§3—2低碳調質鋼焊接上一級低碳調質鋼碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18%強化機理：相變強化（調質處理〕屈服強度：為490MPa～980MPa合金系：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系主合金化元素：Mn、Ni、Cr（<1.6%）、Mo輔合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu熱處理狀態：淬火＋回火，低碳馬氏體或下貝氏體，綜合機械性能好典型鋼種：14MnMoVN、HT60~HT80、HY80～HY130

§3—2低碳調質鋼焊接上一級低碳調質鋼1上一級過熱區脆化HAZ軟化裂紋一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等雜質控制嚴格，因而有良好的焊接性

上一級過熱區脆化一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等21.裂紋（1）熱裂紋A、結晶裂紋：C低、Mn高，S、P控制嚴，Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂紋：在高Ni、低Mn的低合金高強鋼中出現，其產生與Mn/S有關，C高，要求Mn/S高；線能量越大，過熱區晶粒粗大，晶界熔化嚴重，晶界面積減少，容易形成液態薄膜，液化裂紋敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大預防液化裂紋措施：（1）Ni高時，控制C、S含量，提高Mn/S比；（2）小q；（3）控制熔池形狀，減小凹度。1.裂紋（1）熱裂紋3調質鋼焊接資料講解課件4調質鋼焊接資料講解課件52.過熱區脆化原因:冷速較低時，F首先析出后剩余的奧氏體富碳，這部分高碳A在繼續冷卻時將轉變為高碳的M或B。這種由F、高碳M和高碳B組成的混合組織使過熱區嚴重脆化。預防：提高冷卻速度，避免或盡可能減少先共析F的析出但過分提高冷速也會使塑性降低或產生冷裂紋

但也不是冷速越高越好，過分提高冷速可能使塑性下降并導致冷裂紋產生，對強度級別高的鋼都存在一個韌性最佳的冷卻時間t8/5，此時對應的組織為M+B下（10-30%）；低合金調質鋼當含Ni較高時，形成的高Ni馬氏體（甚至上B）都有很高的韌性，因此，增加鋼中的含Ni量能改善近縫區的韌性2.過熱區脆化原因:冷速較低時，F首先析出后剩余的奧氏體富6調質鋼焊接資料講解課件7母材的強度越高，軟化越顯著

調質處理的回火溫度越低，軟化區越寬

焊接熱源越不集中，軟化區越寬

焊接E越大、預熱溫度過高，軟化加重

3.HAZ軟化軟化：

熱影響區的強度低于母材焊前強度的現象。軟化部位：加熱溫度為t回—Ac1之間的區域

低碳調質鋼中由于含有較多固C、N的元素，一般不出現熱應變脆化。母材的強度越高，軟化越顯著

3.HAZ軟化軟化：熱影響區的8調質鋼焊接資料講解課件91、主要依據A、M轉變速度不能太快，以便M能進行“自回火”；B、t8/5之間的冷卻速度大于產生脆性組織的臨界速度。

2、接頭與坡口形式設計

為降低焊接應力，可采用雙V形或雙U形坡口。對強度較高的低碳調質鋼無論用何種形式的接頭或坡口，都必須要求焊縫與母材交界處平滑過渡。切割：切割邊緣的硬化層，要通過加熱或機械加工消除。板厚<100mm時，切割前不需預熱；板厚≥100mm，應進行100～150℃預熱。強度等級較高的鋼，最好用機械切割或等離子弧切割。二、低碳調質鋼焊接工藝1、主要依據二、低碳調質鋼焊接工藝103、焊接方法

為使調質狀態的鋼焊后的軟化降到最低程度，應采用熱源比較集中的焊接方法。（1）σs≤980MPa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護焊等方法焊接；（2）686MPa≤σs≤980MPa的鋼最好用熔化極氣體保護焊；（3）σs≥980Mpa的鋼（如10Ni-Cr-Mo-Co等），則必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊等方法。采用大焊接熱輸入的焊接方法（如多絲埋弧焊或電渣焊）時，焊后必須進行調質處理。

3、焊接方法

114、焊接材料

一般采用等強原則，在接頭拘束度很大時，為了防止冷裂紋，可選用強度略低的填充金屬，焊前須嚴格烘干焊材。（具體見表3-19）

5、焊接線能量E

矛盾：

M轉變時冷卻速度v小

t8/5之間的冷卻速度v大為了防止熱影響區脆化和產生冷裂紋，所選線能量應保證冷卻速度在最佳范圍內。實際生產：首先通過試驗確定所焊鋼材保證韌性的最大線能量，然后根據用此線能量焊接時的冷裂傾向確定是否需要預熱。盡量采用多層多道焊。4、焊接材料

12調質鋼焊接資料講解課件136、預熱

目的主要是防止冷裂，預熱溫度不宜過高，一般不超過200℃，預熱溫度過高，高溫冷卻速度小易產生脆性組織；條件允許，采用低溫預熱+后熱或不預熱只后熱

7、焊后熱處理一般不進行焊后熱處理，原因：A、有些鋼種對消除應力裂紋比較敏感B、退火冷速低降低韌性下列情況之一者可進行消除應力退火處理：A、鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達不到要求。B、焊后需進行高精度加工，結構要求保持尺寸穩定。C、鋼材對應力腐蝕敏感。工作介質又有導致應力腐蝕開裂的可能。為保證退火后強度和韌性，消除應力處理的溫度應低于母材焊前回火溫度30℃左右

6、預熱為保證退火后強度和韌性，消除應力處理的溫度應低于母材14調質鋼焊接資料講解課件15WCF62鋼焊接生產：940℃水淬十630℃回火。為了保證母材性能在制造過程中不下降，不允許采用熱彎、熱卷成形，矯正的加熱溫度不得超過焊前回火溫度。焊接方法：一般用焊條電弧焊、CO2或Ar+20％CO2氣體保護電弧焊。焊接材料：焊條選用E60l5-G型，如J607RH等。焊條烘焙溫度400℃×1h，烘后應立即放人低溫干燥保溫筒內，隨用隨取。在保溫筒內存放時間不應超過4h。氣體保護焊焊絲為H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊絲。保護氣體的純度及含水量應嚴加控制，CO2氣體應符合GB6052中規定的I級或II級1類氣體的要求。

成分：WCF62鋼焊接成分：16焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時韌性最高；超過25kJ／cm，且低于17kJ／cm時，韌性下降幅度不大，超過50kJ／cm時，則韌性明顯下降。因此，最佳線能量為17—25kJ／cm，允許線能量為10一40kJ／cm。預熱溫度：與[H]有關，當焊條經400℃烘干，[H]＜2m1／100g時可不進行預熱。板厚較大或母材CE（或Pcm）偏高時，應進行50℃的預熱。熱處理：一般焊后不得進行熱處理。當δ>36mm時，要求進行消除應力退火。退火溫度應低于焊前回火溫度，若超過回火溫度強度將明顯下降。綜合考慮保證性能及防止消除應力裂紋，退火溫度應選在550一580℃之間，保溫時間為δ/25（mm）h，加熱速度在300℃以上時不超過120℃／h，保溫后隨爐冷至300℃后再出爐空冷。為了防止消除應力裂紋，可采用以下措施：A、降低消除應力退火溫度。B、控制母材中V、B的含量。C、適當預熱（＞100℃）。D、焊后及時進行200℃x（0.5-1）h后熱。焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時韌性最高；超過25k17上一級中碳調質鋼的焊接一、中碳調質鋼

強化機理：相變強化（調質處理〕屈服強度：為880MPa～1176MPa合金系：中C（0.25%～

0.5%）、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系主合金化元素：Cr-Mn-Ni-Mo-Si輔合金化元素：V熱處理狀態：淬火＋回火組織：S回、M回，M為片狀典型鋼種：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA上一級中碳調質鋼的焊接一、中碳調質鋼18分類：A、Cr鋼：以Cr為主加元素（1%，提高回火穩定性），有回火脆性；典型：40Cr，用于制造在交變載荷下工作的重要零件，如大型齒輪、軸等。B、Cr-Mo鋼：Cr鋼中加入Mo（0.15％-0.25％，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高鋼的中溫強度）；典型：35CrMoA。33CrMoVA，用于制造動力設備上承受高負荷的大截面零部件。C、Cr-Mn-Si鋼：價格低廉，在退火狀態下具有P+F，調質狀態下為回火M或回火S，有回火脆性典型：30CrMnSiNi2A制造飛機上的一些構件D、Cr-Ni-Mo鋼：加入Ni和Mo，使鋼具有強度高、韌性好、淬透性大典型：40CrNiMoA、34CrNiMoA，用于制造高負荷、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構件，如汽輪機、噴氣渦輪機軸以及噴氣式客機的起落架和火箭發動機外殼等分類：19二、焊接性分析1、熱裂傾向

（結晶裂紋）[C]↑→S、P偏析↑→熱裂傾向↑[C]多，合金多→△TB（液固相區間）↑→熱裂↑

容易在弧坑和焊縫中凹下的部位開裂。

預防：

A、選用焊接材料時，應盡量選用含碳量比母材低，硫磷等雜質少的填充金屬；B、選用焊接參數時要注意降低熔合比；C、操作時應注意境滿弧坑及保證良好的焊縫成形。

二、焊接性分析1、熱裂傾向（結晶裂紋）202、冷裂敏感性

在焊接中常見的低合金鋼中，中碳調質鋼具有最大的冷裂紋敏感性，原因：

A、[C]↑、Ceq大，易得到淬硬組織B、

[C]↑，使Ms點下降，M沒有“自回火”效應C、獲得的馬氏體[C]↑，硬度與脆性高

預防：焊接時，T0+Tp（焊后及時進行回火處理）

3、過熱區脆化

原因：在冷速較大時很容易形成硬脆的高碳M；

預防：盡量降低800-500℃溫度范圍內的冷卻速度，采取預熱、緩冷和適當加大線能量相配合的措施，既可減少A在相變溫度以上停留的時間，又可降低在共析轉變溫度范圍內的冷卻速度，獲得韌性較高的組織。2、冷裂敏感性214、HAZ軟化與低碳調質鋼一樣。軟化最明顯區域：Ac1-Ac3。中碳調質鋼在調質狀態下焊接時，防止冷裂紋、脆化和軟化的措施是互有矛盾的，只能在防止冷裂的前提下盡量降低軟化的程度，

三、焊接工藝

1、指導思想

防止裂紋、過熱區脆化和HAZ軟化

4、HAZ軟化中碳調質鋼在調質狀態下焊接時，防止222、在退火態下焊接，焊后整體結構進行淬火+回火處理

原則：防止裂紋，接頭性能則由焊接材料與焊后熱處理來保證

A、焊接方法：由于不強調線能量對接頭性能的影響，基本上不受限制。B、不顧慮回火區的軟化，可以采用較大的線能量+適當高溫預熱，從而防止冷裂。—般預熱溫度及層間溫度可控制在200-350℃之間。C、焊接材料：為保證焊縫與母材在相同的熱處理條件下獲得相同的性能，應保證熔敷金屬的成分與母材基本相同。同時，為了防止產生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質量分數應控制在0.15%以內，最高不超過0.25%，并且控制硫、磷的質量分數應小于0.03%～0.035%。。D、為了防止延遲裂紋，焊后應及時進行熱處理。若及時進行調質處理有因難，可進行中間退火或在高于預熱的溫度下保溫一段時間（如低溫回火或650～680℃高溫回火）。作用：排除擴散氫并軟化熱影響區組織；消除應力的作用。E、對結構復雜、焊縫較多的產品，為防止由于焊接時間過長而在中間發生裂紋，可在焊完一定數量的焊縫后，進行一次中間退火。F、在焊后回火時，注意回火脆性。2、在退火態下焊接，焊后整體結構進行淬火+回火處理233、鋼在調質態下焊接

原則：保證不產生裂紋的前提下盡量保證接頭的性能。工藝要點：A、預熱、焊后及時回火處理：預熱溫度、層間溫度及焊后回火溫度均應低于焊前回火溫度50℃以上B、焊接方法：采用熱量集中、能量密度高的焊接熱源，在保證焊透的條件下盡量用小線能量，以減小熱影響區的軟化。選用氬弧焊或等離子弧焊、電子束焊效果較好；C、因焊后不再進行調質處理，焊接材料成分可與母材有較大差別。為了防止冷裂紋，可以用奧氏體不銹鋼焊條或鎳基焊條，此時工藝注意異種鋼焊接。3、鋼在調質態下焊接24§3—2低碳調質鋼焊接上一級低碳調質鋼碳含量：在0.09-0.23%，大部分0.16-0.18%強化機理：相變強化（調質處理〕屈服強度：為490MPa～980MPa合金系：低C、Mn-Ni-Cr-Mo系主合金化元素：Mn、Ni、Cr（<1.6%）、Mo輔合金化元素：V、Nb、Ti、B、Cu熱處理狀態：淬火＋回火，低碳馬氏體或下貝氏體，綜合機械性能好典型鋼種：14MnMoVN、HT60~HT80、HY80～HY130

§3—2低碳調質鋼焊接上一級低碳調質鋼25上一級過熱區脆化HAZ軟化裂紋一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等雜質控制嚴格，因而有良好的焊接性

上一級過熱區脆化一、焊接性分析含碳量很低，而且對硫、磷等261.裂紋（1）熱裂紋A、結晶裂紋：C低、Mn高，S、P控制嚴，Mn/S高，敏感性小B、HAZ液化裂紋：在高Ni、低Mn的低合金高強鋼中出現，其產生與Mn/S有關，C高，要求Mn/S高；線能量越大，過熱區晶粒粗大，晶界熔化嚴重，晶界面積減少，容易形成液態薄膜，液化裂紋敏感性增大熔池凹度越大，敏感性大預防液化裂紋措施：（1）Ni高時，控制C、S含量，提高Mn/S比；（2）小q；（3）控制熔池形狀，減小凹度。1.裂紋（1）熱裂紋27調質鋼焊接資料講解課件28調質鋼焊接資料講解課件292.過熱區脆化原因:冷速較低時，F首先析出后剩余的奧氏體富碳，這部分高碳A在繼續冷卻時將轉變為高碳的M或B。這種由F、高碳M和高碳B組成的混合組織使過熱區嚴重脆化。預防：提高冷卻速度，避免或盡可能減少先共析F的析出但過分提高冷速也會使塑性降低或產生冷裂紋

但也不是冷速越高越好，過分提高冷速可能使塑性下降并導致冷裂紋產生，對強度級別高的鋼都存在一個韌性最佳的冷卻時間t8/5，此時對應的組織為M+B下（10-30%）；低合金調質鋼當含Ni較高時，形成的高Ni馬氏體（甚至上B）都有很高的韌性，因此，增加鋼中的含Ni量能改善近縫區的韌性2.過熱區脆化原因:冷速較低時，F首先析出后剩余的奧氏體富30調質鋼焊接資料講解課件31母材的強度越高，軟化越顯著

調質處理的回火溫度越低，軟化區越寬

焊接熱源越不集中，軟化區越寬

焊接E越大、預熱溫度過高，軟化加重

3.HAZ軟化軟化：

熱影響區的強度低于母材焊前強度的現象。軟化部位：加熱溫度為t回—Ac1之間的區域

低碳調質鋼中由于含有較多固C、N的元素，一般不出現熱應變脆化。母材的強度越高，軟化越顯著

3.HAZ軟化軟化：熱影響區的32調質鋼焊接資料講解課件331、主要依據A、M轉變速度不能太快，以便M能進行“自回火”；B、t8/5之間的冷卻速度大于產生脆性組織的臨界速度。

2、接頭與坡口形式設計

為降低焊接應力，可采用雙V形或雙U形坡口。對強度較高的低碳調質鋼無論用何種形式的接頭或坡口，都必須要求焊縫與母材交界處平滑過渡。切割：切割邊緣的硬化層，要通過加熱或機械加工消除。板厚<100mm時，切割前不需預熱；板厚≥100mm，應進行100～150℃預熱。強度等級較高的鋼，最好用機械切割或等離子弧切割。二、低碳調質鋼焊接工藝1、主要依據二、低碳調質鋼焊接工藝343、焊接方法

為使調質狀態的鋼焊后的軟化降到最低程度，應采用熱源比較集中的焊接方法。（1）σs≤980MPa的鋼，可用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極或熔化極氣體保護焊等方法焊接；（2）686MPa≤σs≤980MPa的鋼最好用熔化極氣體保護焊；（3）σs≥980Mpa的鋼（如10Ni-Cr-Mo-Co等），則必須采用鎢極氬弧焊或電子束焊等方法。采用大焊接熱輸入的焊接方法（如多絲埋弧焊或電渣焊）時，焊后必須進行調質處理。

3、焊接方法

354、焊接材料

一般采用等強原則，在接頭拘束度很大時，為了防止冷裂紋，可選用強度略低的填充金屬，焊前須嚴格烘干焊材。（具體見表3-19）

5、焊接線能量E

矛盾：

M轉變時冷卻速度v小

t8/5之間的冷卻速度v大為了防止熱影響區脆化和產生冷裂紋，所選線能量應保證冷卻速度在最佳范圍內。實際生產：首先通過試驗確定所焊鋼材保證韌性的最大線能量，然后根據用此線能量焊接時的冷裂傾向確定是否需要預熱。盡量采用多層多道焊。4、焊接材料

36調質鋼焊接資料講解課件376、預熱

目的主要是防止冷裂，預熱溫度不宜過高，一般不超過200℃，預熱溫度過高，高溫冷卻速度小易產生脆性組織；條件允許，采用低溫預熱+后熱或不預熱只后熱

7、焊后熱處理一般不進行焊后熱處理，原因：A、有些鋼種對消除應力裂紋比較敏感B、退火冷速低降低韌性下列情況之一者可進行消除應力退火處理：A、鋼材在焊后或冷變形加工后，韌性達不到要求。B、焊后需進行高精度加工，結構要求保持尺寸穩定。C、鋼材對應力腐蝕敏感。工作介質又有導致應力腐蝕開裂的可能。為保證退火后強度和韌性，消除應力處理的溫度應低于母材焊前回火溫度30℃左右

6、預熱為保證退火后強度和韌性，消除應力處理的溫度應低于母材38調質鋼焊接資料講解課件39WCF62鋼焊接生產：940℃水淬十630℃回火。為了保證母材性能在制造過程中不下降，不允許采用熱彎、熱卷成形，矯正的加熱溫度不得超過焊前回火溫度。焊接方法：一般用焊條電弧焊、CO2或Ar+20％CO2氣體保護電弧焊。焊接材料：焊條選用E60l5-G型，如J607RH等。焊條烘焙溫度400℃×1h，烘后應立即放人低溫干燥保溫筒內，隨用隨取。在保溫筒內存放時間不應超過4h。氣體保護焊焊絲為H08MnSiMo、或Mn—Ni—Mo系焊絲。保護氣體的純度及含水量應嚴加控制，CO2氣體應符合GB6052中規定的I級或II級1類氣體的要求。

成分：WCF62鋼焊接成分：40焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時韌性最高；超過25kJ／cm，且低于17kJ／cm時，韌性下降幅度不大，超過50kJ／cm時，則韌性明顯下降。因此，最佳線能量為17—25kJ／cm，允許線能量為10一40kJ／cm。預熱溫度：與[H]有關，當焊條經400℃烘干，[H]＜2m1／100g時可不進行預熱。板厚較大或母材CE（或Pcm）偏高時，應進行50℃的預熱。熱處理：一般焊后不得進行熱處理。當δ>36mm時，要求進行消除應力退火。退火溫度應低于焊前回火溫度，若超過回火溫度強度將明顯下降。綜合考慮保證性能及防止消除應力裂紋，退火溫度應選在550一580℃之間，保溫時間為δ/25（mm）h，加熱速度在300℃以上時不超過120℃／h，保溫后隨爐冷至300℃后再出爐空冷。為了防止消除應力裂紋，可采用以下措施：A、降低消除應力退火溫度。B、控制母材中V、B的含量。C、適當預熱（＞100℃）。D、焊后及時進行200℃x（0.5-1）h后熱。焊接線能量：在E為17—25kJ／cm時韌性最高；超過25k41上一級中碳調質鋼的焊接一、中碳調質鋼

強化機理：相變強化（調質處理〕屈服強度：為880MPa～1176MPa合金系：中C（0.25%～

0.5%）、Cr-Mn-Ni-Mo-Si系主合金化元素：Cr-Mn-Ni-Mo-Si輔合金化元素：V熱處理狀態：淬火＋回火組織：S回、M回，M為片狀典型鋼種：30CrMnSi、40Cr、35CrMoA、35CrMoVA上一級中碳調質鋼的焊接一、中碳調質鋼42分類：A、Cr鋼：以Cr為主加元素（1%，提高回火穩定性），有回火脆性；典型：40Cr，用于制造在交變載荷下工作的重要零件，如大型齒輪、軸等。B、Cr-Mo鋼：Cr鋼中加入Mo（0.15％-0.25％，消除其回火脆性，提高淬透性，并提高鋼的中溫強度）；典型：35CrMoA。33CrMoVA，用于制造動力設備上承受高負荷的大截面零部件。C、Cr-Mn-Si鋼：價格低廉，在退火狀態下具有P+F，調質狀態下為回火M或回火S，有回火脆性典型：30CrMnSiNi2A制造飛機上的一些構件D、Cr-Ni-Mo鋼：加入Ni和Mo，使鋼具有強度高、韌性好、淬透性大典型：40CrNiMoA、34CrNiMoA，用于制造高負荷、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構件，如汽輪機、噴氣渦輪機軸以及噴氣式客機的起落架和火箭發動機外殼等分類：43二、焊接性分析1、熱裂傾向

（結晶裂紋）[C]↑→S、P偏析↑→熱裂傾向↑[C]多，合金多→△TB（液固相區間）↑→熱裂↑

容易在弧坑和焊縫中凹下的部位開裂。

預防：

A、選用焊接材料時，應盡量選用含碳量比母材低，硫磷等雜質少的填充金屬；B、選用焊接參數時要注意降低熔合比；C、操作時應注意境滿弧坑及保證良好的焊縫成形。

二、焊接性分析1、熱裂傾向（結晶裂紋）442、冷裂敏感性

在焊接中常見的低合金鋼中，中碳調質鋼具有最大的冷裂紋敏感性，原因：

A、[C]↑、Ceq大，易得到淬硬組織B、

[C]↑，使Ms點下降，M沒有“自回火”效應C、獲得的馬氏體[C]↑，硬度與脆性高

預防：焊接時，T0+Tp（焊后及時進行回火處理）

3、過熱區脆化

原因：在冷速較大時很容易形成硬脆的高碳M；