低碳钢的焊接性分析(低合金钢焊接性及工艺)

鑫锐电气 2023-01-21 01:35 编辑:admin 294阅读

1. 低合金钢焊接性及工艺

常用低合金钢焊接工艺特点和低合金钢焊接材料如下:①焊条、焊丝及焊剂的选择:强度较高的钢应按照等强度原则选择焊条。②预热:预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现脆硬组织的有效措施,各种低合金钢的预热温度按规定选用。③多数情况下,低合金钢焊后不需热处理,只有在钢材强度等级较高、厚壁容器、电渣焊接头等才采用焊后热处理。低合金钢焊后热处理有消除应力退火、正火加回火或正火和淬火加回火(一般用于调质钢的焊接结构)三种方法

焊后热处理应注意的问题有以下几点:

①不要超过母材的回火温度,以免影响母材的能。②对于有回火脆性的材料,应避开出现脆性的温度区间,以免脆化。③对于含一定量钠、钼、钒、钛的低合金钢消除应力退火时,应注意防止产生再热裂纹。

几种常见的低合金钢焊接工艺及特点如下:

(1)16Mn钢是应用最广的低合金钢,16Mn钢只是比Q235钢多加入约1%的锰,面屈强度却提高35%左右,而且治炼、加工和焊接性能都较好,所以普遍用于制造各种焊接结构和容器。Q345(16Mn)钢是属于350MPa级的普通低合金结构钢。

①Q345(16Mn)钢的焊接性:Q345(16Mn)钢具有良好的焊接性,淬硬倾向比Q235钢稍大些。在大厚度、大刚度结构上进行小焊接参数、小焊道的焊接时可能出现裂纹,特别是在低温条件下进行焊接。因此,在低温条件下焊接时应进行适当的预热。

②Q345(16Mn)钢的焊条电弧焊:焊条应采用强度等级为E50的焊条。如碱性焊条E5016、E5015,酸性焊条:E5003、E5001、E5503、E5501等。对于强度要求不太高的焊件,亦可选用E4316、E4315焊条。

③Q345(16Mn)钢的埋弧焊:埋弧焊时,焊剂多选用高锰、高硅型的HJ431和HJ350等,配合H08A、H08MnA、H10Mn2或 H1OMnSi等焊丝,可以得到很好的效果。当焊件不开坡口时,一般可选用H08A焊丝,对于开坡口焊件的焊接,选用合金元素含量较高的焊丝H08MnA、H10Mn2和H10MnSi;对于大厚度深坡口焊件,可选用H10Mn2焊丝。这样都可保证得到力学性能较高的焊接接头。焊剂在使用前要经过250℃1-2h烘干,焊件在焊前要认真清理。

④Q345(16Mn)钢的CO2气体保护焊:采用的焊丝有细焊丝(直径Φ0.6-Φ1.2mm)和粗焊丝两种,前者主要用于薄板结构及厚板窄间隙焊接,后者用于中厚板结构或铸钢件补焊中。焊丝牌号常用HO8Mn2Si和H10MnSi。

(2)Q390(15MnV)和Q390(15Mn)钢的焊接这两类钢均属于400MPa级的普通低合金钢,它们分别是在Q345(16Mm)钢的基础上加入质量分数为0.04%-0.12%的V和质量分数为0.12%-0.20%Ti的炼制而成。钒和钛的加入,能使钢材强度增高,同时又能细化晶粒,减少钢材的过热倾向。

①焊接性:390(15MnV)和Q390(15Mn)钢碳的质量分数上限比Q345(16Mn)钢低0.02%,所以具有良好的焊接性。当板厚小于32mm,在0℃以上焊接时,原则上不可预热。当板厚大于32mm或在0℃以下焊接时,应预热100-150℃,焊后采用550-560℃的回火处理。

②焊接方法:常用的焊接方法都可用Q390(15MnV)和Q390(15Mn)的焊接,焊条电弧焊和埋弧焊时,选用焊条、焊丝和焊剂请参见有关规定。Q390(15M nTi)是正火状态下使用的钢种,Ti起弥散强化作用,因而过热的敏感性较大,适用较小的焊接规范。

(3)18MnMoNb的焊接,18 MnMoNb钢属于500MPa级的普通低合金钢,是采用铌和铝来强化的中温压力容器用钢,具有高的强度,综合力学性能好。

①焊接性:18 MnMoNb钢碳的质量分数为0.57%,所以焊接性较差,焊接时具有一定的脆硬倾向,故焊前一般需要预热,预热温度为200-250℃。为了防止焊后产生裂纹,焊后应进行650℃的回火处理。

②焊接方法:18 MnMoNb钢焊接装配点焊前应局部加热到170℃以上,否则会在焊接热影响区产生微裂纹。焊条电弧焊时,可采用E6016-D1、E7015-D2等抗拉强度大于650MPa的焊条。使用时应严格遵守碱性焊条的使用规则,并重视坡口的清理工作,以免由氢引起冷裂纹。埋弧焊时,层间温度应控制在300℃以下,焊丝、焊剂的选配请参见有关规定。

2. 低合金高强钢的焊接性如何

低合金高强度钢焊接时,通常焊前预热,这有利于焊后降低冷区速度,避免出现淬硬组织,减小焊接应力,是防止裂纹的有效措施;也有助于改善接头组织与性能,使低合金高强度结构焊接时常用的工艺措施,钢预热温度取决于钢材的成分、板厚、焊接结构形状、拘束度以及环境温度等因素。

一般预热温度为100~200℃,但对于小零件及薄板可不预热。焊后热处理,焊条电弧焊回火温度是600~650℃;电渣焊900~980℃正火,600~650℃回火。

3. 低合金耐热钢的焊接性

不锈钢和耐热钢的焊接,一般情况下你可以选用309或者309L焊丝/焊条来焊接就可以了。

对于耐热温度要求比较高的,比如310系列不锈钢和耐热钢焊接,你可以考虑选用MG610焊条来焊接,也可以选用NiCrMo-3、NiFe-3等镍基的焊接材料来焊接。附:MG610焊条具体性能MG610是一种通用的不锈钢焊条,用于各种级别不锈钢的高级全方位焊接合金,具有高抗腐蚀性和高耐热性,耐热温度高达1200℃。MG610具有良好的焊接性,在各种情况下,极少量的飞溅并易于焊渣清除。

通用性:MG610可以用来焊修各种级别的不锈钢及碳钢,特别是用于焊接310,314,410,430和近似的其它不锈钢以及其它合金钢。

完全奥氏体结构意味着不会出现西格玛相。应用举例:如:熔炉零件 高温风机叶片 钢水包 热处理容器 高温管道等等力学性能:抗拉强度: 达到100,000磅/平方英寸(689牛顿/平方毫米)屈服强度: 达到 65,000磅/平方英寸(448牛顿/平方毫米)延伸率 40%

4. 碳素钢和低合金结构钢的焊接性能

使用低温钢的焊条或者焊丝。

低温钢分两种:铁素体低温钢 和 奥氏体低温钢。例如,16Mn,就是一种常用的低温钢,其焊接用的焊条和焊丝分别为: 焊条电弧焊(E5015低氢钠型低合金结构钢焊条,非重要结构可以用E5001、E5003)。TIG焊,H08Mn2Si、H10MnSi焊丝。

5. 高强度,低合金钢适合采用什么焊接方式

常用低合金钢焊接工艺特点和低合金钢焊接材料如下:

①焊条、焊丝及焊剂的选择:强度较高的钢应按照等强度原则选择焊条。

②预热:预热是防止冷裂纹、热裂纹和热影响区出现脆硬组织的有效措施,各种低合金钢的预热温度按规定选用。

③多数情况下,低合金钢焊后不需热处理,只有在钢材强度等级较高、厚壁容器、电渣焊接头等才采用焊后热处理。

低合金钢焊后热处理有消除应力退火、正火加回火或正火和淬火加回火(一般用于调质钢的焊接结构)三种方法。

6. 低合金钢的焊接性

低合金钢是指合金元素总量小于5%的合金钢。低合金钢是相对于碳钢而言的,是在碳钢的基础上,为了改善钢的性能,而有意向钢中加入一种或几种合金元素。加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时,称这种钢为合金钢。当合金总量低于5%时称为低合金钢,普通合金钢一般在3.5%以下,合金含量在5-10%之间称为中合金钢,大于10%的称为高合金钢。

低合金钢性能:

1、强度

钢结构件的屈服点决定了结构所能承受的不发生永久变形的应力。典型碳素结构钢的最小屈服点为235MPa。而典型低合金高强度钢的最小屈服点为345MPa。因此,根据其屈服点的比例关系,低合金高强度钢的使用允许应力比碳素结构钢高1.4倍。

与碳素结构钢相比,使用低合金高强度钢可以减小结构件的尺寸,使重量减轻。必须注意,对于可能出现弯曲的构件,其许用应力必须修正,以达到保证结构的坚固性。有时用低合金高强度钢取代碳素结构钢但不改变断面尺寸,其唯一的目的是在不增加重量的情况下而得到强度更高更耐久的结构。节约重量对运输车辆的结构是最重要的,这样就可以运输更重的重量和减少能量消耗。

最新的发展是采用通过临界退火和快速冷却得到马氏体和铁素体二相显微组织(或双相显微组织)的低合金高强度钢。这种钢的薄板产品有极好的成形性能,屈服点一般为310~345MPa,通过汽车部件压力成形产生的应变,屈服点可以提高到550MPa或更高。

2、成形性能

为了容易地和经济地进行热或冷加工以制成工程结构的各种部件,低合金高强度钢必需具有适当的成形性能。和碳素结构钢一样,低合金高强度钢一般可以进行这样的加工,以及如剪切、冲孔和机加工艺。虽然其屈服点高,即使成形操作变形相当剧烈也同样可以使用用于碳素结构钢成形的冷弯冲压机、拉拔机、压力机和其他设备,但是一些设备具需要修改。

低合金高强度钢和碳素结构钢的冷成形性能之间有固有的区别。首先,使低合金高强度钢产生一定量的永久变形比同样尺寸的碳素结构钢需要更大的力。第二,当低合金高强度钢成形时,对回弹应给出稍大些的允许量。

根据经验,除非对低合金高强度钢进行控制夹杂物形状的处理,否则在进行冷成形时必须使用比碳素结构钢更大的弯曲半径。

3、焊接性能

由于钢结构在制作加工过程中经常使用焊接工艺,因此对于这类用途的低合金高强度钢来说,能够采用在薄板和钢带这样的厚度情况下广泛使用的电弧焊工艺进行焊接是非常重要的,所制作的钢结构的焊缝应具有要求的强度和韧性也同样是非常重要的,这样才能经受住预定用途出现的最不利的条件。

目前低合金高强度钢的发展与各种焊接工艺的发展足同步进行的,要特别注意确保这些钢能够具有适当的焊接性能。如果焊接操作得当,大部分低合金高强度钢是可以很好地进行焊接的。对于大型型钢和较高碳和锰含量的牌号,需要预热或采用低氢焊条。对于某些低合金高强度钢无论厚度是多少,都应采用低氧焊条。

4、耐腐蚀性

当使用低合金高强度钢时,都是希望取其强度高的优点而用较薄的截面,这不仅仅是为了节省重量而且也是为了尽可能的经济。但是,必须要充分考虑腐蚀这一因素,钢材截面愈薄就愈应注意防腐。任何钢结构的防腐一般都是通过在适当准备的表面上涂防腐层并且对防腐层加以保护的方法来达到的。

一些低合金高强度钢具有良好的耐大气腐蚀性能,其不仅可以提高防腐涂层的效果,而且在某些情况下采取适当的预防措施甚至还可以在不涂层的状态下暴露在大气中使用。提高耐大气腐蚀性能的元素是铜、磷、硅、铬、镍和钼。一些低合金高强度钢的优良的耐大气腐蚀性能导致形成了建筑、桥梁等结构设计的新概念,即这些结构选用适当的低合金高强度钢的裸露构件来建造。

在正常暴露在大气中的情况下,裸露的钢在大气腐蚀的最初几个月形成一种紧密的保护性氧化膜。有时建筑师选用裸露的钢结构是因为希望得到钢表面均匀的大气氧化的外观,而有时则是为了节省涂保护层以达到经济的目的。在裸露状态下使用这些低合金高强度钢,设计上必须考虑钢的表面不能长期是潮湿的,而且还应特别注意特殊的大气环境,以保证在此条件下钢的腐蚀速率是允许的。

例如在强化学或工业烟气的条件下则显然是不适宜的。为了验证在某些环境下是否可以使用裸露的钢结构。需要对大气环境进行测定,甚至需要进行裸露试验。

5、缺口韧性

低合金高强度钢牌号在设计上具有对其预期的结构用途来说相当好的缺口韧性。具体牌号的低合金高强度钢其缺口韧性的适用性,或是只根据已有的使用经验,或是结合缺口试样的冲击试验结果综合考虑。为了满足某些用途的极严格的要求,生产的一些低合金高强度钢具有极好的缺口韧性。例如,通常采用控制热轧技术生产用于制造焊接管线钢管的低台金高强度钢钢板,这种钢管需要符合有关标准对缺口韧性规定的要求。

低合金钢用途和特性:

低合金钢焊接结构的零部件通常需要经过加工成形—焊接—焊后热处理等工序,这就要求钢材具有良好的工艺性能。工艺性能包括金属的焊接性,切削性能,冷、热加工性能,热处理性能,可锻性,组织均匀稳定性及大截面的淬透性等。在考虑材料成本的同时还应考虑材料加工、焊接难易程度不同对制造费用的影响。

低合金钢在工程机械、船舶、桥梁、高层建筑、锅炉及压力容器、电力、各种车辆的制造中得到了广泛的应用。这与它的特性(如:塑性、韧性、焊接性能)是分不开的。图集中展示了一些常见的低合金钢的用途和特性。

7. 低合金钢焊接特点

20钢、40钢、t8钢焊接性能比较,

最好的是20号钢,最差的是T8。冷,

因为含碳量低的合金钢焊接性能好些。

一般低碳钢的焊接性比其他的钢种要好。并且碳含量越低越好,越高焊接性越不好。而对于合金钢的焊接性要看加入的合金元素的不同而确定,一般含铬的焊接性要比含钒的好。