPa低合金鋼或重要結(jié)構(gòu)件，嚴(yán)禁在非焊接部位引弧。注意1）2）3）3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3、焊接參數(shù)的確定（2）預(yù)熱和焊后熱處理目的：防止裂紋，改善組織、性能針對(duì)：強(qiáng)度級(jí)別較高或鋼板厚度較大的結(jié)構(gòu)件①預(yù)熱：降低焊接接頭區(qū)域的溫差，減弱熱影響區(qū)的淬硬傾向有利于氫氣的逸出，降低焊縫中的氫含量，防止冷裂紋的產(chǎn)生預(yù)熱溫度：與淬硬性、板厚、拘束度和氫含量等因素有關(guān)(冷裂紋敏感指數(shù))多層焊時(shí)應(yīng)保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度，但也要避免層間溫度過高引起的不利影響，如韌性下降等。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性板厚/mm預(yù)熱溫度＜16不低于-10℃不預(yù)熱，-10℃以下預(yù)熱100～150℃16～24不低于-5℃不預(yù)熱，-5℃以下預(yù)熱100～150℃25～40不低于0℃不預(yù)熱，0℃以下預(yù)熱100～150℃＞40均預(yù)熱100～150℃表3-12不同環(huán)境溫度下焊接Q345鋼的預(yù)熱溫度3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性②焊后熱處理

a）電渣焊由于接頭區(qū)嚴(yán)重過熱需要進(jìn)行正火處理

b）對(duì)要求抗應(yīng)力腐蝕的焊接結(jié)構(gòu)、低溫下使用的焊接結(jié)構(gòu)和厚板結(jié)構(gòu)等，焊后需進(jìn)行消除應(yīng)力的高溫回火①②③不要超過母材原來的回火溫度，以免影響母材本身的性能對(duì)于有回火脆性的材料，要避開出現(xiàn)回火脆性的溫度區(qū)間如：對(duì)含V或V+Mo的低合金鋼，回火時(shí)應(yīng)提高冷卻速度，避免在600℃左右的溫度區(qū)間停留較長(zhǎng)時(shí)間，以免因V的二次碳化物析出而造成脆化。若焊后不能及時(shí)進(jìn)行熱處理，應(yīng)立即在200~350℃保溫2~6h，以便焊接區(qū)的氫擴(kuò)散逸出。確定焊后回火溫度的原則ContentsPage目錄頁3.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能

3.1.1合金結(jié)構(gòu)鋼的分類

3.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼的基本性能3.2熱軋及正火鋼的焊接3.2.1熱軋及正火鋼的成分和性能3.2.2熱軋及正火鋼的焊接性3.2.3熱軋及正火鋼的焊接工藝3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接

3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能

3.3.2低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性分析3.3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝特點(diǎn)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接隨著合金元素含量的增加，合金強(qiáng)度提高，但是韌性下降，通過調(diào)質(zhì)處理，可以進(jìn)一步提高強(qiáng)度，并保證韌性。調(diào)質(zhì)處理：金屬學(xué)和熱處理：“淬火+高溫回火”

焊接界：“淬火+回火(高溫或低溫)”

經(jīng)過“淬火+回火”處理的鋼稱為“調(diào)質(zhì)鋼”（QT鋼）低碳調(diào)質(zhì)鋼：較高強(qiáng)度(b=600~1300MPa)和良好塑性、韌性和耐磨性。3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能1、成分合金系：低C、Mn-Cr-Ni-Mo系

碳含量低：wC≤0.18%

淬火后得到具有較好韌性的低碳馬氏體，而且C含量越低，Ms點(diǎn)越高，低碳馬氏體還來得及發(fā)生一次“自回火”（使ε碳化物彌散沉淀，韌性進(jìn)一步提高），脆性小，具有良好的焊接性。①3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能

加入了較多的Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B

目的：提高淬透性和馬氏體的回火穩(wěn)定性，彌補(bǔ)C%降低對(duì)強(qiáng)度的損失②1、成分

含較高的Ni和Cr：保證較高的低溫缺口韌性Ni：Ni與Cr一起加入時(shí)可顯著增加淬透性，提高強(qiáng)度、塑性和韌性，得到高的綜合力學(xué)性能。Cr：提高淬透性出發(fā)，上限為1.6%因此保證鋼材調(diào)質(zhì)處理后獲得高強(qiáng)度的同時(shí)，具有較好的塑性、韌性和焊接性3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

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低溫鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能2、種類2）高強(qiáng)度耐磨鋼3）高強(qiáng)高韌性鋼1）高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（σb=600~800MPa）如14MnMoNbB15MnMoVNRE等應(yīng)用：承受拉伸載荷的焊接結(jié)構(gòu)，橋梁、車輛、船舶等各類工程機(jī)械（σb≥700MPa）如12Ni3CrMoV及美國(guó)的HY80、HY-130等要求：在高強(qiáng)度的同時(shí)要具有高韌性應(yīng)用：高強(qiáng)度高韌性焊接結(jié)構(gòu)，如海軍軍艦、宇航等

（σb≥1000MPa）如HQ100、HQ130等應(yīng)用：承受沖擊磨損部位，如礦山機(jī)械、水泥設(shè)備等3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分類和性能3.6

低溫鋼的焊接3.3低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.3.1低碳調(diào)質(zhì)鋼的種類、成分和性能2、種類焊接無裂紋鋼（CF鋼）：wC<0.09%微合金化調(diào)質(zhì)鋼日本：WEL-TEN62CFWCF-60(62)鋼是我國(guó)武鋼研制的C%極低(wC<0.09%)的低裂紋敏感性鋼。

鋼中氣體含量及S、P雜質(zhì)明顯降低→母材和焊接熱影響區(qū)具有優(yōu)異低溫韌性，s≥490MPa。

CF鋼具有碳含量低，裂紋敏感指數(shù)低的特點(diǎn)，低溫沖擊韌性高，焊接性優(yōu)異，鋼板厚度50mm以下可不預(yù)熱進(jìn)行焊接，廣泛用于制造儲(chǔ)氣球罐，具有廣闊的發(fā)展前景。中國(guó)：WCF-60(62)3.5珠光體耐熱鋼的焊接3.2熱軋及正火鋼的焊接3.4中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接3.1

合金結(jié)構(gòu)鋼的分