第4章低合金特殊用鋼的焊接

1、 第第4 4章章 低合金特殊用鋼的焊接低合金特殊用鋼的焊接 低溫鋼低合金特殊用鋼 低合金耐蝕鋼 珠光體耐熱鋼知識(shí)目標(biāo)：1.了解低溫用鋼的分類(lèi)2.了解低溫用鋼的成分對(duì)鋼材性能的影響3.掌握低溫用鋼焊接性能力目標(biāo)：能制定低溫用鋼的焊接工藝4.1 低溫鋼的焊接4.1.1低溫鋼的成分和性能低溫：-10 -196超低溫：-196 -273 （1）低溫鋼的分類(lèi) -10-40 -50 -90 按使用溫度分類(lèi) -100 -120 -130 -196 -196 -273 低合金鐵素體型低溫鋼按合金含量和組織分類(lèi) 中合金低碳馬氏體型低溫鋼 高合金奧氏體型低溫鋼根據(jù)有無(wú)鎳、鉻元素分類(lèi)根據(jù)熱處理方法分類(lèi)（2）低溫鋼的

2、化學(xué)成分和組織鋁鎮(zhèn)靜Si-Mn鋼及低合金鐵素體低溫鋼鋁鎮(zhèn)靜Si-Mn鋼：先用Si-Mn脫氧，再用Al脫氧。主要用于-40的結(jié)構(gòu)。低合金鐵素體低溫鋼：是在鋁鎮(zhèn)靜Si-Mn基礎(chǔ)上,加入少量（5%）的合金元素形成的。組織為： P主要用于-50 以下的結(jié)構(gòu)在鐵素體低溫鋼中可以加入Ni元素，提高低溫性能。中合金低碳馬氏體低溫鋼合金元素含量為5%-10%之間常見(jiàn)鋼種9%Ni,具有一定回火脆性。高合金奧氏體低溫鋼合金元素含量為10%以上，組織為A可在-196 -253下使用分類(lèi)：Ni-Cr奧氏體低溫鋼 無(wú)Ni-Cr奧氏體低溫鋼4.1.2 低溫鋼的焊接性（1）鐵素體低溫鋼的焊接性0.06%c 0.20%合金元

3、素總量5% 焊接性好0.27% CE 0.57%提高韌性方法：通過(guò)加入細(xì)化晶粒的合金 元素以及正火處理提高低 溫韌性。焊接注意:控制線能量和層間溫度，避免熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大。控制焊后熱處理溫度，避免產(chǎn)生回火脆性含N的鐵素體型低溫鋼對(duì)焊接熱循環(huán)、應(yīng)變比較敏感。（2）低碳馬氏體低溫鋼的焊接性典型鋼種9%Ni鋼，含Ni多，具有一定淬硬性。熱處理：正火+高溫回火或900水淬+570 回火組織：低碳板條馬氏體焊接性較好，但必須控制雜質(zhì)含量焊接注意：正確選材避免磁偏吹嚴(yán)格控制線能量和層間溫度與避免焊前預(yù)熱（3）奧氏體低溫鋼的焊接性焊接注意：選材要與母材的線膨脹系數(shù)相近對(duì)Ni-Cr奧氏體低溫鋼，應(yīng)注意控制線能

4、量和冷速， 無(wú)Ni-Cr奧氏體低溫鋼，選材和母材合金系相同。奧氏體低溫鋼應(yīng)選用小線能量，防止脆化和晶間腐蝕。4.1.3低溫鋼的焊接工藝主要焊接性問(wèn)題：保證焊縫及低溫區(qū)的低溫 韌性 焊接工藝：采用小線能量焊接，電流不宜過(guò) 大，應(yīng)快速多道焊，并通過(guò)多層 焊的重?zé)嶙饔眉?xì)化晶粒。（1）焊條電弧焊焊條應(yīng)滿足焊縫金屬工作溫度韌性要求對(duì)承受載荷的結(jié)構(gòu)，還應(yīng)保證強(qiáng)度對(duì)接觸腐蝕的結(jié)構(gòu)，應(yīng)是材料成分與母材一致對(duì)線膨脹系數(shù)大的材料，應(yīng)選用與母材線膨脹一致對(duì)9%Ni鋼，磁偏吹大，應(yīng)選用滿足性能要求和能使用交流電的材料。焊接工藝參數(shù)小線能量焊接，直徑不大于4mm，盡量選用小電流焊接。焊接不能在表面引弧，平焊時(shí)采用快速不

5、擺動(dòng)的操作方法，其他位置焊接可稍作擺動(dòng)，填滿弧坑（2）埋弧焊焊接材料應(yīng)選用堿性焊劑，控制S、P含量，選用非熔煉型（燒結(jié)型）焊劑。焊接工藝參數(shù)焊接電流和電壓不能過(guò)大，用小直徑，小線能量焊接單面焊 雙面焊知識(shí)目標(biāo)：1.了解低合金耐蝕鋼的分類(lèi)2.了解低合金耐蝕鋼的成分對(duì)鋼材性能的影響3.掌握低合金耐蝕鋼焊接性能力目標(biāo)：能制定低合金耐蝕鋼的焊接工藝 4.2 低合金耐蝕鋼的焊接 耐大氣腐蝕鋼 分類(lèi) 耐海水腐蝕鋼 耐石油腐蝕鋼4.2.1 低合金耐蝕鋼的成分和性能（1）耐大氣、耐海水腐蝕的低合金鋼合金系統(tǒng)：Cu P0.2% Cu 0.5% 0.06% p0.15% C 0.12%（2）耐石油腐蝕用低合金鋼主

6、要是抗硫和硫化物引起的腐蝕 Cr-Mo合金系珠光體鋼分類(lèi) Al0.5% 含Al鋼 Al1% 2%Al 3%4.2.2 低合金耐蝕鋼的焊接性（1）耐大氣、耐海水腐蝕用低合金鋼的焊接對(duì)于含P的耐蝕鋼，為了確保焊接性和韌性，c+p0.25%且C0.25%,避免焊縫出現(xiàn)裂紋和低塑性，應(yīng)合理設(shè)計(jì)接頭形式，采用小線能量焊接。（2）耐石油腐蝕用低合金鋼的焊接主要介紹含Al鋼，主要焊接問(wèn)題：焊縫金屬的合金化焊接接頭脆化含鋁鋼脆化與Al含量有關(guān)，當(dāng)含Al高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生鐵素體組織而使焊縫變脆，熱影響區(qū)脆化是由于出現(xiàn)了“鐵素體帶”。鐵素體帶:又稱(chēng)脫碳層或白帶，主要是Al在-Fe中固溶體。4.2.3低合金耐蝕鋼的焊接（

7、1）焊條電弧焊耐大氣和海水腐蝕的鋼一般用焊條電弧焊，焊條具有與母材相匹配的耐腐蝕性和綜合力學(xué)性能，其他工藝也低合金結(jié)構(gòu)鋼相同。（2）埋弧焊與低合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同，只是要選用小線能量（3）CO2氣體保護(hù)焊工藝基本與低合金結(jié)構(gòu)鋼基本相同，但要選擇與之匹配的焊絲。知識(shí)目標(biāo)：1.了解珠光體耐熱鋼的分類(lèi)2.了解珠光體耐熱鋼的成分對(duì)鋼材性能的影響3.掌握珠光體耐熱鋼焊接性能力目標(biāo)：能制定珠光體耐熱鋼的焊接工藝4.3 珠光體耐熱鋼4.3.1 珠光體耐熱鋼的成分和性能0.5%Cr9% Mo0.5% 或1%Cr可以提高抗氧化能力和熱強(qiáng)性加入Mo、V、Ti、W等元素，可提高鋼的熱強(qiáng)性，并形成致密氧化膜提高鋼的抗氧

8、化能力。供貨狀態(tài)：退火 正火+回火使用狀態(tài)：正火+回火 淬火+回火4.3.2珠光體耐熱鋼的焊接性主要焊接性問(wèn)題：熱影響區(qū)硬化、冷裂紋、 軟化、再熱裂紋（1）熱影響區(qū)硬化Cr、Mo等合金元素都顯著提高鋼的淬硬性，提高奧氏體的穩(wěn)定性，線能量小時(shí)容易出現(xiàn)淬硬組織，線能量大時(shí)，容易出現(xiàn)晶粒粗大產(chǎn)生的脆化。（2）再熱裂紋主要取決于鋼中的碳化物形成元素的特性和含量，一般出現(xiàn)在500 700的焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)內(nèi)。防止措施：采用高溫塑性高于母材的焊材將預(yù)熱溫度提高到250，層間溫度為300。采用小線能量選用合適的熱處理制度，避免在敏感溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留。合理設(shè)計(jì)接頭（3）焊接冷裂紋產(chǎn)生：焊縫中擴(kuò)散氫含量過(guò)

9、高、線能量小時(shí)，淬硬組織和擴(kuò)散氫作用。采用低氫型焊條、適當(dāng)線能量、預(yù)熱和后熱（4）回火脆性回火脆性：Cr、Mo鋼及其焊接接頭在350500溫度區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生劇烈脆變。原因：金屬元素在奧氏體晶界偏析 Mn、Si等元素的促進(jìn)4.3.3珠光體耐熱鋼的焊接工藝（1）焊前準(zhǔn)備（2）焊接方法（3）焊接材料焊后不經(jīng)熱處理：合金成分基本一致焊后經(jīng)熱處理：合金成分或強(qiáng)度級(jí)別較高的焊材（4）預(yù)熱和焊后熱處理預(yù)熱：母材含碳量大于0.45%，最高硬度值大 于350HV時(shí)，要進(jìn)行預(yù)熱。常用的焊后熱處理：580760回火處理或消除應(yīng)力處理正火處理焊后熱處理注意問(wèn)題：保證過(guò)熱區(qū)溫度的改善應(yīng)降低應(yīng)力應(yīng)使母材和熱影響區(qū)的性能保持技術(shù)參數(shù)值應(yīng)避開(kāi)鋼材的回火脆性和再熱裂紋溫度區(qū)間（5）耐熱鋼焊接應(yīng)注意問(wèn)題定位焊和正式施工前都需要預(yù)熱焊條電弧焊時(shí)，應(yīng)減少接頭拘束度焊接時(shí)保持溫度不低于預(yù)熱溫度并緩冷氣焊時(shí)，采用中性焰右焊法焊縫正面余高不宜過(guò)高 分析鋼材焊接性焊接工藝低溫鋼低合金耐蝕鋼珠光體耐熱鋼 小結(jié)人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力