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低碳調質(zhì)鋼的焊接
2022-12-08
這類(lèi)鋼作為高強度的焊接結構用鋼，含碳量限制得較低，通常碳的質(zhì)量分數低于0.18%，而且在合金成分的設計上也都考慮了焊接性的要求，所以低碳調質(zhì)鋼焊接基本上與正火鋼類(lèi)似。在焊接時(shí)主要出現以下問(wèn)題：
①焊縫中的熱裂紋和熱影響區的液化裂紋。低碳調質(zhì)鋼一般含碳量較低，含錳量又較高，對S、P的控制也較嚴，因此熱裂傾向較小，但高鎳低錳類(lèi)型的低合金高強鋼，則會(huì )增加熱裂紋和液化裂紋產(chǎn)生的傾向。
②冷裂紋。由于這類(lèi)鋼中含有比較多的能提高淬透性的合金元素，有很大的冷裂傾向。但是由于這類(lèi)鋼Ms點(diǎn)較高，如果能使接頭在該溫度冷卻得較慢，使生成的馬氏體來(lái)得及進(jìn)行一次“自回火”處理，在一定程度上降低了冷裂傾向，因此實(shí)際上冷裂傾向并不一定很大。
③再熱裂紋。低碳調質(zhì)鋼中都含有V、Mo、Nb、Cr等強碳化物形成元素，因此具有一定的再熱裂紋傾向。
④熱影響區軟化。軟化發(fā)生在焊接時(shí)加熱溫度為母材原來(lái)回火的溫度一直到Ac1之間的區域。原來(lái)回火的溫度越低，軟化區范圍越大、軟化程度越嚴重。
⑤熱影響區脆化。如果在過(guò)熱區產(chǎn)生低碳馬氏體和體積分數為10%-30%的下貝氏體，可以獲得高韌度。但當冷卻速度太快時(shí)，形成體積分數為100%的低碳馬氏體，韌度將下降；當冷卻速度太慢時(shí)，一方面使晶粒粗化，另一方面在過(guò)熱區將產(chǎn)生低碳馬氏體加上貝氏體加M-A組元的混合組織，將使過(guò)熱區產(chǎn)生更嚴重的脆化。
在焊接σs≥980MPa的調質(zhì)鋼時(shí)，必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊之類(lèi)的焊接方法。對σs<980MPa的低碳調質(zhì)鋼來(lái)說(shuō)，焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、熔化極氣體保護焊和鎢極氬弧焊等都能采用。但對σs≥686MPa的鋼來(lái)說(shuō)，熔化極氣體保護焊是最合適的自動(dòng)焊工藝方法。此外，如果一定要采用多絲埋弧焊和電渣焊等熱量輸入很大、冷卻速度很低的焊接方法時(shí)，就必須進(jìn)行焊后的調質(zhì)處理。
當熱輸入提高到最大允許值時(shí)裂紋還不能避免的情況下，必須采取預熱措施。對低碳調質(zhì)鋼來(lái)說(shuō)，預熱的目的主要是防止冷裂紋，而且預熱對韌性可能有不利的影響，因此一般在焊接低碳調質(zhì)鋼時(shí)都采用較低的預熱溫度（≤200℃）。預熱主要希望能降低馬氏體轉變時(shí)的冷卻速度，通過(guò)馬氏體的自回火作用來(lái)提高抗裂性能。當預熱溫度過(guò)高時(shí)，不僅對防止冷冽沒(méi)有必要，反而會(huì )使800-500℃的冷卻速度低于出現脆性混合組織的臨界冷卻速度，使熱影響區出現明顯的脆化，所以要避免盲目地提高預熱溫度，其中也包括層間溫度。
低碳調質(zhì)鋼焊后一般不再進(jìn)行熱處理，因此在選擇焊接材料時(shí)，要求所得焊縫金屬在焊態(tài)下應具有接近于母材的力學(xué)性能。在特殊情況下，如結構的剛度很大，冷裂紋很難避免時(shí)，必須選擇比母材強度稍低一些的材料作為填充金屬。
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