【正文】 具體選用，見表 12。幾種常用珠光體耐熱鋼的焊后熱處理溫度見表 11。 ⑶ 焊后熱處理 焊后應(yīng)立即進行高溫回火，防止產(chǎn)生延遲裂紋、消除應(yīng)力和改善組織。為了確保焊接質(zhì)量，不論在定位焊或正式施焊過程中，焊件都應(yīng)預(yù)熱并保持為 80～ 150℃ 用氬弧焊打底和 CO2氣體保護焊時，可以降低預(yù)熱溫度或不預(yù)熱。 由于珠光體耐熱鋼中含有一定量的 Cr、 Mo 和其它一些合金元素，所以熱影響區(qū)會產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，低溫焊接或焊接剛性較大的結(jié)構(gòu)時，易形成冷裂紋。 18 試述珠光體耐熱鋼的焊接工藝。 焊接低溫用鋼的焊條，見表 10。 表 9 低溫容器用鋼的牌號及成分 鋼 號 化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）（ %） C Mn Si V Ti 16MnDR ≤ ～ ～ ～ ～ 27 09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR ≤ ≤ ≤ ～ ～ ～ ≤ ～ ～ 鋼 號 化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）（ %） Cu Nb RE S P ≤ 16MnDR 09MnTiCuREDR 09Mn2VDR 06MnNbDR ～ ～ (加入量 ) 低溫用鋼由于含碳量低 ,淬硬傾向和冷裂傾向小，所以焊接性良好。 工作溫度等于或低于－ 20℃ 的低碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼稱為低溫用鋼，其牌號及成分，見表 9。手弧焊及埋弧焊接頭進行消除焊接殘余應(yīng)力的高溫回火處理，回火溫度比一般鋼材回火溫度低 30℃ 左右。 4）焊后應(yīng)進行熱處理。但焊接線能量不能過小，否則焊接接頭易出現(xiàn)淬硬組織和降低韌性。 2）焊接材料的選用，見表 7。對于剛度較大的接頭，預(yù)熱溫度應(yīng)提高至 180～ 230℃ 。 18MnMoNb 鋼的屈服點等于 490MPa（屬于 490MPa 級鋼），由于碳及合金鋼 元素的含量都較高，所以淬火硬傾向及冷裂傾向均比 16Mn 鋼大。 16Mn 鋼是目前我國應(yīng)用最廣的低合金鋼，用于制造焊接結(jié)構(gòu)的 16Mn 鋼均為 16MnR 和 16Mng 鋼。對厚度小、坡口窄的焊件，可選用 E431 E4316 焊條。不同板厚及不同環(huán)境溫度下 16Mn 鋼的預(yù)熱溫度，見表 8。16Mn 鋼的合金含量較少，焊接性良好，焊前一般不必預(yù)熱。 表 7 低合金高強鋼焊接材料的選用 焊劑 焊絲 焊劑 焊絲 09Mn2 09Mn2Si 09MnV 294 E43 HJ430 HJ431 SJ301 H08A H08MnA H10MnSi H08Mn2Si H08Mn2SiA 24 16Mn 16MnCu 14MnNb 343 E50 SJ501 薄板： H08A H08MnA HJ431 HJ360 H08MnMoA H08Mn2Si H08Mn2SiA YJ5021 YJ5023 YJ5064 HJ431 HJ430 SJ301 中板開坡口對接 開 I 形坡口對接 H08MnA H10Mn2 HJ350 厚板深坡口 H10Mn2 H08MnMoA 15MnV 15MnVCu 16MnNb 392 E50 E55 HJ430 HJ431 開 I 形坡口對接 H08MnA 中板開坡口對接 H10Mn2 H10MnSi HJ431 HJ360 H10MnMo H08Mn2MoVA H08Mn2Si H08Mn2SiA HJ250 HJ350 SJ101 厚板深坡口 H08MnMoA 25 15MnVN 15MnVNCu 15MnVTiRe 441 E55 E60 SJ431 H10Mn2 HJ431 HJ360 H10MnMo H08Mn2MoVA H08Mn2Si H08Mn2SiA HJ350 HJ250 SJ101 H08MnMoA H08Mn2MoA 18MnMoNb 14MnMoV 14MnMoVCu 490 E60 E70 HJ250 HJ350 SJ101 H08Mn2MoA H08Mn2MoVA H08Mn2NiMo HJ431 HJ360 H10Mn2MoA H10Mn2MoVA H10Mn2NiMoA H08Mn2SiMoA 15 試述 16Mn 鋼的焊接工藝。 焊后立即進行高溫回火的焊件，無需再進行后熱處理。 ⑶ 后熱及焊后熱處理 后熱是指焊接結(jié)束或焊完一條焊縫后，將焊件立即加熱至 150～ 250℃ 范圍內(nèi)，并保溫一段時間，使接頭中的氫擴散逸出，防止延遲裂紋產(chǎn)生。如 15MnVN 鋼的焊接線能量應(yīng)控制在 40～ 45kJ/cm以下。焊接含碳量偏高的 16Mn鋼時，為降低淬硬傾向，焊接線能量應(yīng)偏大一點。因此，焊前是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱溫度的確定應(yīng)根據(jù)鋼材的成分（碳當(dāng)量）、板厚、結(jié)構(gòu)形狀 、剛度大小以及環(huán)境溫度等決定。 ⑴ 預(yù)熱 預(yù)熱是防止裂紋的有效措施，并且還有助于改善接頭性能。 ⑷ 粗晶區(qū)脆化 熱影響區(qū)中被加熱至 1100℃ 以上的粗晶區(qū)，當(dāng)焊接線能量過大時，粗晶區(qū)的晶粒將迅速長大或出現(xiàn)魏氏組織而使韌性下降，出現(xiàn)脆化段。電渣焊時，若母材的含碳量偏高并含鎳時，電渣焊縫中可能會出現(xiàn)呈八字形分布的熱 裂紋。 低合金高強鋼的定位焊縫很容易開裂，其原因是由于焊縫尺寸小、長度短、冷卻速度快，這種開裂屬于冷裂紋性質(zhì)。 ⑵ 冷裂紋 低合金高強鋼焊接時，熱影響區(qū)的冷裂紋傾向加 大，并且這種冷裂紋往往具有延遲的性質(zhì)，危害性很大。隨著鋼中合金元素的增加，強度級別提高，鋼的焊接性也逐漸變差，出現(xiàn)的主要問題是： ⑴ 熱影響區(qū)的淬硬傾向 含碳時較少、強度級別較低的鋼種，如 09Mn 09Mn2Si、 09MnV 鋼等，淬硬傾向很小。 12 試述低合金高強鋼的焊接性。 11 低合金高強鋼的碳當(dāng)量如何計算？ 22 低合金高強鋼碳當(dāng)量的計算公式目前以國際焊接學(xué)會（ IIW）所推薦的 CE 和日本 JIS 標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的Ceq應(yīng)用最為廣泛，其計算公式為 Mn Cr+Mo+v Cu+Ni CE（ IIW） =C + ── + ───── + ─── （質(zhì)量分數(shù)）（ %） 6 5 15 Mn Si Ni Cr Mo V Ceq（ JIS） =C + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── + ─── （質(zhì)量分數(shù)）（ %） 6 24 40 5 4 14 式中，化學(xué)元素都表示該元素在鋼中的質(zhì)量分數(shù)，計算時，元素含量均取其成分范圍的上限。 2）焊件焊前應(yīng)進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為 250～ 350℃ 以上，焊接過程中必需保持層間溫度不低于預(yù)熱溫度。此外，亦可采用鉻鎳奧氏體鋼焊條進行焊接。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊補修復(fù)。 10 試述高碳鋼的焊接工藝要點。消除應(yīng)力的回火溫度為 600～ 650℃ 。 ⑷ 焊接工藝參數(shù) 由于母材熔化到第一層焊縫金屬中的比例最高達 30%左右，所以第一層焊縫焊接時，應(yīng)盡量采用小電流、慢焊接速度，以減小母材的熔深。 ⑶ 坡口形式 將焊件盡量開成 U 形坡口式進行焊接。 若焊件太大，整體預(yù)熱有困難時，可進行局部預(yù)熱，局部預(yù)熱的加熱范圍為焊口兩側(cè)各 150～ 200mm。 ⑴ 預(yù)熱 預(yù)熱有利于減低中碳鋼熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，這是焊接中碳鋼的主要工藝措施，預(yù)熱還能改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力。 表 6 中碳鋼手弧焊時焊條的選用 鋼 號 焊件含碳量（ %） 焊接件 焊件力學(xué)性能（ ≥） 選用焊條型號 σs （ MPa） σb （ MPa） δ （ %） ф （ %） αK （ J） 不要求等強度 要求等強度 35 ZG270～～ 一般 315 530 20 45 55 E4303，E4301 E5016， E5015 20 500 ～ 一般 270 500 18 25 22 E4316，E4315 45 ZG310～570 ～ ～ 較差 較差 355 310 600 570 16 15 40 21 39 15 E4303，E4301 E4316，E4315 E5016，E5015 E5016， E5015 55 ZG340～340 ～ ～ 很差 很差 380 340 645 640 13 10 35 18 — 10 E4303，E4301 E4316，E4315 E5016，E5015 E5016， E5015 21 特殊情況下，中碳鋼焊接時可采用鉻鎳不銹鋼焊條，如 E0191016（ A102）、 E019105（ A107）、E1231316（ A302）、 E1231315（ A307）、 E2262116（ A402）、 E2262115（ A407）等，因奧氏體焊縫金屬的塑性良好，可以減小焊接接頭應(yīng)力，即使焊件焊前不預(yù)熱，也可避免熱影響區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。個別情況下，也可采用鈦鈣型和鈦鐵礦型酸性焊條，但此時應(yīng)采取嚴(yán)格的工藝措施，如焊前預(yù)熱、減少熔合比（降低焊縫含碳量）等。 8 中碳鋼焊接時，如何正確地選 用焊條？ 中碳鋼的焊接目前大都采用手弧焊。 焊接時，相當(dāng)數(shù)量的母材被熔化進入焊縫，使焊縫的含碳量增高，促使在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋，特別是當(dāng)硫的雜質(zhì)控制不嚴(yán)時，更易出現(xiàn)。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。 19 中碳鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)為 %～ %。管道、壓力容器低溫焊接時的預(yù)熱溫度見表 5。 6）盡可能不在低溫條件下進行彎板、矯正和裝配焊件。 4）整條焊縫應(yīng)盡量連續(xù)焊完，避免中斷。 2）采用低氫或超低氫焊接材料。常選用 H10Mn H10MnSi 焊絲配合焊劑 HJ360 或 H10MnSi 焊絲配合焊劑 HJ431。藥芯焊絲選用牌號為 YJ502 YJ506 YJ506 YJ5064。 ⑵ 埋弧焊焊絲和焊劑的匹配選用 低碳鋼埋弧焊時焊絲和焊劑的匹配選用，見表 3。幾種不同鋼號的低碳鋼手弧焊時焊條的選用，見表 2。 總之，低碳鋼是屬于焊接性最好、最容易焊接的鋼種，所有焊接方法都能適用于低碳鋼的焊接。 16 4）某些焊接方法會降低低碳鋼焊接接頭的質(zhì)量。 3）采用質(zhì)量不符合要求的焊條，使焊縫金屬中的碳、硫含量過高，會導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。 但在少數(shù)情況下，焊接時也會出現(xiàn)困難： 1）采用舊冶煉方法生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼含氮量高，雜 質(zhì)含量多，從而冷脆性大，時效敏感性增加，焊接接頭質(zhì)量降低，焊接性變差。 由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產(chǎn)生嚴(yán)重硬化組織或淬火組織。 因此，碳當(dāng)量值的計算公式只能在一定的鋼種范圍內(nèi)，概括地、相對地評價鋼材的焊接性，不能作為準(zhǔn)確的評定指標(biāo)。 2）碳當(dāng)量計算值只表達了化學(xué)成分對焊接性的影響，沒有考慮到冷卻速度不同，可以得到不同的組織，冷卻速度快時，容易產(chǎn)生淬硬組織，焊接性就會變差。 3 利用碳當(dāng)量值評價鋼材焊接性有何局限性？ 碳當(dāng)量值只能在一定 范圍內(nèi)，對鋼材概括地、相對地評價其焊接性，這是因為： 1）如果兩種鋼材的碳當(dāng)量值相等，但是含碳量不等，含碳量較高的鋼材在施焊過程中容易產(chǎn)生淬硬組織，其裂紋傾向顯然比含碳量較低的鋼材來得大，焊接性較差。國際焊接學(xué)會推薦的碳當(dāng)量公式為 Mn Cu+Ni Cr+Mo+V CE（ IIW） = C + ── + ──── + ────── （質(zhì)量分數(shù)）（ %） 6 15 5 15 隨著碳當(dāng)量值的增加，鋼材的焊接性會變差。 表 1 碳鋼焊接性與含碳量的關(guān)系 名 稱 碳的質(zhì)量分數(shù)（ %） 典型硬度 典型用途 焊接性 低碳鋼 ≤ 60HRB 特殊板材和型材薄板、帶材、焊絲 優(yōu) ～ 90HRB 結(jié)構(gòu)