中碳调质钢的焊接

中碳调质钢的焊接 Revised by Jack on December 14,2020

中碳调质钢的焊接

中碳调质钢中的碳和其他合金元素含量较高，通过调质处理（悴火+回火）可获得较高的强度性能。中碳调质钢合金元素的加人主要是起保证淬透性和提高抗回火性能的作用，而其强度性能主要还是取决于含碳量。但随着碳含童的提高，钢的焊接性明显变差，焊接难度增大。

中碳调质钢的屈服强度达880~1176MPa以上。钢中的含碳量较高，并加人合金元素〔如MN、Si、Cr、V、B及Mo、 W、V、Ti等），以保证钢的淬透性，消除回火脆性，再通过调质处理获得综合性能较好的高强钢。中碳调质钢的主要特点是高的比蹋度和高硬度（例如可用作火箭外壳和装甲锅等），中碳调质钢的淬硬性比低碳调质钢高很多，热处理后达到很高的强度和硬度，但韧性相对较低，给焊接带来了很大的困难。

中碳调质钢的合金系统可以归纳为以下几种类型：

（1）40Cr 是一种广泛应用的含Cr中碳调质钢，钢中加人Cr＜%时能有效地提高钢的淬透性，继续增加Cr含量无实际意义。1%时对钢的塑性、韧性略有提高，超过2%时对塑性影响不大，但略使冲击韧性下降。Cr能增加低温或高温的回火稳定性，但有回火脆性。40Cr钢具有良好的综合力学性能、较高的淬透性和较高的疲劳强度，可用于制造较重要的在交变载荷下工作的机器零件。如用于制造齿轮和轴类等。

（2）35CrMoA和35CrMoVA 属于Cr-Mo系统，是在Cr钢基础上发展起来的中碳调质钢。加人少量Mn可以消除Cr钢的回火脆性，提高淬透性并使钢具有较好的强度与韧性匹配，同时Mo还能提高钢的高温强度。V可以细化晶粒，提高强度、塑性和韧性，增加高温回火稳定性。这类钢一般在动力设备中用于制造一些承受较高负荷、截面较大的重

要零部件，如汽轮机叶轮、主轴和发电机转子等。这类钢的含碳量较高，淬透性较大，因此焊接性较差，一般要求焊前预热、焊后热处理等。

（3） 30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A和40CrMnSiMoVA 属于Cr-Mn-Si系统，以及在该基础上发展起来的含Ni钢。30CrMnSiA是一种典型的Cr-Mn-Si系的中碳调质钢，不含Ni元素。这种钢退火状态下的组织是铁素体和珠光体，调质状态下的组织为回火索氏体。Cr-Mn-Si钢具有回火脆性的缺点，在300~450℃出现第一类回火脆性，因此回火时必须避开该温度范围。这类钢还具有第二类回火脆性，因此高温回火时必须采取快冷的办法.否则韧性会显着降低。

这类钢除了在调质状态卜应用外，有时在损失一定韧性的情况下，为了提高钢的强度，减轻结构重量，采用200~250℃的低温回火，以便得到具有很高强度的低温回火马氏体组织。当工件厚度小于25mm时，可采用等温淬火。得到下贝氏体组织，此时强度与塑性、韧性得到良好的配合。这种钢在飞机制造中用得较为普遍。30CrMnSiNi2A钢是在Cr-Mn-Si系基础上发展起来的。其特点主要是增加Ni。大大提高了钢的淬透性。与30CrM nSi A相比，调质后的强度有较大提高，并保持了良好的韧性，但它的焊接性较差，具有较大的冷裂倾向。40CrMrrSiMoVA属于低Cr无Ni中碳调质高强钢，其中加人了淬透性强的Mo元素，与30CrMnSiNi2A相比，因含碳量高且不含Ni，焊接性要差一些，可用来代替30CrMnSiNi2A制造飞机上的一些构样。

（4）40CrNiMoA和34CrNi3MoA属于Cr-Ni-Mo系的调质钢，由于加人了质量分数为3%的Ni和Mo，显着地提高了淬透性和抗回火软化的能力，对改善钢的韧性也有好处，具有良好的综合性能，如强度高、韧性好、淬透性大等优点。主要用于高负荷、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如汽轮机、喷气涡轮机轴以及喷气式客机的起落架和火箭发动机外壳等。

中碳调质钢的挥接性分析

1.焊缝中的热裂纹

中碳调质钢含碳量及合金元素含量较高，焊缝凝固结晶时，固一液相温度区间大，结晶偏析倾向严重，焊接时易产生结品裂纹，具有较大的热裂纹敏感性。例如30CrMnSi 由于C 、Si含量较高，因此热裂倾向较大。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳低硅焊丝（焊丝中碳的质量分数限制在%以下，最高不超过%），严格限制母材及焊丝中的S、P含量，对于重要产品的钢材和焊丝，要求采用真空熔炼或电渣精炼，将S和P总的质量分数限制在%以下。

焊接中碳调质钢时，应考虑到可能出现热裂纹问题，尽可能选用碳含量低以及含S、P杂质少的焊接材料。在焊接工艺上应注意填满弧坑和保证良好的焊缝成形。因为热裂纹容易出现在未填满的弧坑处，特别是在多层焊时第一层焊道的弧坑中以及焊缝的凹陷部位。

2.淬硬性和冷裂纹

中碳调质钢的淬硬倾向十分明显，焊接热影响区容易出现硬脆的马氏体组织，增大了焊接接头区的冷裂纹倾向。母材含碳量越高，淬硬性越大，焊接冷裂纹倾向也越大。中碳调质钢对冷裂纹的敏感性之所以比低碳调质钢大，除了淬硬倾向大外，还由于Ms 点较低，在低温下形成的马氏体难以产生“自回火”效应。由于马氏体中的碳含量较高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而硬度和脆性更大，冷裂纹敏感性也更突出。

屈服强度590~980MPa的低、中碳调质钢的碳当量一般都超过了%，多数超过了%，属于高淬硬倾向的钢。从碳当量来看，中碳调质钢与低碳调质钢的差别不很显着。二者的焊接性却差别很大。因此，中碳调质钢的冷裂倾向比低碳调质钢更为严重的原因主要在

马氏体的类型和性能上。低碳马氏体有‘，自回火”作用，所以冷裂纹倾向较小。分析各种钢的冷裂敏感性时，不仅要看焊接区的马氏体形成的倾向，还必须考虑到马氏体的类型和性能。

焊接中碳调质钢时，为了防止冷裂纹，应尽量降低焊接接头的含氢量，除了采取焊前预热措施外，焊后须及时进行回火处理。此外，中碳调质超高强钢还具有应力腐蚀开裂敏感性。这种应力腐蚀开裂常发生在水或高湿度空气等弱腐蚀性介质中。为了降低焊接接头的应力腐蚀开裂倾向，应采用热量集中的焊接方法和较小的焊接热输人，避免焊件表面的焊接缺陷和划伤。

3.热影响区的脆化和软化

（1）热影响区脆化中碳调质钢由于碳含最较高，合金元素较多，有相当大的淬硬倾向，马氏体转变温度（Ms）低，无“自回火”过程，因而在焊接热影响区容易产生大量脆硬的马氏体组织（尤其是高碳、粗大的马氏体），导致热影响区脆化。生成的高碳马氏体越多，脆化越严重。

为了减少热影响区脆化，从减小淬硬倾向出发，本应采用大热输人才有利，但由于这种钢的淬硬性强，仅通过增大热输人还难以避免马氏体的形成，柑反却增大了奥氏体的过热，促使形成粗大的马氏体，反而使热影响区过热区的脆化更为严重。因此，防止热影响区脆化的工艺措施主要是采用小热输入，同时采取预热、缓冷和后热等措施。因为采用小热输人减少了高温停留时间，避免奥氏体晶粒的过热，同时采取预热和缓冷等措施来降低冷却速度，这对改善热影响区的性能是有利的。

（2）热影响区软化焊前为调质状态的钢材焊接时，被加热到该钢调质处理的回火温度以上时，焊接热影响区将出现强度、硬度低于母材的软化区。如果焊后不再进行调质处

理，该软化民可能成为降低接头区强度的薄弱区。中碳调质钢的强度级别越高时，软化问题越突出。因此，在调质状态下焊接时应考虑热影响区的软化问题。

母材焊前所处的热处理状态不同，软化区的温度范围和软化程度有很大差别。低温回火的钢材，热影响区软化区的温度范围越大，相对于母材的软化程度也越大。从韧性方面出发，过热区是接头中最薄弱的环节；而从强度方面考虑，软化区是接头中最薄弱的环节。

中碳调质钢热影响区软化最明显的部位，是温度处于Ac1~Ac3，之间的区段，这与该区段的不完全悴火过程有密切关系。因为不完全淬火区的奥氏体成分远未达到平衡浓度，铁素体和碳化物均未充分溶解，冷却时奥氏体易发生分解。造成这个区段的组织强度和硬度都较低。

热影响区软化程度和软化区的宽度与焊接热输入、焊接方法等有很大关系。焊接热输人越小，加热和冷却速度越快，软化程度越小，软化区的宽度越窄。30CrMnSi钢经气焊后，热影响区软化区的抗拉强度降为590~685MPa；而采用焊条电弧焊时，软化区的抗拉强度为880 ~1030MPa。气焊时的热影响区软化区此电弧焊时宽得多因此焊接热源越集中，对减少软化越有利。

中碳调质钢的焊接工艺特点

中碳调质钢的淬透性很大，因此焊接性较差，焊后的淬火组织是硬脆的高碳马氏体，不仅冷裂纹敏感性大，而且焊后若不经热处理时，热影响区性能达不到原来基体金属的性能。中碳调质钢焊前母材所处的状态非常重要，它决定了焊接时出现的问题性质和应采取的工艺措施，而且对焊接工艺的要求和工艺参数的控制非常严格。

1.退火或正火状态下焊接

中碳调质钢最好在退火（或正火）状态下焊接，焊后通过整体调质处理获得性能满足要求的焊接接头，这是焊接中碳调质钢的一种比较合理的工艺方案。这时焊接中所要解决的主要是裂纹问题，热影响区和焊缝的性能通过焊后的调质处理来保证。选择焊接材料的要求是不产生冷、热裂纹，而且要求焊缝金属与母材在同一热处理工艺下调质处理，能获得相同性能的焊接接头。

这种情况下对选择焊接方法几乎没有限制，常用的一些焊接方法（焊条电弧焊、埋弧焊、TIG和MIG，等离子弧焊等）都能采用。在选择焊接材料时，除了要求保证不产生冷、热裂纹外，还有一些特殊要求，即焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，以保证调质后的接头性能也与母材相同。因此，焊缝金属的主要合金组成应与母材相似，对能引起焊缝热裂倾向和促使金属脆化的元素（如C、 Si、S、P等）应加以严格控制。

在焊后调质的情况下，焊接参数的确定主要是保证在调质处理之前不出现裂纹，接头性能由焊后热处理来保证。因此可采用很高的预热温度（200~350℃）和层间温度。另外，在很多情况下焊后往往来不及立即进行调质处理，为了保证焊接接头冷却到室温后在调质处理前不致产生延迟裂纹，还须在焊后及时进行一次中间热处理。

这种热处理一般是在焊后等于或高于预热温度下保持一段时间，目的是为了从两方面来防止延迟裂纹：一是起到扩散除氢的作用；二是使组织转变为对冷裂纹敏感性低的组织。当焊后处理温度高时，还有消除应力的作用。

采用局部预热时，预热的温度范围离焊缝两侧应不小于100mm，焊后若不能及时调质处理应进行680℃回火处理。产品结构复杂和有许多条焊缝时，焊完一定数量的焊缝后应及时进行中间回火处理，这样就能避免等到最后处理时，先焊接的部位已经出现延迟裂纹的问题。中间回火的次数，要根据焊缝的多少和产品结构的复杂程度来决定。对

于淬硬倾向更大的30CrMnSiNi2A来说，为了防止冷裂纹的产生，焊后须立即（焊缝处的金属不能冷到低于250℃）将工件人炉加热到（650±10℃）或680℃回火，然后按规定进行调质处理。

2.调质状态下焊接

如果必须在调质状态下焊接，而且焊后不能再进行调质处理的焊接结构件，这时的主要问题是防止焊接裂纹和避免热影响区软化。除了裂纹外，热影响区的主要问题是：高碳马氏体引起的硬化和脆化，以及高温回火区软化引起的强度降低。高碳马氏体引起的硬化和脆化可以通过焊后的回火处理来解决。但高温回火区软化引起的强度下降，在焊后不能调质处理的情况下是无法弥补的。由于焊后不再进行调质处理，焊缝金属成分可与母材有差别。为了防止焊接冷裂纹，也可以选用塑韧性好的奥氏体焊条。

为了消除热影响区的淬硬组织和防止延迟裂纹的产生，必须适当采用预热、层间温度控制、中间热处理，并应焊后及时进行回火处理。上述工艺过程的温度控制应比母材淬火后的回火温度至少低50℃。

为了减少热影响区的软化。从焊接方法考虑，应该是采用热量越集中、能量密度越大的方法越有利，而且焊接热输入越小越好。这一点与低碳调质钢的焊接是一致的。因此气焊在这种情况下是最不合适的，气体保护焊比较好，特别是钨极缸弧焊，它的热量比较容易控制，焊接质量容易保证，因此常用它来焊接一些焊接性很差的高强钢。另外，脉冲氢弧焊、等离子弧焊和电子束焊等工艺方法，用于这类钢的焊接是很有前途的。从经济性和方便性考虑，目前在焊接这类钢时，焊条电弧焊还是用得最为普遍。

对于必须在调质状态下焊接，而且焊后不能再进行调质处理的焊接结构件，这时热影响区性能的下降是很难解决的。因此，应采用尽可能小的焊接热输人。

由于焊后不再进行调质处理，选择焊接材料时没有必要考虑成分和热处理规范与母材相匹配的问题。从防止焊接冷裂纹的要求出发，可以采用塑韧性较好的奥氏体铭镍钢焊条或镍基焊条。这时在工艺上应注意到异种钢焊接时的一些特点。例如在调质状态下焊接30CrMnSiA和30CrMnSilVi2A时采用镍基奥氏体焊条，焊后采用250℃ x 2h或更长时间的低温回火处理。在焊接像30Cr14MnSiNi2A淬硬倾向很大的钢材时，除了焊后低温回火外，还要采取一定的预热措施，预热温度应低于母材淬火后的回火温度，一般采用的预热和层间温度为200~250℃。

3.焊接方法及焊接材料

（1）焊接方法中碳调质钢常用的焊接方法有焊条电弧焊、气体保护焊、埋弧焊等。采用热量集中的脉冲氢弧焊、等离子弧焊及电子束焊等方法，有利于减小焊接热影响区宽度，获得细晶组织，提高焊接接头的力学性能。一些薄板焊接多采用气体保护焊、钨极缸弧焊和微束等离子弧焊等。

中碳调质钢应采用尽可能小的焊接热输人，这样可以降低热影响区淬火区的脆化，同时采用预热、后热等措施，还能提高抗冷裂性能，改善淬火区的组织性能。采用小热输人还有利于减小软化区，降低软化程度。

在确定中碳调质钢的焊接参数时，主要应从防止冷裂纹和避免热影响区软化出发。采用较高的预热温度（200~350℃）和层间温度、焊后立即进行热处理等，以达到防止裂纹的目的。

（2）焊接材料中碳调质钢焊接材料应采用低碳合金系。降低焊缝金属的S、P杂质含量，以确保焊缝金属的韧性、塑性和强度，提高焊缝金属的抗裂性。对于焊后需要热处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。应根据焊缝受力条件、性能要求及焊后热处理情况选择焊接材料。

（3）预热和焊后热处理预热和焊后热处理是中碳调质钢的重要工艺措施，是否预热以及预热温度的高低根据焊件结构和生产条件而定。除了拘束度小，构造简单的薄壁壳体或焊件不用预热外，一般情况下，中碳调质钢焊接时都要采取预热或及时后热的措施，预热温度一般为200~350℃。表3-29为常用中碳调质钢焊接的预热温度。

如果焊接结构件焊后不能及时进行调质处理，须焊后及时进行中间热处理，即在等于或高于预热温度下保温一定时间的热处理，如低温回火或650~680℃高温回火。若焊件焊前为调质状态时，预热温度、层间温度及热处理温度应比母材淬火后的回火温度低50℃进行局部预热时，应在焊缝两侧100mm内均匀加热。

合金钢的焊接工艺

概述 1.合金结构钢分为高强度钢（GB/T13304—1991规定屈服点δs≥195Mpa ,抗拉 强度δb≥390Mpa的钢均为高强度钢）和专业用钢两大类。 2.高强度钢按钢材供货的热处理状态分为热扎及正火钢、低碳调质钢和中碳调 质钢。 1）热扎及正火钢：这类钢的屈服点295≤δs≥490Mpa，属于非热处理强化钢主要包括GB/T1591—1994《低合金结构钢》中的Q295—Q460钢 特点：冶炼工艺比较简单，价格低廉，综合力学性能良好，具有良好的焊接性2）低碳调质钢：这类钢屈服点441≤δs≥980Mpa，属于热处理强化钢特点：具有较高的强度、优良的塑性和韧性 生产工艺复杂、成本高、进行热加工时对工艺参数较严格。 3）中碳调质钢：含碳量高Wc>0.3%，880≤δs ≥980Mpa，属于热处理强化钢一般在退火状态下进行焊接，焊后需进行调质处理 主要用于制造大型机器上的零件和要求强度而自重小的构件 3.专业用钢：按用途分为珠光体耐热钢、低温用钢和低合金耐热钢 1）珠光体耐热钢：用于制造在500—600度范围内的设备，具有一定的高温强度和抗氧化能力。 2）低温用钢：用于制造在-20——196度低温工作的设备韧脆性转变温度低良好的低温韧性 3）低合金耐蚀钢：用于制造在大气、海水、石油、化工产品等腐蚀介质中工作的各种设备。

合金结构钢焊接性分析： 1热影响区的脆化是焊后产生裂纹，造成脆性破坏的主要原因之一。 1）热轧纲过热区脆化的原因：过热去晶粒严重粗化，冷却时生成魏氏组织及马氏体组织，正火钢热影响区脆化是由于焊接热源的高温作用，使母材焊前的正火效果消失的结果。 2）低碳调质钢的过热区脆化是过热区产生由铁素体、高碳马氏体和高碳贝氏体组成的混合组织而造成的。防止过热区脆化的关键在于冷却速度的控制，在焊接时应采用较小的热输入。 3）中碳调质钢的过热区容易得到硬脆的淬火组织—高碳马氏体，为此一般需采用预热缓冷等措施与适当的热输入配合，并在退火状态下焊接，焊后整体调质处理

调质钢与非调质钢简介

调质钢与非调质钢简介 一、调质钢 1、简介 所谓调质钢，一般是指含碳量在0.30～0.60%的中碳钢。一般用这类钢材制作的零部件要求具有很好的综合机械性能，即在保持较高强度的同时，又具有很好的塑性和韧性，传统方法往往是使用“调质处理”来达到这个目的，所以习惯上就把这一类钢称作调质钢。 各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢，它是零件淬火后在500～650℃温度范围内进行回火处理的钢。经调质处理后，钢的强度、塑性及韧性有良好的配合。碳素钢、低合金钢及中合金钢，调质处理后的金相组织是回火索氏体。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。 2、性能特点 除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求外，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。 大多数调质钢为中碳合金结构钢，有焊接性能要求的调质钢则为低碳合金结构钢，具有很高的塑性和韧性，少数沉淀硬化型调质钢，属高强度和超高强度调质钢。 3、分类 常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： ①低淬透性调质钢

②中淬透性调质钢 ③较高淬透性调质钢 ④高淬透性调质钢 以下介绍两种最典型的调质钢： A、45碳素调质钢 45钢是中碳碳素结构钢，含碳量在0.42-0.50%，现执行标准为《优质碳素结构钢》，即GB/T 699-2015，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且生产成本较低，价格低，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。 45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56～59（洛氏硬度），截面大的可能低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度为560～600℃，硬度要求为HRC22～34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而对于齿轮类、带键槽的轴类等零件，因调质后还要进行车、插、创、铣、钻等机加工，硬度要求就低些。 B、40Cr合金调质钢 40Cr钢是中碳合金结构钢，含碳量在0.37-0.44%，含Cr量在0.80-1.10%，现执行标准为《合金结构钢》，即GB/T 3077-2015。 以40Cr为代表的合金调质钢广泛用于制造汽车、摩托车、柴油机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、转向节、半轴、连杆、螺栓等。调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度、良好的塑性和韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同

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钢结构施工常见问题及解决措施 钢结构因其自身优点，在桥梁、工业厂房、高层建筑等现代建筑中得到广泛应用。在大量的工程建设过程中，钢结构工程也暴露出不少质量通病。本文主要针对辽宁近年来在钢结构主体验收及竣工验收中的常见问题及整改措施谈一些看法。 一、钢结构工程施工过程中的部分问题及解决方法 1、构件的生产制作问题 门式钢架所用的板件很薄，最薄可用到4毫米。多薄板的下料应首选剪切方式而避免用火焰切割。因为用火焰切割会使板边产生很大的波浪变形。目前H型钢的焊接大多数厂家均采用埋弧自动焊或半自动焊。如果控制不好宜发生焊接变形，使构件弯曲或扭曲。 2、柱脚安装问题 (1)预埋件(锚栓)问题现象：整体或布局偏移；标高有误；丝扣未采取保护措施。直接造成钢柱底板螺栓孔不对位，造成丝扣长度不够。 措施：钢结构施工单位协同土建施工单位一起完成预埋件工作，混凝土浇捣之前。必须复核相关尺寸及固定牢固。 (2)锚栓不垂直现象：框架柱柱脚底板水平度差，锚栓不垂直，基础施工后预埋锚栓水平误差偏大。柱子安装后不在一条直线上，东倒西歪，使房屋外观很难看，给钢柱安装带来误差，结构受力受到影响，不符合施工验收规范要求。 措施：锚栓安装应坚持先将底板用下部调整螺栓调平，再用无收缩砂浆二次灌浆填实，国外此法施工。所以锚栓施工时，可采用出钢筋或者角钢等固定锚栓。焊成笼状，完善支撑，或采取其他一些有效措施，避免浇灌基础混凝土时锚栓移一位。 (3)锚栓连接问题现象：柱脚锚栓未拧紧，垫板未与底板焊接；部分未露2～3个丝扣的锚栓。 措施：应采取焊接锚杆与螺帽；在化学锚栓外部，应加厚防火涂料与隔热处理，以防失火时影响锚固性能；应补测基础沉降观测资料。 3、连接问题 (1)高强螺栓连接 1)螺栓装备面不符合要求，造成螺栓不好安装，或者螺栓紧固的程度不符合设计要求。 原因分析：

低碳调质钢的焊接

低碳调质钢的焊接 低碳调质钢的抗拉强度一般为600~1300MPa，属于热处理强化钢。这类钢既具有较高的强度，又有良好的塑性和韧性。。 低碳调质钢的种类、成分及性能 一般来说，合金元素对钢材塑性和韧性的影响与其强化的作用相反，即强化效果越大，塑性和韧性的降低越明显。在正火条件下，通过增加合金元素进一步提高强度时会引起韧性急剧下降。为了进一步提高钢材的强度需要进行调质处理。 为了保证良好的综合性能和焊接性，低碳调质钢要求钢中碳的质量分数不大于0.22%。此外，添加一些合金元素是为了提高钢的淬透性和马氏体的回火稳定性。这类钢由于含碳量低，淬火后得到低碳马氏体，而且会发生“自回火”，脆性小，具有良好的焊接性。 低碳调质钢具有较高的强度和良好的塑性、韧性和耐磨性，特别是裂纹敏感性低。根据使用条件的不同，低碳调质钢又可分为以下几种： （1）高强度结构钢（600~800MPa）主要用于工程焊接结构，焊缝及焊接区多承受拉伸载荷。 （2）高强度耐磨钢（≥1000MPa）主要用于工程结构高强度耐磨、要求承受冲击磨损的部位。 （3）高强高韧性钢（≥700MP）这类钢要求在高强度的同时要具有高韧性，主要用于高强度高韧性焊接结构。 抗拉强度600MPa，、700MPa的低碳调质钢（HQ60、HQ70）主要用于工程机械、动力设备、交通运输机械和桥梁等。这类钢可在调质状态下焊接，焊后不再进行调质处理，必要时可进行消除应力处理。 HQ100和HQ130主要用于高强度焊接结构要求承受冲击磨损的部位。HQ100不仅强度高、低温缺口韧性好，而且具有优良的焊接性能。HQ130是高强度工程机械用钢，含有Cr、Mo、B等多种合金元素，具有高悴透性。这两种钢经淬火+回火的热处理后，可获得综合性能较好的低碳回火马氏体，具有高强度、高硬度以及较好的塑性和韧性。 低碳调质钢碳的质量分数应限制在0.18%以下，为了保证较高的缺口韧性，一般含有较高的Ni和Cr，具有高强度，特别是具有优异的低温缺口韧性。Ni能提高钢的强度、塑性和韧性，降低钢的脆性转变温度。PIi与CR一起加人时可显著增加淬透性，得到高的综合力学性能。Cr元素在钢中的质量分数从提高悴透性出发，上限一般约为1.6%，继续增加反而对韧性不利。 由于采用了先进的冶炼工艺，钢中气体含量及S、P等杂质明显降低，氧、氮、氢含量均较低。高纯洁度使这类钢母材和焊接热影响区具有优异的低温韧性。这类钢的热处理工艺一般为奥氏体化+淬火+回火，回火温度越低，强度级别越高，但塑性和韧性有所降低。经淬火+回火后的组织是回火低碳马氏体、下贝氏体或回火索氏体，这类组织可以保证得到高强度、高韧性和低的脆性转变温度。 为了改善焊接施工条件和提高低温韧性，近年来发展起来的焊接无裂纹钢（简称CF钢）实际上是C含量降得很低的微合金化调质钢。为了提高钢材的抗冷裂性能和低温韧性，降低C含量是有效措施。但C含量过低会牺牲钢材的强度。通过加人多种微量元素（特别是像B等对淬透性有强烈影响的元素）提高淬透性，可弥

浅析耐候钢在光伏支架中的应用

浅析耐候钢在光伏支架中的应用 发表时间：2018-04-11T16:14:36.537Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：王红梅匙梦雪吴青锋 [导读] 摘要：传统的光伏支架大多采用镀锌钢支架，镀锌钢的生产过程会造成严重的环境污染，随着环保政策的日趋严格，传统光伏支架面临镀锌成本高、生产周期长等问题。耐候钢是在普通钢中加入合金元素，在锈蚀初期，在锈层表面形成一层保护膜，阻止进一步腐蚀。 (中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安 710065) 摘要：传统的光伏支架大多采用镀锌钢支架，镀锌钢的生产过程会造成严重的环境污染，随着环保政策的日趋严格，传统光伏支架面临镀锌成本高、生产周期长等问题。耐候钢是在普通钢中加入合金元素，在锈蚀初期，在锈层表面形成一层保护膜，阻止进一步腐蚀。耐候钢光伏支架利用耐候钢耐腐蚀性，在降低光伏支架成本的同时还能减少镀锌污染，缩短生产周期，使工程工期得到了有力的保障，解决了传统支架的短板。本文主要介绍了耐候钢的概念及特性，分析了耐候钢光伏支架的优、缺点，以及耐候钢光伏支架在工程实践中的应用和发展前景。 关键词：光伏支架；耐候钢；耐腐蚀性 1 耐候钢的概念及特性 1.1 耐候钢的概念 耐候钢即耐大气腐蚀钢，是通过在普通钢中添加一定量的合金元素制成的低合金钢，其主要合金成分为Cu、P、Cr、Ni等元素。耐候钢在冶炼时，废钢随炉料一起加入炉内，按常规工艺冶炼，出钢后加入脱氧剂及合金，钢水经吹氩处理后，随即进行浇铸，吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素，耐候钢得到净化，夹杂物含量大为减少。耐候钢的研究始于20世纪30年代的美国，随后日本、德国相继开发耐候钢的应用。我国对耐候钢的开发起步较晚，1961年，鞍钢结合我国资源特点研制了一批含有铜、磷、钛及稀土的耐候钢。1969年武钢等研制出09MnCuPTi耐候钢用于铁路货车。1978年后开始仿制国外的耐大气腐蚀钢，加入镍、铬等元素，开启了耐候钢发展之路。 1.2 耐候钢的耐腐蚀性 耐候钢在受到腐蚀初期腐蚀较为严重，但随着时间的变化，腐蚀速度逐渐减慢，甚至停止。在腐蚀初期，锈层主要为α-FeOOH，α-FeOOH是最稳定的羟基氧化铁，也是保护性锈层的主要构成。碳钢的锈层的主要成分Fe?O?，在普通钢中加入铜、磷、铬、镍等元素后，这些合金元素改变了锈层组织的成分和结构，促进了α-FeOOH的形成，从而抑制了Fe?O?的形成。Fe?O?锈层疏松且多孔，不具有保护性。α-FeOOH晶体呈致密团状，互相之间紧密堆积，锈层具有很好的保护性。α-FeOOH使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍锈蚀往里扩散和发展，保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度。在锈层和基体之间形成的约50μm~100μm厚的保护层，阻止了大气中氧和水向钢铁基体渗入，减缓了锈蚀向钢铁材料纵深发展，大大提高了钢铁材料的耐大气腐蚀能力。耐候钢的锈层具有钝化作用，对基体有良好的保护性。所以，耐候钢的锈层首先出现在局部，形成深坑，腐蚀坑横向发展，连在一起形成一片。 1.3 耐候钢的耐磨性能 耐候钢的耐磨性能要高于普通碳素钢。相关实验结果表明，耐候钢的磨损量是普通碳素钢的40%～60%，在腐蚀环境下，耐候钢仍可以保持良好的耐磨性。 1.4 耐候钢的焊接性能 Cu和P的加入使得耐候钢具有较高的耐腐蚀性，但同时也促进了焊接裂纹的生成。当P含量大于1%时，P促进低熔点杂质的生成，此时极易产生高温裂纹，同时也会增加低温裂纹的敏感性，导致焊缝的延展性和韧性变差。C含量的多少也会影响P对刚的有害作用，当P和C的总含量不超过0.25%时，可以防止刚的冷脆倾向。因此，只要控制P和C的总含量就可以解决耐候钢的耐候性与焊接性之间的利害矛盾。 2 耐候钢光伏支架的优缺点 2.1 耐候钢的优点 在合理添加合金元素的情况下，耐候钢的冶炼方法与普通钢几乎没有区别，也不会改变钢材的机械性能，耐候钢的生产过程简便，应用方便；耐候钢的耐腐蚀性好，相比普通钢材，可以简化防腐措施，节约投资成本，节省维护费用；与普通热镀锌钢材相比，制造过程能减少环境污染，加快制造流程，减少转运次数，性价比较高。与不锈钢相比，耐候钢的造价较低，性价比较高；在大气污染较轻，不是特别潮湿或者非海洋大气条件下可以直接裸露使用，不需要需涂装，既经济又方便。 2.2 耐候钢光伏支架的优点 在我国，许多传统的光伏电站都建于戈壁滩、荒野等干燥且大气污染较轻的地区，这样的环境下使用无涂层的耐候钢光伏支架即可满足其防腐蚀要求。光伏电站地处野外，其本身维护成本较高，光伏支架采用无涂层的耐候钢，其耐腐蚀性可以大大减少光伏支架维护，甚至达到免维护的目标。处在戈壁的光伏电站风沙大，若采用普通涂层方法防腐蚀，图层极易因磨损而导致失效，耐候钢的耐磨性好，不容易磨损失效。此外，光伏电站一般采用小规格、薄壁型钢支架，如果采用普通热镀锌钢，镀锌表面积大，成本高且污染严重，使用耐候钢可降低15%的支架成本，还能减少污染。在光伏电站抢工期，赶发电的工期紧张情况下，采用耐候钢支架可以缩短支架的生产周期，从而达到赶工期的目标，满足并网发电要求。 2.3 耐候钢光伏支架的缺点 和所有材料一样，耐候钢有着比普通钢优越的方面，但同时也存在一定的缺点。在海洋大气气候条件下或是大气污染较严重的地区，耐候钢支架也需要加涂层使用，增加了一定的成本。耐候钢在使用初期腐蚀较为严重，外观锈蚀不太均匀，有色差，影响光伏支架的美观。 3 耐候钢光伏支架应用 3.1 耐候钢光伏支架的现状 早在20世纪60年代，我国就将耐候钢应用于铁路货运车，随后，耐候钢以其良好耐腐蚀性，被广泛的应用于铁道、车辆、桥梁等长期暴露在大气中使用的钢结构中。现如今，耐候钢被逐渐应用于光伏领域。耐候钢在光伏电站中，以其良好的耐腐蚀性能及环保性能，有效

合金钢结构的焊接(问答)

合金结构钢的焊接 低碳调质钢的焊接性分析 低碳调质钢主要是作为高强度的焊接结构用钢，因此含碳量限制的较低，在合金成分的设计上考虑了焊接性的要求。低碳调质钢碳的质量分数不超过0.18%，焊接性能远优于中碳调质钢。由于这类钢的焊接热影响区是低碳马氏体，马氏体转变温度Ms较高，所形成的马氏体具有“自回火”特性，使得焊接冷裂纹倾向比中碳调质钢小。 焊缝强韧性匹配： 焊缝强度匹配系数S=（σb）w/（σb）b,是表征接头力学非均质性的参数之一，（σb）w为焊缝强度，（σb）b为母材强度。当（σb）w/（σb）b>1时，为高强匹配;=1为等强匹配。<1为低强匹配低碳调质钢热影响区获得细小的低碳马氏体（ML）组织或下贝氏体（B L）组织时，韧性良好，而韧性最佳的组织为ML与低温转变贝氏体组织（B L）的混合组织下贝氏体的板条间结晶位相差较大，有效晶粒直径取决于板条宽度，比较微细，韧性良好，当ML与B L混合生成时，原奥氏体晶粒被先析出的B L有效地分割，促使ML有更多的形核位置，且限制了ML的生长，因此ML+B L混合组织有效晶粒最为细小。 Ni是发展低温钢的一个重要元素。为了提高钢的低温性能，可加入Ni元素，形成含Ni的铁素体低温钢，如1.5Ni钢等在提高Ni的同时，应降低含碳量和严格限制S、P的含量及N、H、O的含量，防止产生时效脆性和回火脆性等。这类钢的热处理条件为正火、正火+回火和淬火+回火等。 ○1在低温钢中由于含碳量和杂质S、P的含量控制的都很严格，所以液化裂纹在这类钢中不是很明显。○2另一个问题是回火脆性，要控制焊后回火温度和冷却速度。 低温钢焊接的工艺特点：除要防止出现裂纹外，关键是要保证焊缝和热影响区的低温韧性，这是制定低温钢焊接工艺的一个根本出发点。 9Ni钢具有优良的低温韧性但用与9Ni钢相似的铁素体焊材时所得焊缝的韧性很差。这除了与铸态焊缝组织有关外，主要与焊缝中的含氧量有很大的关系。与9Ni钢同质的11Ni铁素体焊材，只有在钨极氩弧焊时才能获得良好的低温韧性。因为此时能使焊缝金属中氧的质量分数降低到与母材相同的0.05%以下。 二、中碳调质钢的焊接性分析 （一）焊缝中的热裂纹中碳调质钢含碳量及合金元素含量都较高，因此液-固相区间 大，偏析也更严重，具有较大的热裂纹倾向。 （二）冷裂纹中碳调质钢由于含碳量高，加入的合金元素多，淬硬倾向明显；由于M s点低，在低温下形成的马氏体一般难以产生自回火效应，冷裂倾向严重。 （三）再热裂纹（四）热影响区的性能变化 1、过热区的脆化 （1）中碳调质钢由于含碳量高，加入的合金元素多，有相当大的淬硬性，因而在焊接过热区内容易产生硬脆的高碳马氏体，冷却速度越大，生成的高碳马氏体越多，脆化倾向越严重。 （2）即使大线能量也难以避免高碳M出现，反而会使M更粗大，更脆。 （3）一般采用小线能量，同时预热、缓冷和后热措施改善过热区性能。 2、热影响区软化 焊后不能进行调质处理时，需要考虑热影响区软化问题。调质钢的强度级别越高，软化问题越严重。软化程度和软化区的宽度与焊接线能量、焊接方法有很大关系。热源越集中的焊接方法，对减小软化越有利。 三、中碳调质钢的焊接工艺特点 （1）中碳调质钢一般在退火状态下焊接，焊后通过整体调质处理才能获得性能满足要求的均匀焊接接头。 (2) 时必须在调质后进行焊接时，热影响区性能恶化往往难以解决。 (3) 焊前所处的状态决定了焊接时出现问题的性质和采取的工艺措施。

调质钢的焊接性

碳的质量分数不超过0.21％，加入适量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu ,经过奥氏体化—淬火—回火热处理的钢称为低碳调质钢，常用牌号有WCF60、62、HQ70A、HQ70B、15MnMoVN、15MnMoVNRE 和14MnMoNbB等。 低碳调质钢具有高的屈服点(490-980MPa)、良好的塑性、韧性、耐磨、及耐腐蚀性。 低碳调质钢由于含碳量不高，虽含有一定量的合金元素，但焊接性较好，主要特点是：在焊接热影响区、特别是焊接热影响区的粗晶区有一定的冷裂倾向并有韧性下降的现象；在焊接热影响区受热时未完全奥氏体化的区域，以及受热时其最高温度低于Ac1、高于钢调质处理的回火温度的那个区域有软化或脆化的倾向。 常用的各种熔焊方法,都可以适用焊接低碳调质钢。 (1)焊前预热—当板厚较小或接头拘束度也较小时,焊前可不进行预热。15MnMoVN、14MnMoNbB钢。当板厚小于13mm时，通常采用不预热施焊。随着板厚的增加，为了防止产生冷裂纹，必须进行预热，但是必须严格控制预热温度，因为过高的预热温度会使热影响区的冷却速度过于缓慢,使热影响区强度下降，韧性变坏。 低碳调质钢的最低预热温度 焊件厚度15MnMoVN 14MnMoNbB <13 不预热不预热 13-16 50-100 100-150 16-19 100-150 150-200 19-22 100-150 150-200 22-25 150-200 200-250 25-35 150-200 200-250 允许的最高预热温度与表中最低值相比,不得大于65C。若有可能，可采用低温预热加后热或不预热，只采用后热的方法来防止低碳调质钢产生冷裂纹，可以减轻或消除过高的预热温度对热影响区韧性的损害。 (2)焊接材料—为防止产生冷裂纹,因此必须严格控制焊接材料的含氢量,要求所使用的焊条必须是低氢型或超低氢型的,焊前应严格按规定进行烘干、贮存。用于CO2气体保护焊的CO2气体应符合GB6052-85中规定的I级气体或II级1类气体的要求。 焊接低碳调质钢推荐用的焊接材料 钢号手弧焊焊条(熔化极气体保护焊)焊丝保护气体％ HQ70A CO2 HQ70B 或 E7015 H08Mn2NiMo Ar+CO220 15MnMoVN 或 15MnMoVNRE Ar+O21-2 15MnMoVNRE(QJ-70) E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+CO220 14MnMoNbB E7515/E8515 H08Mn2NiMo Ar+O21-2 (3)焊接技术—为避免过度损伤热影响区的韧性,应避免使用过大的线能量,因此,不推荐使用大直径的焊条或焊丝。只要可能，应采用多层小焊道焊缝,最好采用窄焊道，而不采用横向摆动的运条技术。 (4)焊后热处理—大多数低碳调质钢的焊接构件都是在焊态下使用，只有在下述条件下才进行焊后热处理： 1)焊后或冷加工后的韧性过低。 2)焊后需进行高精度加工，要求保证结构尺寸的稳定性。 3)焊接结构承受应力腐蚀。 焊后热处理的温度必须低于母材调质处理的回火温度。

钢结构焊接中的常见问题及处理方法

传统的时效方法有：热时效、振动时效、自然时效、静态过载时效、热冲击时效等。 机架焊接焊接后进行去应力处理，有自然时效处理（时间长，去应力不彻底，）、震动时效（效率高，费用低，只能去除焊接应力的70%左右）人工加热时效（时间短费用较高，能100%去除焊接应力，同时能进行去氢处理）。 在冷热加工过程中，产生残余应力，高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度，降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂。并且由于残余应力的松弛，使零件产生翘曲，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低构件的残余应力，是十分必要的。 采用大型燃油退火炉，进行机架焊后退火处理。采用多点加热、多点温度控制方式，温控采用热电偶自动控制仪表控制加热，使炉内各部温度均匀的控制在退火温度，保证工件的退火，同时能去除焊接过程中渗入焊缝中的H原子，消除了机架焊接件的氢脆。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。 焊前预热和焊后热处理的范围、目的和方法？？ 焊前预热和后热是为了降低焊缝的冷却速度，防止接头生成淬硬组织，产生冷裂纹。焊前预热温度一般在100-200度，后热不属于热处理，也是一种缓冷措施，后热的温度在200-300度，有的单纯是为了缓冷，有的是针对消氢处理的，一定的后热温度，能使焊缝中氢扩散出来，不至于集聚导致裂纹。后热保温时间要根据工件厚度来确定，一般不会低于0.5小时的。焊后热处理的就多了，主要分为四种：1低于下转变温度进行的焊后热处理，如消除应力退火，温度一般在600-700之间，主要目的是消除焊接残余应力，2高于上转变温度进行的焊后热处理，如正火，温度在950-1150之间，细化晶粒，改善材料的力学性能，再如不锈钢的固熔、稳定化处理，温度在1050左右，提高不锈钢的耐蚀性能。尤其是抗晶间腐蚀的能力。再如淬火，不同的淬火工艺能得到不同的效果，提高钢的耐磨性，硬度等。3先高于上转变温度进行处理再进行低于下转变温度下的热处理。比如正火加回火，淬火加回火等。4在上下转变温度之间进行的焊后热处理。750-900之间，一些材料的实效强化重结晶退火等。想详细的了解，建议找些书看看。不好讲的太详细。错误之处，大家多多批评！谢谢！ 钢结构焊接中的常见问题及处理方法 （一）产生原因 （1）加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变性不一致。（2）加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大。（3）加工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致。（4）焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形。5）焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。 （二）预防措施 （1）设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝减少交叉和密集焊缝。（2）制定合理的焊接顺序，以减少变形。如先焊主焊缝后焊次要焊缝，先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝，先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝，先焊对接焊缝后焊角焊

低碳调质钢的焊接.

低碳调质钢的焊接 低碳调质钢的成分是根据在调质状态下使用而设计的。这类钢多用于重要的焊接结构，对焊接质量要求高，这类钢大都在调质状态下焊接。 1）接头及坡口型式设计 对于屈服强度在600MPe以上的低碳调质钢来说，焊缝的分布及接头部位的应力集中程度都将对接头的质量有明显的影响。合理的接头应该是应力集中系数最低，具有良好的可焊接性，并便于焊后检验。为此，应尽量避免将焊缝布置在断面突然变化的部位，并要考虑便于施焊。 一般来说，应该采用对接接头焊缝，而且要求焊缝与母材交界处平滑过渡。坡口型式以U型或V型为佳，但必须要求两个坡口必须完全焊透。为了降低焊接应力，可采用双V型或双U型坡口。 2）坡口制备 低碳调质钢的坡口可以用氧-乙炔火焰切割，但切割边缘有硬化层，应通过回火或机械加工消除之。 板厚小于100mm寸，切割前不需预热。板厚超过100mm应进行100~150°C预热。 强度等级较高的钢，不宜用氧-乙炔火焰切割，应用电弧或等离子弧切割。 3）焊接方法选用 低碳调质钢在调质状态下焊接，为使回火区的软化降到最低限度，应采用比较集中的热源。（T S W 1000M Pa的钢，可用手工电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊或熔化极气体保护 焊等方法。 其中（Ts>700MPa的钢，如HY-130钢，为了获得满意的接头性能，最好用钨极氩弧焊或熔化极气体保护焊。 如由结构形式决定，确实需采用高线能量的焊接方法（如电渣焊或多丝埋弧焊），焊后必须进行调质处理。

4）焊接材料 焊接材料选用的原则依母材在热处理状态的不同而定。母材在调质状态下进行焊接时，选用的焊接材料，应保证焊态的焊缝金属与调质状态的母材具有相同的力学性能；当接头拘束度很大时，为了防止冷裂纹，可选用强度略低的填充金属。 常用的焊材选用对照表 手工电弧焊可用GB-E85系列的焊条，如E8515-X、E8518-X（J857、J857Fe）等 或ASW中E110系列的焊条。埋弧焊则用Mn-Mo Mn-Cr-Ni-Mo或Mn-Mo-V系焊 丝。 焊条必须按规定进行烘焙，烘干后应置于保温筒内，不应在大气中久放。耐吸潮低氢型焊条在350~400C烘焙1h后，可在相对湿度80%^境中放置24h,药皮含水量仍不超过规定标准。

钢结构焊接中存在的问题及措施

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/fe594439.html, 钢结构焊接中存在的问题及措施 作者：丁大朋孙洪林范家庚 来源：《农家科技》2018年第08期 摘要：随着国家经济的不断发展，各地基础工程的建设正在如火如荼的开展。在建筑过 程中最为重要的环节就是钢材料科学合理的使用，因为在施工过程中建筑的框架都要涉及对钢筋结构的焊接，整个焊接过程受到位置、尺寸、材料形状等原因的制约，一旦钢筋材料焊接过程出现问题，势必会对建筑的整体质量造成负面的影响。本文主要针对钢结构焊接中存在的问题进行详细的阐述，并提出了行之有效的解决方案，使得以后的施工钢结构焊接过程的质量能够得到稳定的保障。 关键词：钢结构；焊接；解决措施 建筑行业和煤炭行业以及轻工业制造行业都离不开钢结构的焊接操作，在这些领域都有着广泛的应用。现阶段钢结构焊接过程存在一些人为或者技术手段导致焊接质量达不到预期水平，轻则导致工期延误，重则导致出现安全隐患。所以下文主要对钢结构焊接过程出现的问题进行梳理总结，并且突出了对应的解决措施，为以后钢结构焊接安全生产打下夯实基础。 一、钢结构焊接过程中遇到的问题 1.在焊接过程中钢材料发生形变 施工过程中由于人为操作和非人为失误等原因，钢材料焊接过程容易发生变形。人为原因主要是由于操作施工人员对施工设备不熟悉、操作准备工作没有做好或者是焊接设备没有按照步骤进行操作，最终导致焊接过程中钢材料发生形变。非人为原因主要是在焊接过程中设备本身的原因或者操作施工人员所遇到的不可抗力，如在高温施工环境下，钢材料受热不均匀导致发生形变、在最后焊接成型阶段钢材料由于本身硬度较小容易受冷收缩发生形变。总的来说，钢材料发生变形是在焊接过程中所要面临的突出问题，想要解决这个问题必须从焊接原理上进行分析，分析具体方案予以解决。 2.在焊接过程中钢材料发生断裂 在施工过程的钢材料焊接工作中，钢材料发生断裂也是需要重视的问题之一。如果在工作区域发生断裂可以通过焊接手段进行修补，但是毕竟焊接接口是二次焊接，轻则工件的质量会因此大打折扣，造成质量上出现瑕疵。重则会影响整个建筑中钢材料的稳定性，从而影响建筑的使用安全性。现阶段，各种研究人员和专业焊接团队认为在焊接过程中出现断裂的情况主要是由于焊接所用机器的电流不稳定、电压不稳定而导致的。这些原因直接影响到钢材料焊接时内部结构的受力不均匀，一旦到达最大受力值，钢材料由于受力问题，极易发生断裂。但是从

耐候锈钢板

锈钢板，是指生了锈的钢板。根据生锈的阶段不同，呈现不同的颜色和表面状态。生锈的初期会呈黄色，然后随着生锈进程的推移，逐渐显现金黄色，橙黄色，橙色，橙红，红褐色最后在红褐，或者褐色稳定下来。耐候锈钢板在腐蚀初期，表面生成的锈层较碳钢致密，裂纹和孔洞相对较少;二十五天后碳钢和耐候钢局部都出现了分层现象，腐蚀产物没有区别，差别主要是锈层中合金元素的作用。耐候钢锈层中有Cu、Cr合金元素的析出，聚集在裂纹处可抵御大气中水气及其有害离子的侵入，防止基体金属进一步腐蚀。 （详情点击进入官网咨询） 耐候钢运用编辑 工程实例 一、高性能耐候钢和耐火钢可减小钢结构的维护费用，为解决外露无防护钢结构的防火防腐问题提供了新的解决方案, 如高压电塔 二、耐火耐候钢的制作安装工艺与常规钢材基本相同，设计方法亦与普通钢结构相同，

但需要更多试验验证 三、高强度耐候钢已在桥梁工程中推广应用，需要研究设计理论和方法 四、耐火耐候钢也可运用于楼承板 耐候钢制造工艺 耐候钢一般采用精料入炉-冶炼(转炉、电炉-微合金化处理-吹氩-LF精炼-低过热度连铸(喂入稀土丝)-控轧控冷等工艺路线。在冶炼时，废钢随炉料一起加入炉内，按常规工艺冶炼，出钢后加入脱氧剂及合金，钢水经吹氩处理后，随即进行浇铸，吹氩调温后的钢水经连铸机铸成板坯。由于钢中加入稀土元素，耐候钢得到净化，夹杂物含量大为减少。 耐候钢（即耐大气腐蚀钢）在融入现代冶金新机制、新技术和新工艺后得以可持续发展和创新。耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、疲劳等特性；耐候性为普碳钢的2~8倍，涂装性为普碳钢的1.5~10倍，能减薄使用、裸露使用或简化涂装使用。该钢种具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能的特性，使构件制造者、使用者受益。耐候钢产品供制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台及化工石油设备中含硫化氢腐蚀介质的容器等结构件。

材料焊接性课后答案

第三章：合金结构焊接热影响区（HAZ）最高硬度 焊接热影响区（heat affected zone,简称HAZ）最高硬度，是指焊接后焊接接头中的热影响区硬度的最高值。一般其硬度值采用维氏硬度来表示，例如HV10。是评价钢种焊接性的重要指标之一，比碳当量更为准确。采用焊接热影响区最高硬度作为一个因子来评价金属焊接性（包括冷裂纹敏感性），不仅反映钢钟化学成分的作用，还反映了焊接工艺参数影响下形成的不同组织形态的作用。因为硬度与强度有一定的头条，即强度高，对应的硬度也高。因此焊接热影响区最高硬度也反映了焊接热影响区的强度，而焊接热影响区的强度超高，会导致其塑性降低，从而易形成裂纹或裂纹易于扩展。另外，不同的组织形态的硬度值也不一样，在钢中，高碳马氏体（孪晶马氏体）的硬度值最高，且高碳马氏体的塑性、韧性最差，所以焊接热影响区最高硬度也可以间接反映接头的性能。焊接热影响区的最高硬度值的数值越高，其对就的强度就越高，韧性、塑性就越差。因些，重要结构中，对焊接热影响区最高硬度有一定的限制，并作为评价指标之一。 钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。 2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。 答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

低碳合金钢铸件热处理调质工艺

低碳合金钢铸件热处理调质工艺 材料：34CrNiMo 热处理进度---------时间记录曲线 淬火（℃）温度（℃） 860℃±10℃630℃±10℃ 均均 0.6min/mm 油 2min/mm 空 温温 0 时间（t） 0 时间（t） 工艺针对紫圣（TDS 4090-38513）标准 热处理性能要求： 直径或厚度屈服强度抗拉强度伸长率断面收缩率冲击功硬度值d≤100 800 1000 11 50 HB260-300 100≤d≤160 700 900 12 160≤d≤250 600 800 13 ＞250 540 735 13 1、装炉时：核对委托单位物流号、图件号、工件编号，工件与工件之间相互留有20～ 30mm间隙。 2、工件允许叠装，上层与下层之间要有20～30mm间隙。 3、同一批次编号装一炉，一炉装不下装两炉，以此类推，做好记号，同时，现场拍照备案。 4、对大件有效尺寸≥300mm时，升温到600℃～650℃时根据工件形状需作1～3h停留均热。 5、调质工件合格后，装盘按原顺序编号，待运。

材料：42CrMo ?80 热处理进度---------时间记录曲线 淬火（℃）温度（℃） 860℃±10℃620℃±10℃ 均均 0.6min/mm 油 2min/mm 空 温温 0 时间（t） 0 时间（t） 工艺针对紫圣（TDS 4090-38508e）标准 热处理性能要求： 直径或厚度屈服强度抗拉强度伸长率断面收缩率冲击功硬度值≤25 930 1000 11 41 25≤d≤100 700 900 12 HB240-280 100≤d≤250 600 800 13 ＞250 540 735 13 6、装炉时：核对委托单位物流号、图件号、工件编号，工件与工件之间相互留有20～ 30mm间隙。 7、工件允许叠装，上层与下层之间要有20～30mm间隙。 8、同一批次编号装一炉，一炉装不下装两炉，以此类推，做好记号，同时，现场拍照备案。 9、对大件有效尺寸≥300mm时，升温到600℃～650℃时根据工件形状需作1～3h停留均热。 10、调质工件合格后，装盘按原顺序编号，待运。

焊接冶金学课后答案

第三章：合金结构钢 1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。 2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不

需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火 3.Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？ 答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加

钢结构焊接的问题及处理方法详细讲解

钢结构焊接的问题及处理方法详细讲解 焊接中的局部变形 1.1产生原因 1)加工件的刚性小或不均匀，焊后收缩，变形不一致。 2)加工件本身焊缝布置不均，导致收缩不均匀，焊缝多的部位收缩大、变形也大。 3)施工人员操作不当，未对称分层、分段、间断施焊，焊接电流、速度、方向不一致，造成加工件变形的不一致。 4)焊接时咬肉过大，引起焊接应力集中和过量变形。 5)焊接放置不平，应力集中释放时引起变形。 1.2预防措施 1)设计时尽量使工件各部分刚度和焊缝均匀布置，对称设置焊缝减少交叉和密集焊缝。 2)制定合理的焊接顺序，以减少变形如先焊主要焊缝后焊次要焊缝，先焊对称部位的焊缝后焊非对称焊缝，先焊收缩量大的焊缝后焊收缩量小的焊缝，先焊对接焊缝后焊角焊缝。 3)对尺寸大焊缝多的工件，采用分段、分层、间断施焊，并控制电流、速度、方向一致。 4)手工焊接较长焊缝时，应采用分段进行间断焊接法，由工件的中间向两头退焊，焊接时人员应对称分散布置，避免由于热量集中引起变形。 5)大型加工件如形状不对称，应将小部件组焊矫正完变形后，再进行装配焊接，以减少整体变形。 6)工件焊接时应经常翻动，使变形互相抵消。 7)对于焊后易产生角变形的零部件，应在焊前进行预变形处理，如钢板V形坡口对接，在焊接前应将接口适当垫高，这样可使焊后变平。 8)通过外焊加固件增大工件的刚性来限制焊接变形，加固件的位置应设在收缩应力的反面。 1.3处理方法 对已变形的构件，如变形不大，可人工用卡具矫正。如变形较大，可用火炮矫正，对局部变形可用火烤外部位。角变形可用边烤边用千斤顶的方法矫正。 工件侧弯 2.1产生原因 1）构件组未搭设平台，基准面出现侧弯，焊接后产生弯曲。 2)构件节点间隙不均，焊接后收缩向间隙大的一侧弯曲。 3)组焊与焊接工艺顺序不当，或强行组装，焊接后还存在较大残余应力或焊后放置不平、支点太少、或位置不正确而产生弯曲。 4)运输、堆放、起吊点不当，导致工件向一侧弯曲。 2.2预防措施 1)构件组装应在找平的钢平台上进行，焊接前挂通线检查。 2）构件节点间隙应保持均匀一致，按工艺设计焊接顺序焊接，避免不对称焊接。 3)工件运输、堆放、起吊点应保持受力一致，不使侧向出现大应力造成侧弯。 2.3处理方法 采用火焰法在侧弯的一侧用三角加热法矫正，或辅用千斤顶顶正。 构件扭曲 3.1产生原因（对桁架类构件有） 1)节点角钢拼接不严密，间隙不均或节点尺寸不符合要求，焊接后收缩不一。 2)组装工艺与焊接顺序不当，未对称分层、分段、间断施焊，而是一个节点或一个面一

焊接材料选用

2.1 材料选用 2.1.1 母材材料选用 2.1.1.1 钢结构对材料的要求[5] 钢结构所用的钢必须符合下列要求： 1）较高的抗拉强度f u和屈服点f y f y是衡量结构承载能力的指标，f y高则可减轻结构自重、节约钢材和降低造 价。f u是衡量钢材经过较大变形后的抗拉能力，它直接反映钢材内部组织的优劣，同时f u高可以增加结构的安全保障。 2）较高的塑性和韧性 塑性和韧性好，结构在静载和动载作用下有足够的应变能力，既可减轻结构脆性破坏的倾向，又能通过较大的塑性变形调整局部应力，同时又具有较好的抵抗交变荷载作用的能力。 3）良好的工艺性能 良好的工艺性能不但能保证通过冷加工、热加工和焊接加工成各种形式结构，而且不致因加工而对结构的强度、塑性、韧性等造成较大的不良影响。 此外，根据结构的具体工作条件，有时还要求钢材具有适应低温、高温和腐蚀性环境能力。 按以上要求，钢结构设计规范具体规定：承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服点和碳、硫、磷含量的合格保证；焊接结构尚应具有冷弯试验的合格保证；对某些承受动力荷载的结构以及重要的受拉或受弯的焊接结构尚应具有常温或负温冲击韧性的合格保证。 2.1.1.2 钢结构用钢的分类[5] 在钢结构中采用的钢材主要有两种：碳素结构钢（或称普通碳素钢）和低合金结构钢。 1）碳素结构钢 根据国家标准《碳素结构钢》（GB700-88）的规定，将碳素结构钢分为Q19 5、Q215、Q235、Q255和Q275等五种牌号，钢的牌号有屈服强度字母（Q）、屈 服强度值、质量等级符号（A、B、C和D）、脱氧方法符号等四部分顺序组成。 常见用钢具体参数见表2-1-1。 2）低合金钢