浅析焊接因素对低合金结构钢冷脆性的影响

钢材中各元素对性能性的影响1、碳（C)：钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0。

23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0。

20％.碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0。

15－0。

30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0。

60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢.在调质结构钢中加入1。

0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片.硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0。

30—0。

50％,在碳素钢中加入0.70％以上时就算“锰钢",较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性,改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%.含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能.4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性,使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0。

045％，优质钢要求更低些。

5、硫（S)：硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%.在钢中加入0。

08-0.20％的硫,可以改善切削加工性，通常称易切削钢.6、铬(Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

浅谈焊接残余应力对结构的影响【摘要】残余应力的存在虽然不会影响结构的静态承载能力，但仍然会引起一些问题，比如结构会由于焊接初始缺陷，导致在低应力下裂纹扩展而导致脆性破坏。

本文选取焊接残余应力为研究对象，分析残余应力下构件或结构的刚度、低温冷脆、疲劳强度，并讨论残余应力给它们带来的影响。

【关键词】残余应力；焊接结构；影响0.引言焊接残余应力简称焊接应力，它是一种无荷载作用下的内应力。

由于焊接的过程是一个不均匀加热和冷却的过程，在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，由此就形成了残余应力。

残余应力的存在对结构的刚度、受压构件的承载力、低温冷脆以及疲劳强度均会有一定的影响。

1.焊接残余应力的分类及产生的原因焊接过程是一个对焊件局部加热继而逐渐冷却的过程，焊件由于焊接而产生的内应力我们称之为焊接应力，对于钢结构而言，焊接残余应力和变形是影响结构断裂强度、疲劳强度和结构稳定性的重要因素。

从焊缝的方向，焊接残余应力可以分为三类：1.1沿焊缝长度方向的纵向焊接应力施焊时，焊缝附近温度最高，在焊缝区以外，温度则急剧下降。

由于不均匀温度场的影响，温度高的钢材膨胀大，但受到周围温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩；焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向内收缩，但受到周围钢材限制而产生收缩应力，这是垂直于焊缝方向的纵向拉应力就是纵向焊接应力。

此时，由于焊件不受约束，焊接产生的应力是自相平衡的应力，即由于在焊缝附近出现收缩拉应力，则必然会在距焊缝稍远区段内产生压应力，可以把纵向焊接应力的这种分布规律简称为“热拉冷压”。

1.2垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力横向焊缝产生的原因有两个：一是由于焊缝纵向收缩，使得被焊接的两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是两块钢板的中间会产生横向拉应力，而两端则产生压应力；二是由于先焊的焊缝已经凝固，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向塑性压缩变形。

低合金钢焊接钢管的破裂与断裂行为分析钢管在各行各业中广泛应用，其中低合金钢焊接钢管因其较低成本、高强度和良好的可焊性而备受青睐。

然而，在使用中，我们经常会遇到低合金钢焊接钢管的破裂与断裂问题，这给我们的生产和使用带来了极大的困扰。

因此，对低合金钢焊接钢管的破裂与断裂行为进行深入分析，对于提高钢管的质量和可靠性非常重要。

1. 低合金钢的焊接特性低合金钢是含有一定数量的合金元素的钢材，其焊接性能与普通碳钢有所区别。

焊接时，低合金钢容易出现冷裂纹和热裂纹。

冷裂纹主要发生在焊接后的冷却过程中，而热裂纹则常发生在焊接时的高温条件下。

研究表明，低合金钢中常见的裂纹形式有岩根裂纹、比什尼克裂纹和间接裂纹等。

2. 焊接工艺对破裂与断裂行为的影响焊接工艺是影响低合金钢焊接钢管破裂与断裂行为的重要因素之一。

焊接工艺涉及到焊接电流、电压、焊接速度及焊接热循环等参数的选择。

不合理的焊接工艺参数选择容易导致焊缝区域的应力集中和组织性能的变化，从而增加了钢管的破裂与断裂风险。

3. 断裂形式与机理分析低合金钢焊接钢管的破裂与断裂形式多种多样，常见的有塑性屈服断裂、脆性断裂和中间断裂等。

其中，塑性屈服断裂通常发生在低应力条件下，具有明显的塑性变形区域，而脆性断裂则容易在高应力条件下发生，无明显的塑性变形。

中间断裂则是介于塑性屈服断裂和脆性断裂之间，其断裂面既有塑性变形区域又有脆性断裂区域。

低合金钢焊接钢管的破裂与断裂机理主要与应力、应变和微观组织演变等因素有关。

应力是导致钢管破裂与断裂的主要原因，而应变是破裂与断裂行为的表现。

同时，低合金钢的组织演变对其破裂与断裂行为也有着显著的影响。

焊接过程中，低合金钢的组织状况会发生变化，如晶界析出、晶界脆化、析出相稳定性等，从而影响其破裂与断裂行为。

4. 预防低合金钢焊接钢管破裂与断裂的措施为了预防低合金钢焊接钢管的破裂与断裂问题，我们可以采取一系列措施。

首先，对焊接工艺进行优化，合理选择焊接参数，以减少应力集中和组织的变化。

1、碳(C):钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过 0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入 1.0-1.2%的硅，强度可提高15-20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1- 4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰(Mn):在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30 — 0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算锰钢”较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11-14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷(P):在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

5、硫(S):硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于 0.040%。

在钢中加入 0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬(Cr )：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

简析低合金钢焊接接头的低温冲击性能发表时间：2020-10-27T14:41:19.137Z 来源：《基层建设》2020年第19期作者：滕尧[导读] 摘要：近年来，低合金钢高强钢的产量越来越高，应用范围也在不断增广。

华电重工机械有限公司天津 300409摘要：近年来，低合金钢高强钢的产量越来越高，应用范围也在不断增广。

提升焊接接头性能是确保低合金钢安全应用的重要依据。

文章一方面对低合金钢进行了简单的介绍，然后通过试验对低合金钢焊接接头的低温冲击性能进行了相应你的分析，最后对低合金钢焊接接头的质量控制提出了一些建议。

关键词：低合金钢；焊接接头；低温冲击性能引言：低合金高强钢是一种控制碳钢中碳含量与各种合金元素含量的新材料，并利用热处理工艺的辅助来实现高强度，广泛使用于民用工业（如：压力容器、船舶工业等）、国防等领域。

因为很多压力容器元件的使用环境比较恶劣，因此提高焊接接头的质量非常重要，文章着重对这方面的低温冲击性能进行了相应的分析。

1低合金钢概述低合金钢是由添加一定量的合金元素在碳钢的基础上，和合金元素的质量分数通常不超过5%，用来提高钢的强度，并确保它能够拥有一定的可塑性与韧性，或让钢可以拥有一些特殊的属性，如耐低温、耐高温、耐腐蚀等。

焊接结构常用的低合金钢可分为高强度钢、低温钢、耐腐蚀钢和珠光体耐热钢这几种。

2低合金钢焊接接头的低温冲击性能的相关试验2.1试验内容和试验材料a 坡口简图b 冲击试样取样位置图1坡口及取样位置在本次试验中，焊接试样使用的为国产3.5Ni钢，其主要的化学成分与机械性能可以有效满足相关要求，焊接工艺采取了电弧焊，利用各种焊接工艺参数进行换届，在焊接完成以后开展590±14℃/5h热处理，每一个工艺参数选择三组冲击试样，分别开展-115℃、-101℃和-85℃的冲击试验，坡口和取样位置如图1所示。

2.2讨论试验结果2.2.1焊接线能量造成的影响在利用焊条电弧焊的过程中，3.5Ni钢焊接接头的焊缝区，通道间的温度是150℃，线能量处于16KJ/cm~45KJ/cm的范围中，在线能量较小的时候，拥有良好的低温冲击性能，但是伴随线能量的提升，焊缝的冲击性能也在不断下滑。

合金元素对焊接性能的影响1、碳（C）：对焊接性及焊缝金属组织性能的影响主要表现在提高强度和硬度，但随着强度和硬度的提高，焊缝金属的塑性、韧性下降。

2、锰（Mn）：来自生铁与脱氧剂。

Mn有很好的脱氧能力，能清除钢中的FeO，还能与S形成MnS，以消除S的有害作用。

这些反应产物大部分进入炉渣而被去除，小部分残留于钢中成为非金属夹杂物。

因此，Mn能改善钢的品质，降低钢的脆性，提高钢的热加工性能。

Mn除了形成MnO和MnS作为杂质存在于钢中以外，在室温下Mn能溶于铁素体中，对钢有一定的强化作用。

3、硅（Si）：来自生铁与脱氧剂。

Si脱氧能力比Mn强，是主要的脱氧剂，能消除FeO夹杂对钢的不良影响。

Si能与FeO作用而形成SiO2，然后进入炉渣而被排除。

Si除了形成SiO2，作为杂质存在于钢中以外，在室温下Si大部分溶于铁素体中，因此Si对钢有强化作用。

4、铬（Cr）：是不锈中的主加元素，Cr与氧生成Cr2O3保护膜，防止氧化，但Cr与C能形成Cr23C6，是导致不锈钢晶间腐蚀的主要原因。

在低合金钢中Cr含量小于1.6%，提高钢的淬透性，不降低钢的冲击韧度。

5、镍（Ni）：在钢中加入镍，可以提高钢的强度和冲击韧度，Ni与Cr配合加入效果更佳。

一般增加低合金钢中的Ni含量会提高钢的屈服强度，但钢中Ni含量较高时热裂纹（主要是液化裂纹）倾向明显增加。

6、钛（Ti）：与O的亲和力很大，以微小颗粒氧化物的形式弥散分布于焊缝中，可以促进焊缝金属晶粒细化。

Ti 与C形成的TiC粒子对焊缝起弥散强化作用。

Ti与B同时加入对焊缝性能的影响最佳，低合金钢中Ti 、B含量的最佳范围Ti =0.01%～0.02%，B=0.002%～0.006%。

7、钼（Mo）：低合金钢焊缝中加入少量的Mo不仅提高强度，同时也能改善韧性。

向焊缝中再加入微量Ti，更能发挥Mo的有益作用，使焊缝金属的组织更加均匀，冲击韧性显著提高。

对于Mo-Ti系焊缝金属，当Mo=0.20%～0.35%,Ti=0.03%～0.05%时，可得到均匀的细晶粒铁素体组织，焊缝具有良好的韧性。

高强度低合金钢焊缝的微观结构和局部脆性区现象本课题研究高强度低合金钢板焊缝微观结构和局部脆性区之间的相关性，通过模拟热影响区以及焊接接头测试研究局部脆性区对韧性的影响，通过使用切口圆拉伸测试和后续的扫描电子显微镜的分析来确定微孔和解理微裂纹形成的机械加工过程。

多层焊接接头焊接热影响区的局部脆性区就是临界区加热粗晶的热影响区,其性能会受到各种冶金因素的强烈影响，例如有效晶粒尺寸和高碳的马氏体。

实验结果表明：单调增加马氏体的数量使得夏比能源减少，从而可以确认马氏体是控制热影响区韧性的主要显微组织因素。

另外，可以发现开始在马氏体和铁素体基体的界面上形成的微孔和微裂纹，也会使其韧性降低。

这些研究结果表明，在粗晶热影响区的局部脆性区的现象可以通过形态和马氏体的数量来解释。

1、介绍最近，我们注意到高强度低合金钢在通过多层埋弧焊时存在非常低的韧性值，高强度低合金钢焊缝的金相分析揭示不同区域热影响区微观结构。

例如，单层焊时,热影响区中的四个特征区域由峰值温度决定,该四个区域在焊接热循环时显示为：一个粗晶区，一个细晶区，一个临界区和一个亚临界区域。

在多层焊时，这些地区进行多次热循环时，形成不均匀和复杂的微观结构。

热影响多层焊缝的一个理想化的示意图如图1所示，根据再热温度，粗晶区域大致可以分为四区域如下: (a)亚临界再热粗晶区,该区域再热温度在AC1以下，(b)临界再热粗晶区，该区域的再热温度在AC1和AC3之间，（C）超临界再热粗晶区,该区域再热温度在AC3和1200°c之间，(d)恒定的再热粗晶区,该区域不需要再热或再热温度超过1200°c。

尽管已经开展了许多关于高强度低合金钢焊缝的研究,很少有报道关于控制焊接接头的韧性的可用因素，现在大家都认为粗晶区韧性最低。

由于局部脆性区中存在不合理显微结构使得低温韧性严重减少，从而使局部脆性区成为一个严重的问题，如之前的大尺寸奥氏体晶粒,上贝氏体、马氏体和微合金沉淀。

化学元素对钢的性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

工程事故分析钢结构脆性破坏事故分析王元清(清华大学土木工程系 100084) 钢结构的破坏通常可分为塑性和脆性两种形式。

其中脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一,这主要由于它的发生往往很突然、没有明显的塑性变形,而且构件破坏时的承载能力很低,带来的损失也十分惊人。

1　钢结构脆性事故的原因分析钢结构,特别是焊接钢结构受材料性质、加工工艺等方面因素影响,不可避免地存在各种缺陷,加之使用条件的不利作用(如超载、低温、动载等),易发生各类事故。

而在钢结构的事故中,脆性破坏占相当大的比例。

文献[5]给出了钢结构事故中各种破坏类型所占的比例(见表1)。

可见,有必要深入开展钢结构的脆性破坏方面的研究。

表1　钢结构各破坏类型在工程事故中所占的百分比破坏类型1951～197759起事故1951～195969起事故1950～1975100起事故整体或局部失稳224441母材破坏　塑性破坏脆性破坏62717814钢材的疲劳破坏1653(考虑焊缝)焊接连接的破坏152624螺栓连接的破坏43其它类型破坏1087早在1971年国际焊接协会(International Insti-tute of W elding)就对60个焊接钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[1],并根据所占比例总结出14个最主要的影响因素(参见表2)。

其中每个脆性破坏的实例并不是由单一因素引起的,而是多个因素共同作用的结果,所以表中列举的实例总数不是60个,而是126个。

表2　国际焊接协会对焊接钢结构脆性破坏的实例统计分析结果序号影响因素实例数　百分比1钢材对裂纹的敏感性2620.62结构构造缺陷1814.33构件的焊接残余应力1713.54钢材冷作与变形硬化1411.15疲劳裂纹97.26其它焊缝缺陷97.27结构工艺缺陷97.28结构超载8 6.39构件的热应力6 4.810焊接热影响区的裂纹3 2.411钢材的热处理3 2.412焊缝的裂纹2 1.613钢材的冷加工10.714腐蚀裂纹10.7总 计126100.0 作者在留学期间曾对前苏联223个工程中发生的350个钢结构脆性破坏实例进行了统计分析[2]。

钢结构脆性断裂初探摘要：本文介绍了钢结构脆性断裂的破坏特征，影响其脆性破坏的因素，防治钢结构脆性断裂的措施及案例分析。

关键词：钢结构；脆性断裂；影响因素；案例分析1 钢结构的破坏形式塑性破坏和脆性破坏是钢结构破坏最为常见的两种形式，而脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一，因破坏发生十分突然，且没有一个明显的塑性变形，在构件遭到破坏的时候，承载能力非常低。

而在破坏之后，所带来的损失十分严重。

脆性的断裂受到严重破坏，从宏观方面看，主要表现在断裂时候所伸长的量非常微小。

例如，生铁在单向拉伸断裂时为0.5～0.6%，最终破坏是由其构件的脆性断裂导致的，几乎观察不到构件的塑性发展过程，无破坏的预兆，其后果也经常是灾难性的。

工程设计的任何领域，无一例外地都要力求避免结构的脆性破坏，如在钢筋混凝土结构中避免设计超筋梁，其道理就在于此。

2 钢结构脆性断裂破坏的特征结构的脆性破坏是各种结构可能破坏形式中最不利的一种破坏，其破坏时几乎不发生变形，且瞬间发生，破坏时应力低于极限承载力。

脆性断裂的突发性，实现毫无警告，破坏过程的瞬间性，根本来不及补救，大大增加了结构破坏的危险性。

钢材晶格之间的剪切滑移受到限制，使变形无法发生，脆性破坏结果是钢材晶格间被拉断。

发生的机会较多，因此非常危险。

如果一直都处在韧性状材料当中，则裂纹扩展应具备外力的做功，一旦外力停止，则裂纹就会停止扩展。

而对于处在脆性的状态之下的材料当中，裂纹扩展并不需外力进行做功，只有在裂纹出现起裂的时候，才会从拉应力的场内释放出较多的弹性能，从而驱动整个裂纹快速扩展。

针对钢性的结构材料，一旦发生脆性的破坏，主要表现在以下几个方面：①残余应力在一些焊接的部分可能会导致三轴产生加大的拉力；②应用的钢材对于所含的非金属杂质十分敏感；③大部分破坏主要发生于低温的状况之下。

3 钢结构脆性断裂破坏的分类脆性断裂破坏大致可分为如下几类：①过载断裂。

因破坏力过载以及强度严重不足而造成断裂，该种断裂破坏发生速度非常快，情况十分严重。

合金结构钢冷脆温度
合金结构钢的冷脆温度是指在低温下发生脆性断裂的温度。

这种现象通常发生在较低温度下，尤其是在0摄氏度以下。

冷脆性是一种金属材料在低温下由于晶格结构的变化而导致的脆性断裂现象。

合金结构钢的冷脆温度取决于其化学成分、热处理状态和微观组织等因素。

一般来说，合金结构钢中的碳含量越高，其冷脆性越明显。

其他合金元素的含量、晶粒度、残余应力等因素也会影响冷脆温度。

为了避免在低温下发生脆性断裂，通常需要对合金结构钢进行适当的热处理，以改善其冷脆性能。

此外，在实际工程中，还可以通过添加合金元素、控制热处理工艺等方式来降低合金结构钢的冷脆性。

如果您需要了解特定合金结构钢的冷脆温度，建议您参考相关的材料数据表或者咨询材料供应商，他们通常会提供有关材料性能和使用温度范围的详细信息。

浅析低合金高强度钢的钢结构焊接发布时间：2023-01-30T08:31:26.643Z 来源：《城镇建设》2022年第18期作者：王伟[导读] 现阶段低合金高强度钢在建筑结构上已被广泛应用王伟中国水利水电第四工程局有限公司摘要：现阶段低合金高强度钢在建筑结构上已被广泛应用，主要用于各类大型的工程结构及载荷较大的轻型结构上，但核能行业应用还比较少，因此保证核能重点工程质量尤为重要。

关键词：低合金；高强度钢；钢结构；焊接引言钢结构功能强大，坚固耐用，易于构建和维护，非常适合多层建筑。

符合国家“绿色建筑、节能环保、循环利用、住宅产业化、工业化”的理念。

钢框架的元件包括型钢、钢板通过焊接、铆钉、螺栓连接构成。

焊接是现代钢结构中常见的连接方法。

他们提供的服务包括优点包括结构简单、材料经济、制造方便、使用方便，适用于所有类型的元件连接。

较为常见的缺陷是焊接裂纹、焊瘤、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透。

最大的危险是焊缝有裂纹，不仅可能导致焊缝结构损坏，而且可能导致产品报废甚至受伤。

为此，在钢的制造和装配过程中，尤其是在裂纹控制过程中，控制焊接控制尤为重要。

1影响建筑钢结构焊接性能的因素通常状况下，钢结构在稳固性上能够有一定的保证，且力学性能可以保证结构的安全。

为了能够更好地保证钢结构焊接的质量，相关人员应该对材料的性能进行详细分析。

然而在具体工程中，不同建筑结构的设计与技术的应用，会对材料的性能产生影响，因此设计人员在进行方案规划前，应该对钢材和焊接材料的化分、力学性能进行复验。

复验后，其性能应能符合国家现行有关工程质量验收标准的规定。

技术人员应该在具体工作中，将工程诉求与钢结构性能进行一一的比对，从而选择最有效的方式。

对于钢结构的焊接来讲，碳含量的高低含量会影响最终的焊接质量。

一般情况下，碳含量越高，最终焊接的难度就会越大。

根据现阶段的调查来讲，符合国家标准的钢材主要是根据碳含量作为标准，在难度等级上，共有4个等级。

浅谈各种因素对钢材性能的影响姓名：*****系别: *****班级：*****学号：*****指导老师：*****浅谈各种因素对钢材性能的影响摘要：随着我国国民经济的不断发展和科学技术的进步，钢结构具有的强度高、重量轻、良好的加工性能和焊接性能和很好的可重复使用性，使得钢结构在我国的应用范围也在不断扩大。

为了确保结构质量和安全，这些钢材应具有较高的强度、塑形和韧性，以及良好的加工性能。

因此，了解各种因素对钢材性能的影响就显得尤为重要。

关键词：化学成分冶金工艺冷加工热处理温度一、钢中常存元素对钢性能的影响钢材中除了主要化学成分铁（Fe）以外，还含有少量的碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、钛（Ti）、钒（V）等元素，这些元素虽然含量少，但对钢材性能有很大影响：1、碳（C）碳是钢中的主要元素，当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而延伸率下降，塑性、韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，抗拉强度提高减缓，以致于随含C量增加而降低。

随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），碳钢的耐腐蚀性降低，焊接性能和冷加工（冲压、拉拔）性能变坏。

2、锰（Mn）锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素，锰在碳钢中的含量一般为0.25-0.80%，在具有较高含Mn量的碳钢中，Mn含量可以达到1.2%。

锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，也可以和S结合形成MnS，从而在相当大程度上消除S的有害影响，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。

钢中的Mn，除一部分形成夹杂物（硫化锰及锰的氧化物），其余部分溶于铁素体和渗碳体中。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

Mn对碳钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性，在Mn含量不高时，可稍提高或不降低钢的面缩率和冲击韧性，在碳钢的Mn含量范围内，每增加0.1%Mn，大约使热轧钢材的抗拉强度增加7.8-12.7兆牛/米2，使屈服点提高7.8-9.8兆牛/米2，伸长率减小0.4%。

1、碳〔C〕：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅〔Si〕：在炼钢过程中加硅作为复原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中参加1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰〔Mn〕：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中参加0.70%以上时就算“锰钢〞，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷〔P〕：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

5、硫〔S〕：硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

在钢中参加0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬〔Cr〕：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

1、碳（C）：钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23％超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0。

20％。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0。

30％的硅。

如果钢中含硅量超过0。

50-0。

60％,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1。

0－1。

2%的硅,强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。

含硅1－4％的低碳钢，具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片.硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn)：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0。

50％。

在碳素钢中加入0。

70%以上时就算“锰钢"，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性,改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40％。

含锰11－14％的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等.锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。

5、硫(S）：硫在通常情况下也是有害元素.使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性.所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0。

040%。

在钢中加入0。

08—0。

20％的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬（Cr)：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

低温对钢结构焊接影响研究摘要：随着我国国民经济的迅速发展，钢结构建筑目前被越来越广泛的应用于建筑结构中。

我国十三五规划中明确指出要完成从钢结构制造大国到钢结构制造强国的目标，重点研发钢结构建筑结构上的关键技术，提高我国钢结构的建筑水平。

而钢结构的焊接质量对建筑中的钢结构力学性能有直接影响，低劣的焊接不仅会降低建筑钢结构的整体稳定性，而且对后续的混凝土施工等工序也有负面作用。

因此研究低温对钢结构焊接性能的影响是很有必要的，本文主要探讨了在低温环境下对钢结构焊接的影响以及在施工中低温钢结构的焊接的一些处理办法。

关键词：低温；钢结构；焊接；研究1 低温及低温焊接概念低温焊接施工的温度界线是指实际焊接操作时间及工位处的环境温度，并非指本市气象报告的温度，更不是指某一时段的平均温度。

具体说，就是焊接操作时焊接工位周围0.5m范围内的小环境温度。

当该小环境温度低于规范规定的最低焊接施工温度时，即定义为低温。

在低温环境下进行的焊接操作，即称为低温焊接。

考虑到我国大型，复杂，重要的建筑钢结构工程越来越多，而在负温下焊接施工缺乏经验，为保证焊接施工质量，在我国钢结构工程焊接施工中，一般规定当焊接工位的小环境温度低于0℃时即进入低温焊接施工。

2 低温对钢结构焊接的影响在低温环境的影响下，焊接后钢结构会以非常快的速度冷却，这就会对焊接部位产生很大的影响。

具体来说，过快的冷却速度会使得焊缝熔敷金属中产生马氏体脆性组织。

但相对的，如果采用的措施不当，冷却速度太慢，将使热影响区过热而产生粗大脆性的侧板条铁素体组织，在较大焊接应力的作用下易在焊后立即或延迟产生裂纹。

在低温焊接中，钢结构的焊缝部位对结构约束非常敏感，尤其在焊缝熔敷金属的冷却速度过快的情况下，极易在结构约束偏高的时候造成焊缝金属偏析，进而在在较强的拉应力场作用下，在焊缝的偏析处或者焊缝中心部分发生结晶裂纹，即热裂纹。

因此，在实行低温焊接时必须谨慎控制结构约束度，同时，为了降低焊缝对结构约束的敏感性，与冷却速度控制手段相结合也是必要的。