银焊丝中碳调质钢的焊接
admin 添加于 2015-11-18 15:59
银焊丝中碳调质钢的焊接 核心提示：3.4中碳调质钢的银焊丝焊接3.4.1中碳调质钢的化学成分和性能中碳调质钢的碳和其他合金元素含量较高。增加碳是为了提高强度，通常加入量
3.4 中碳调质钢的银焊丝焊接
3.4.1 中碳调质钢的化学成分和性能 中碳调质钢的碳和其他合金元素含量较高。增加碳是为了提高强度，通常加入量为w(C)=0.25％～0.45％。加入合金元素[w(Me)<5％]主要是为了保证淬透性和提高回火抗力。通过调质（淬火+回火）处理以获得较好的综合性能，其屈服点达880～1176MPa。这类钢的特点是：比强度和硬度高，淬透性大，因而焊接性较差，焊后必须通过调质处理才能保证接头的性能；热处理方式不同。尤其是回火温度有差异时，其力学性能变化很大，钢的纯度对焊接影响很大，w(S)、w(P)降至0.02％，焊时也会有裂纹发生。当钢材热处理得到很高强度水平时，S、P的极限质量分数应低于0.015％。为了达到这样高的纯度，焊接用的母材和填充金属银焊丝均需采用真空熔炼等技水冶炼。
中碳调质钢按其合金系统可分成以下几类：
1）Cr钢 如40Cr，钢中加入Cr[w(Cr)<1.5％时]能有效地提高淬透性，也能增加低温或高温回火稳定性，但有回火脆性。40Cr是一种应用广泛的Cr调质钢，具有较高的淬透性和良好的综合力学性能，疲劳强度高。用于制造较重要的在交变载荷下工作的机器零件，焊接中常遇到的是用于制造齿轮和轴类。 2）Cr-Mo系 是在Cr钢基础上发展起来的中碳调质钢，如35CrMoA和35CrMoVA钢等。Cr钢中加入少量Mo[w（Mo)0.15％～0 25％]可以消除Cr钢的回火脆性，提高淬透性，并使钢具有较好的强度与韧性匹配。此外，Mo还能提高钢的高温强度。V可以细化晶粒，提高强度、塑性和韧性，增加高温回火稳定性。这类钢一般在动力设备中用以制造负荷较高、截面较大的重要零部件，如汽轮机叶轮、主轴和发电机转子等。
3）Cr-Mn-Si系 如30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A和40CrMnSiMoVA钢等。其中30CrMnSiA最典型，是我国应用最广泛的一种中碳调质钢，w(C)=0.28％～0.35％，加入Si能提高低温回火抗力。这种钢退火状态下的组织为铁素体和珠光体，经870°～890°淬火，510～550℃高温回火为回火索氏体（或统称回火马氏体)。这种钢的缺点是在300～450℃内出现第一类回火脆性，因此，回火时必须避开该温度范围。另外，这种钢还有第二类回火脆性，因此，高温同火时须采取快冷措施，否则冲击韧度会显著降低。
4）Cr-Ni-Mo系 如40CrNiMoA和34CrNi13MoA钢等，钢中加入Ni增加淬透性以提高强度，同时，对塑性、韧性有良好作用，尤其低温冲击韧度较高。加入Mo进一步提高淬透性，又有助于消除对回火脆性的敏感。这类钢强度高，韧性好，淬透性大。主要用于高负 荷、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如汽轮机、喷气涡轮机轴、喷气式客机的起落架及火箭发动机的外壳等。
3.4.2 中碳调质钢的银焊丝焊接性
（1）焊缝中的热裂纹 中碳调质钢含碳量及合金元素量都较高，其结晶温度区间较大，偏析也较严重。因而具有较大的热裂纹倾向。热裂纹常发生在多道焊第一条焊道弧坑和凹形角焊缝中。为了防止热裂纹，在选择焊接材料时，应尽量选用含碳量低的，含S、P杂质少的填充材料。一般焊丝w(C)限制在0.15％以下，最高不超过0.25％，w(S)、w(P)<0.03％～0.035％。焊接时应注意填满弧坑和良好的焊缝成形。
（2）冷裂纹 中碳调质钢对冷裂敏感性比低碳调质钢大，因为中碳调质钢含碳较高，加入的合金元素也较多，在500℃以下温度区间过冷奥氏体具有更大的稳定性，因而淬硬倾向十分明显。中碳钢的马氏体开始转变温度Ms。一般都较低，在低温下形成的马氏体，难以产生“自回火”效应，况且含碳量高的马氏体其硬度和脆性更大，所以冷裂纹倾向较为严重，焊接时必须采取防止冷裂的措施。
（3）过热区的脆化 由于中碳调质钢具有相当大的淬硬性，在焊接热影响区的过热区内很容易产生硬脆的高碳马氏体。冷却速度越大，生成高碳马氏体就越多，脆化也就越严重。 要减少中碳调质钢过热区脆化，宜采用小焊接热输入并辅之以预热、缓冷和后热等工艺措施。因为小热输入可减少高温停留时间，避免了奥氏体晶粒过热，增加了奥氏体内部成分的不均匀性，从而降低其稳定性。预热和缓冷是为了降低冷却速度，改善过热区的性能。对这类钢采用大的焊接热输入也难以避免马氏体的形成。反而会增大奥氏体过热和提高它的稳定性，形成粗大的马氏体，使过热区脆化更为严重，应尽量避免。
（4）热影啊区软化 中碳调质钢在调质状态下焊接，焊后在热影响区上的软化现象比低碳调质钢更为严重，随着强度级别提高，其转化程度就越显著。该软化区便成为降低接头强度的薄弱环节。软化区的软化程度和宽度与焊接热输入有关，热输入越小，加热和冷却速度越快，受热时 间越短，其软化程度和宽度就越小。因此，采用热能集中、热输入较小的焊接方法，对减小软化区有利。