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作者: 時間:2016-09-08 15:34:10 瀏覽數:8460
第一節(jié)焊接接頭的特點、成分、和組織的控制
一,焊接接頭的特點
異種鋼焊接接頭和同種鋼焊接接頭有本質差異,主要是熔敷金屬與兩側焊接熱影響區(qū)和母材存在的不均勻性,主要有:
1.化學成分不均勻。這是因為在焊接加熱過程中,兩側母材的熔化量,熔敷金屬和母材熔化區(qū)的成分因“稀釋”作用會發(fā)生變化。接頭區(qū)的成分不均勻程度不僅取決于母材、填充金屬各自的原始成分,也受焊接工藝的影響,易采用小電流、淺熔深。
2.組織的不均勻性。在焊接熱循環(huán)的影響下,接頭內的各區(qū)域組織是不同的,而且在個別區(qū)域內還會出現復雜的組織結構。
參見舍夫勒圖Nieq -- 鎳當量;Creq—鉻當量
熔合比(稀釋率)θ-在焊縫金屬中局部熔化的母材所占的比例稱為熔合比。用實驗測得的。
θ=A/A+B=A1+A2/A1+A2+B
θ取決于焊接方法、規(guī)范、接頭形式、坡口角度、藥皮(焊劑)的性質以及焊條(焊絲)的傾角等因素
3.性能的不均勻性。由于組織、成分的變化,代來了性能上的不同,各種變化會呈倍數關系變化,特別是焊縫兩側的熱影響區(qū)沖擊值變化更大,同樣高溫性能如持久強度、蠕變強度變化也很大。
4.應力場分布不均勻。由于組織、成分的不同,接頭的熱膨脹系數和導熱系數也不同,熱膨脹系數不同引起塑性區(qū)域不同,殘余應力不同;導熱系數不同會引起熱應力不同。在組織應力和熱應力的共同作用下發(fā)生疊加后會產生應力峰值,導致接頭發(fā)生斷裂。
總之,對于異種鋼焊接接頭,其成分、組織、性能和應力場的不均勻是主要特點。
二,異種鋼焊縫金屬的成分、組織的控制
1.焊縫成分與舍夫勒組織圖的關系。異種鋼焊接時由于選擇的焊材與母材不同,要推算焊縫金屬的成分、組織及性能。舍夫勒組織圖就有這個功能。(圖2-3)
奧氏體形成元素的鎳當量計算公式:
Nieq=wNi+30wC+0.5wMn
鐵素體形成元素的鉻當量計算公式:
Creq=wCr+wMo+1.5wSi+0.5wNb
也可以由母材、填充金屬的成分和稀釋率求出焊縫金屬的成分。
2.影響稀釋率的因素。
2.1預熱的影響.預熱溫度高,稀釋率大,因為熔深增加了;反之就小。要適中。
2.2焊接參數.電流大,稀釋率大;焊接速度小,稀釋率小。由于母材熔化的單位面積的大小的影響。見(圖2-4)
2.3焊接方法.見(圖2-5)
2.4接頭形式.坡口大,稀釋率小;坡口窄,稀釋率變化不大。見(圖2-6)
(從母材熔化大小的角度理解)
三,不同焊接方法焊接異種金屬的特點(優(yōu)缺點)
1.熔化焊:總有部分母材熔入焊縫引起稀釋,使接頭各區(qū)域組織狀態(tài)不同.通過調整工藝可以控制高溫的停留時間和減少熔深降低稀釋率。
2.壓力焊:接熱溫度不高或不加熱,減輕或避免熱循環(huán)對母材金屬性能的不利影響,防止產生脆性的金屬間化合物,不存在稀釋率引起的接頭性能問題。
壓力焊設備目前還不普及,限制了應用范圍。
3.其他方法:母材不發(fā)生熔化和結晶過程,對接頭影響不大。在重要設備中使用的較少。
第二節(jié),異種金屬焊接時的焊材和焊接方法選擇
一,熔合區(qū)的特點
1.熔合區(qū)分為未混合區(qū)和半熔化區(qū),填充金屬和母材金屬的成分差別越大越不容易充分混合,熔合區(qū)越明顯。
2.稀釋率大,熔合區(qū)越明顯。
3.熔合區(qū)金屬液態(tài)停留時間長或流動性好,成分越均勻,熔合區(qū)有所減少。
4.熔合區(qū)成分的不均勻性,可以調整焊接參數和熱處理工藝加以改善。
二,焊接方法選擇(滿足質量要求為前提)
1.效率和經濟性;
2.了解不同焊接方法的適用性;
3.針對不同材料的特點及工藝性;
三,焊材的選擇
? 異種鋼焊接是以金相組織來分的。
目前國際上對異種鋼的組織分類有三種即:
A/F 、A/M、 F/M;
國內分為3類6組,
A/M、A/B、A/P;M/B、M/P;B/P。
書中介紹了4種選材原則,在此不介紹了。
介紹國際的選材原則。
AWS和BS工藝規(guī)范的指導性意見:
1.焊接金屬化學成分與低合金一側的材料一致;(低配)
2.焊接金屬化學成分與高合金一側的材料一致;(高配)
3.焊接金屬化學成分取二種母材的中間成分;(中間配)
4.焊縫采用鎳基合金材料。
第三節(jié),異種鋼的焊接要點
1.要考慮熔合線附近的韌性下降。該處產生了脆性組織或脆性產物,在應力的作用下易產生裂紋。
2.接頭可以通過調整焊接方法、焊接工藝及參數、坡口形式、焊條種類等方法加以改善和避免。
3.焊縫的稀釋率與鋼材的合金含量有關,隨著合金含量的增多,稀釋率增大。P體鋼單層對接焊的θ在20~40%,A體鋼比P體鋼高10~20%。
4.被焊件的兩側鋼材之一是淬硬鋼時必須預熱,預熱溫度按淬硬鋼側選擇。用A體焊條焊接時可適當降低溫度或不預熱。
5.合理的焊后熱處理非常重要。對于F/M異種鋼接頭處理時,最高溫度不能超過F體鋼側的上限,保證強度。
6.A/M(F)異種鋼焊接時,可在非A體側坡口預先堆焊一層高Cr(Ni)的金屬,然后再用A體鋼焊條焊接,非A側堆焊時是否預熱應視具體鋼種確定
第四節(jié),低碳與低合金鋼的焊接
? 要點:
1.預熱:按照低合金鋼選擇;
2.選材:按照強度、塑性、韌性不低于兩側母材的最低值;
3.工藝參數:合適的線能量,晶粒粗大不易消除,焊縫和熱影響區(qū)的韌性不好;(書中介紹可以用大的E,其實不好)
4.焊后熱處理的選擇按照低合金鋼選擇。
第五節(jié),低合金耐熱鋼與低合金鋼的焊接
? 要點
1.防止冷裂,選用低氫型焊條;
2.預熱和焊后熱處理按照耐熱鋼選擇;
3.坡口選用較窄型,即用小的熔合比;
4.整個焊接過程做好防止“氫”的侵入和逸氫的工作,防止延遲裂紋。
第六節(jié),低合金鋼與馬氏體鋼的焊接
? 要點
1.焊接性較差,有淬硬傾向;
2.形成“白帶”,在珠光體鋼側形成脫碳層,馬氏體鋼側有增碳層;
3.較高的預熱溫度和層間溫度,目的是防止冷裂紋和減少殘余應力;
4.焊后增加一次促進馬氏體的轉變過程的處理,然后再進行正常的熱處理。熱處理溫度以馬氏體鋼側選擇;
5.選擇焊材有3種情況一是低配,二是高配,三是用A體焊條;
第七節(jié),低合金鋼與奧氏體鋼的焊接
? 要
1.要考慮熔合比( θ ),容易降低焊縫內的合金元素含量,導致發(fā)生馬氏體產物的轉變,接頭性能變壞;
2.一般選擇焊材多用A體焊材,或者在低合金耐熱鋼側堆焊一層高V、Nb、Ti含量的堆焊層,提高耐熱鋼的熱強性。堆焊后要熱處理,溫度按低合金耐熱鋼選擇;
3.采用較小的焊接規(guī)范和工藝參數;
4.可以采用較大角度的坡口,減少熔合比。
5.需要預熱和焊后熱處理的部件。
第八節(jié),鐵素體鋼與奧氏體鋼的焊接
? 要點(基本同P/A的焊接)
1.和P/A的焊接相同,在F體鋼側有脫碳層和A體鋼側發(fā)生馬氏體產物的轉變,接頭性能變壞;
2.焊材選擇一般用Cr-Ni含量高的焊條;
3.焊前可以不預熱,焊后有的要熱處理;
4.焊后熱處理是為了消除殘余應力和因為二者不同的熱膨脹系數引起的附加應力,但熱膨脹系數引起的附加應力是消除不掉的,只能加以改善或重新分布。
第九節(jié),高鉻馬氏體鋼、高鉻鐵素體鋼與鐵素體-奧氏體鋼的焊接
? 要點
1.做好防止淬硬開裂的工作;
2.控制層間溫度,采用較小的操作規(guī)范和參數,堅持多層多道焊接的方式;
3.焊材選擇盡量和母材接近,A體鋼焊條由于強度達不到要求,僅僅可以防止裂紋;
4.預熱溫度和焊后回火溫度選擇要適當,同時要注意回火時機的選擇,結構應力大的構件應及時回火,防止開裂。
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