第6章 低合金高强度钢的焊接 焊接冶金与焊接性 教学课件

6.1 低合金高强钢的种类和性能 6.1 低合金高强钢的种类和性能 二.低碳和中碳调质钢
2. 中碳调质钢
化学成分 杂质元素： S≤ 0.035%, P≤ 0.035%。 (质量分数)
添加元素：Cr、Ni、Mo、V等。 基本元素： C≤0.25%-0.45%, Si和Mn取决添加元素。
微观组织：淬火+回火，回火马氏体。 力学性能：σs = 880 ~ 1860MPa。 典型牌号：40Cr、30CrMnSiA、 40CrMnSiMoVA 等。
61低合金高强钢的种类和性能61低合金高强钢的种类和性能表65常用中碳调质钢的化学成分质量分数钢材牌号mnsicrnimo40cr03704505080204081135crmoa030040040701703509130030003530crmnsia0280350811091208110300030003530crmnsini2a02703410130912091214180025002540crnimoa036044050801703706091251750150250030003040crmnsimova03704208121216121502504506000701200300030中碳调质钢表66常用中碳调质钢的力学性能钢材牌号热处理40cr850淬火水520回火水或油980785454735crmoa850淬火水550回火水或油98083512456330crmnsia锻件880淬火油540回火水或油1080835104549jcm30crmnsini2a890淬火水200300回火空15704559jcm40crnimoa850淬火油600回火水或油98083512557840crmnsimova890970淬火油250270回火空354962低合金高强钢的焊接性分析62低合金高强钢的焊接性分析一

345 325 295 275 470~ 21 — — 630
390 370 350 330 490~ 19 — — 650
180°弯曲试验 d=弯心直径 a=试样厚度 (直径)
d=2a d=3a d=2a d=3a d=2a d=3a
20921-5a
表6-2 常用热轧钢和正火钢的力学性能 (GB/T 1591 —1994)
≥680
≥17
≥785
≥16
≥950
≥10
(横向)/J 20℃：77J/c() -40℃：56J/c()
-40℃：≥39J/ c()
-40℃：≥40 — -20℃：≥39 -40℃：≥29
-20℃：≥47 -40℃：≥29
-25℃：≥27
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6.1.3 中碳调质钢
表6-5 常用中碳调质钢的化学成分 (质量分数 )(%)
钢材牌 C 号
Mn
Si
Cr
Ni
Mo
V
40Cr 0．37~ 0．5~ 0．2~ 0．8~ —
—
—
0．45 0．8 0．4 1．1
35CrM 0．30~ 0．4~ 0．17~ 0．9~ —
oA
0．40 0．7 0．35 1．3
0．2~ — 0．3
30CrM 0．28~ 0．8~ 0．9~ 0．8~ ≤0．30 —
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6.2.2 冷裂纹
1. 冷裂纹的敏感性 (1) 热轧钢和正火钢的冷裂纹敏感性 在低合金高强度钢中， 热轧钢的冷裂倾向是最小的。 (2) 低碳调质钢的冷裂纹敏感性 低碳调质钢的合金化原理 就是在低碳钢的基础上，通过加入多种提高淬透性的合金 元素来保证获得强度高、韧性好的低碳马氏体和部分下贝 氏体的混合组织。

低合金钢 w<5wt% 中合金钢 w=5～10wt% 高合金钢 w>10wt%
一、钢的分类
低合金高强钢
低合金钢
(按用途)
珠光体耐热钢
低合金特殊用钢 低温钢 低合金耐蚀钢
二、低合金高强钢的分类
低合金高强钢
(按屈服强度级别 和热处理状态)
热轧及正火钢 σs=294～490MPa 低碳调质钢 σs=441～980MPa 中碳调质钢 σs=880～1176MPa
三、低合金高强钢的性能
3. 中碳调质钢
中碳调质钢
热处理 淬火+ 高温回火
屈服强度/ MPa 880～1176
含碳量
wc=0.22～ 0.45wt%
特点
淬透性大， 焊接性差
四、典型低碳调质钢主要成分
C
Mn
Si
Ni
Cr
Mo
V
N
S
P
14Mn 0.14 1.41 0.30
-
MoVN
-
0.47 0.13 0.015 0.025 0.012
2. 低碳调质钢
低碳调 质钢
热处理 淬火+高温回火
屈服强度/ MPa 441～980
含碳量 要求wc≤0.22wt%，实 际上都在0.18wt%以下
三、低合金高强钢的性能
2. 低碳调质钢
将钢加热到临界点Ac3或(亚共析钢)或Ac1 (过共析 钢)以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬 火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体(或贝 氏体)组织的热处理工艺称为淬火。
五、低碳调质钢焊接性分析
粗晶脆化
被加热到1200℃以上的过热区，晶粒明显长大。 脆性断裂应力σ和晶粒直径d的关系为：

3、低合金耐蚀钢
• 用途：主要用于像大气、海水、石油化工等腐蚀介 质中工作的各种机械设备和焊接结构。（在石化企业，
很多场合存在腐蚀问题，比如海底输油管线内有原油介质腐蚀、
外有海水腐蚀，输送天然气的管线内存在严重的硫化氢腐蚀）
• 性能：除具有一般的力学性能外，必须具有耐腐蚀 性能这一特殊要求；
• 使用状态：由于所处的介质不同，耐蚀钢的类型和 成分也不同，但一般均含Cu、P、Al、Cr等合金元素。 耐蚀钢中应用最广泛的是耐大气和耐海水腐蚀用钢。
2)正火+回火状态下使用的钢：
• 主要是指含Mo钢，如14MnMoV、18MnMoNb
• 在低合金钢中加入一定量的Mo，可细化晶粒，提高 强度，还可以提高钢材的中温性能。因此含Mo的低 合金正火钢适于制造中温厚壁压力容器。
• 但含Mo钢在较高的正火温度或较快速度的连续冷却 下，得到的组织为上贝氏体和少量的铁素体，其韧 性和焊接性较差，因此正火钢必须回火处理以改善 钢材的塑性和韧性。
合金化目的：该类钢的主要性能是力学性能， 合金元素的加入是保证钢具有一定塑性韧性的基 础上提高钢的强度
按屈服强度级别和热处理状态分，强度用钢 大致分为热轧与正火钢、低碳调质钢和中碳调质 钢等三类。
2) 低中合金特殊用途钢(专用钢） 主要用 于一些特定条件下工作的机械零件和工程结构。 对其要求除了必须具备常规的力学性能外，还必 须适应特殊环境（高温、低温、化工及腐蚀)下 工作的要求。
焊接工艺 关于焊接材料的选用 关于焊接工艺参数的制定
预热温度 层间温度 后热温度 焊接E 焊后热处理
二、热轧钢及正火钢的焊接性分析
低合金钢的焊接性主要取决于它的化学 成分和轧制工艺。随着钢材强度级别的提高和 合金元素含量的增加，焊接性也随之发生变化。 焊接性通常表现为两方面的问题：一是裂纹问 题，一是接头的脆化问题。