㈠ 為什麼低碳鋼比中碳鋼焊接性能好
鋼中的碳會明顯影響鋼的焊接性,一般低碳鋼焊接性好,一般不需採用特殊的工藝措施,只是在低溫、厚板或有較高要求時,才需要用鹼性焊條焊接,並適當預熱。當低碳鋼中碳、硫含量均偏於上限時,除要求採用優質低氫焊條、採取預熱和後熱等措施外,還應合理選擇坡口形式、減少熔合比,以防止熱裂紋產生。
中碳鋼焊接時有冷裂傾向,含碳量越高,熱影響區淬硬傾向越大,冷裂傾向也越大,焊接性越差。隨著母材含碳量的增高,也會使焊縫金屬的含碳量相應增高,再加上硫的不利影響,容易在焊縫中形成熱裂紋。所以,中碳鋼焊接應採用抗裂性好的鹼性焊條,並採取預熱和後熱等措施,減小裂紋傾向。
高碳鋼的焊接時,由於這種鋼的含碳量高,焊接時會產生很大的焊接應力,焊接熱影響區的淬硬和冷裂傾向較大,同時焊縫也更易產生熱裂紋,所以這類鋼焊接性最差,故在一般焊接結構中是不採用的,只用於鑄件補焊或堆焊。焊後焊件應進行回火處理,以消除應力,固定組織,防止裂紋和改善焊縫的性能。
㈡ 中碳鋼比低碳鋼焊接性差,工藝上採用什麼措施來提高其質量
樓主說的中碳鋼,定義上說是碳的含量稍高而已,百分比在0.45-0.6,以下為低碳鋼,以上為高碳鋼。
關於中碳鋼的焊接主要存在兩點因素需要考慮:
第一、結晶裂紋;
第二、延遲裂紋。
首先,關於結晶裂紋主要由材料中的雜質元素形成的低熔點共晶物,或膜狀鐵素體較低的承載而容易在焊接過程中因較高的焊接應力而出現拉裂,即熱裂紋現象。這樣的解釋雖然籠統,但反應本質,具體結晶裂紋的諸多要素非三言兩語可以概括,也不是本次討論重點,如果你需要,我可以細說。
結晶裂紋的防止措施:
1)控制焊縫金屬組織:焊縫組織是奧氏體+鐵素體的雙相組織時,不易產生低熔點雜質偏析,可減少熱裂紋的產生。但雙相組織中的鐵素體不宜超過5%,否則易產生σ相脆化;
2)控制化學成分:減少焊縫金屬中Ni、C、S及P含量,增加Cr、Mo、Si等元素,可以減少熱裂紋的產生。為了得到雙相組織,希望Cr/Ni=2.2-2.3。Ni含量過高,易產生熱裂紋;
3)選用適當葯皮類型的焊條:用低氫焊條可使焊縫晶粒細化,減少雜質偏析,提高抗裂性。用酸性葯皮焊條氧化性強,合金元素燒損多,抗裂性下降,而且晶粒粗大,易產生熱裂紋;
4)選用適當焊接規范和冷卻速度:採用小規范即小電流,快速焊來縮短焊接熔池結晶時間,快速冷卻以減少偏析,抗裂性提高。多層焊時要控制低的層間溫度,要等前一道冷卻到60度後再焊接。
其次,關於延遲裂紋(又稱冷裂紋),是厚壁低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼焊接中最應注意的危害性裂紋,因為這種裂紋有一定的潛伏期,在壓力容器行業就有統計,最高的潛伏期可達一個月之多,可見危害性之大,也非常隱蔽,必須從源頭上加以控制,它的形成原因為以下三點:
1、熔敷金屬及熱影響區的擴散氫含量;
2、材料的淬硬傾向;
3、較高的拘束度。
所以,冷裂紋的影響因素很多,也很復雜,因此控製冷裂紋總原則就是控制影響冷裂紋的三大因素,即降低拘束應力、降低氫來源,改善組織。
下面具體說明冷裂紋控制措施,望對樓主有用:
冶金方面
1)選擇抗裂性好的鋼材
降低鋼種雜質元素的含量,結合微合金化元素進而降低PCM;
2)焊接材料的選用
○1選用低氫或超低氫焊條;
○2選用低強焊條;
○3選用奧氏體焊條;
焊接工藝方面
1)預熱溫度的控制
斜Y型坡口拘束抗裂試驗:T0=1440PW-392℃
X,U,V型坡口拘束抗裂試驗:T0=1330PW-380℃
K型和T型坡口拘束抗裂試驗:T0=2030PW-550℃
2)焊接線能量的控制
為防止產生淬硬組織,應降低冷卻速度或增大t8/5,除了預熱,適當增大線能量,但必須避免奧氏體晶粒過分粗化或形成馬氏體。
3)多層焊層間時間間隔的控制
4)緊急後熱的作用
與焊後熱處理不同,緊急後熱必須搶時間,潛伏期之前的緊急後熱可以有效防止冷裂紋的產生。根據後熱溫度的高低,可能會不同程度地產生三種有利作用:a.減少殘余應力;b.改善組織(減少淬硬性);c.消除擴散氫。
後熱溫度及時間同鋼種的成分有關,為防止產生延遲裂紋,後熱溫度TPC應大於延遲裂紋形成的上限溫度TUC。引進後熱有關的碳當量[Cep]p如下:
[Cep]p=(C)+0.2033(Mn)+0.473(Cr)+0.1228(Mo)+0.0292(Ni)-0.0792(Si)+0.0359(Cu)-1.595(P)+1.692(S)+0.844(V)
TPC(℃)=455.5[Cep]p-111.4
可見,碳當量越大,後熱溫度TPC也越高。
本人江蘇科技大學焊接畢業,現上海某焊接研究所,以上是我07年寫的一份《常見裂紋產生機理及其控制措施》中為你歸納的部分。若有其它需要,盡可密我!