第3章 节 合金结构钢的焊接 材料焊接性 .pptVIP

第3章 合金结构钢的焊接; 2. 按用途和性能分有： 1）强度用钢 即通常所说的高强度钢。主要用于常规条件下要求能承受静载和动载的机械零件和工程结构，如压力容器、动力设备、工程机械、交通运输工具、桥梁、建筑结构、管道、船舶和海洋工程结构等。 它的主要性能是力学性能，合金元素的加入是为了保证足够的塑性和韧性的前提下，获得不同的强度等级。它可以按强度等级或供货〔热处理)状态进行分类。 按供货状态分，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。各类的组织性能有其共同特点，且与焊接性密切相关。介绍如下： (1) 热轧及正火钢 屈服强度为294~490MPa，在热轧或正火状态下使用，属于非热处理强化钢。包括微合金化控轧钢、抗层状撕裂的Z向钢等。这类钢广泛应用于常温下工作的一些受力结构，如压力容器、动力设备、工程机械、桥梁、建筑结构和管线等。; (2) 低碳调质钢 屈服强度为490~980MPa，在调质状态下供货使用，属于热处理强化钢。这类钢的特点是含碳量较低（一般碳的质量分数为0.22%以下），既有高的强度，又兼有良好的塑性和韧性，可以直接在调质状态下进行焊接，焊后不需进行调质处理。这类钢在焊接结构中得到了越来越广泛的应用，可用于大型工程机械、压力容器及舰船制造等。 (3) 中碳调质钢 屈服强度一般在880~1176 MPa以上，钢中含碳量较高（碳的质量分数为0.25%~0.5%），也属于热处理强化钢。它的淬硬性比低碳调质钢高得多，具有很高的硬度和强度，但韧性相对较低，给焊接带来了很大的困难。这类钢常用于强度要求很高的产品或部件，如火箭发动机壳体、飞机起落架等。 2) 低中合金特殊用途钢 低中合金特殊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。对其要求除了满足常规力学性能外，还必须适应特殊环境下工作的要求。根据对不同使用性能的要求，可分为：珠光体耐热钢、低温钢和低合金耐蚀钢等。; (1) 珠光体耐热钢 以Cr、Mo为基础的低中合金钢，随着工作温度的提高，还可加入V、W、Nb、B等合金元素，具有较好的高温强度和高温抗氧化性??主要用于工作温度在500~600℃的高温设备，如热动力设备和化工设备等。 (2) 低温钢 大部分是一些含Ni或无Ni的低合金钢，一般在正火或调质状态使用，主要用于各种低温装置（-40~-196℃）和在严寒地区的一些工程结构，如液化石油气、天然气的储存容器等。与普通低合金钢相比，低温钢必须保证在相应的低温下具有足够高的低温韧性，对强度无特殊要求。 (3) 低合金耐蚀钢 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。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。由于所处的介质不同，耐蚀钢的类型和成分也不同。耐蚀钢中应用最广泛的是耐大气和耐海水腐蚀用钢。; 国内外常见的合金结构钢的牌号见表3-1。 ; σs=122+274wC+82wMn+55wSi+54wCr+44wNi+78wCu +353wV+755wTi+540wP+[30-2(h-5)], MPa σb=230+686wC+78wMn+90wSi+73wCr+33wNi+56wCu+314wV+529wTi+450wP+[21-1.4(h-5)], MPa 式中 h为板厚（mm）。 合金结构钢中，氮作为一种合金元素被广泛采用。氮在钢中的作用与碳相似，当它溶解在铁中时，将扩大γ区。氮能与钢中的其他合金元素形成稳定的氮化物，这些氮化物往往以弥散的微粒分布，从而细化晶粒，提高钢的屈服点和抗脆断能力。氮的影响既决定于其含量，也决定于在钢中存在的其他合金元素的种类和数量。Al、Ti和V等合金元素对氮具有较高的亲和力，并能形成较稳定的氮化物。因此，为了充分发挥氮作为合金元素的作用，钢中必须同时加入Al、V和Ti等氮化物形成元素。 ; 这些合金元素或者与Fe形成固溶体，或者形成碳化物（除Ti、Nb和Ta外），都产生了延迟奥氏体分解的作用并由此提高了钢的淬硬倾向。各种元素对钢的力学性能和工艺性能的影响，取决于它的含量和同时存在的其他合金元素。 热轧及正火条件下，合金元素对塑性和韧性的影响与其强化作用相反，即强化效果越大，塑性和韧性的降低越多，当钢中合金元素的含量超出一定范围后会出现韧性的大幅度下降。因此，抗拉强度大于600MPa的高强钢一般都需进行调质处理。我国低碳调质钢的抗拉强度一般为600~1300MPa，为了保证良好的综合性能和焊接性，要求钢中碳的质量分数不大于0.22%