20  試述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性。

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.21%，加入適量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu，經(jīng)過奧氏體化-淬火-回火熱處理的鋼稱為低碳調(diào)質(zhì)鋼，常用牌號(hào)有WCF60、62、HQ70A、B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等，其化學(xué)成分見表13。

表13  低碳調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）  （%）

鋼    號(hào)	C	Si	Mn	Cr
WCF60、62 HQ70A HQ70B 15MnMoVN 15MnMoVNRE 14MnMoNbB	＜0.09 0.09～0.12 0.11～0.18 0.12～0.20 ≤0.18 0.12～0.18	0.15～0.35 0.15～0.40 0.15～0.40 0.20～0.50 0.20～0.60 0.15～0.35	1.10～1.50 0.60～1.20 0.80～1.20 1.30～1.70 1.20～1.70 1.30～1.80	≤0.30 0.30～0.60 0.40～0.80 — — —
鋼    號(hào)	Ni	Mo	Cu	其    它
WCF60、62 HQ70A   HQ70B   15MnMoVN   15MnMoVNRE   14MnMoNbB	≤0.50 0.30～1.0   0.70～1.20   —   —   —	≤0.30 0.20～0.40   0.20～0.40   0.40～0.60   0.35～0.60   0.45～0.70	— 0.15～0.50   0.15～0.50   —   —   ≤0.40	V0.02～0.06 V+Nb≤0.10 B0.0005～0.003 V+Nb0.05～0.10 B≤0.003 V0.10～0.20 N0.01～0.02 N0.02～0.03(加入) RE0.10～0.20(加入) Nb0.02～0.07 B0.0005～0.003

低碳調(diào)質(zhì)鋼具有高的屈服點(diǎn)（490～980MPa）、良好的塑性、韌性、耐磨及耐腐蝕性。

低碳調(diào)質(zhì)鋼由于含碳量不高，雖含有一定量的合金元素，但焊接性較好，主要特點(diǎn)是：在焊接熱影響區(qū)，特別是焊接熱影響區(qū)的粗晶區(qū)有一定的冷裂傾向并有韌性下降的現(xiàn)象；在焊接熱影響區(qū)受熱時(shí)未完全奧氏體化的區(qū)域，以及受熱時(shí)其*溫度低于Ac1、高于鋼調(diào)質(zhì)處理時(shí)的回火溫度的那個(gè)區(qū)域有軟化或脆化的傾向。

21  試述低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝。

常用的各種熔焊方法，都可以適用于焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼。其焊接工藝如下：

⑴焊前預(yù)熱  當(dāng)板厚較小或接頭拘束度也較小時(shí)，焊前可不進(jìn)行預(yù)熱，如15MnMoVN、14MnMoNbB鋼。當(dāng)板厚小于13mm時(shí)，通常采用不預(yù)熱施焊。隨著板厚的增加，為了防止產(chǎn)生冷裂紋，必須進(jìn)行預(yù)熱，但是必須嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度，因?yàn)檫^高的預(yù)熱溫度會(huì)使熱影響區(qū)的冷卻速度過于緩慢，使熱影響區(qū)強(qiáng)度下降，韌性變壞。

幾種低碳調(diào)質(zhì)鋼的*預(yù)熱溫度，見表14。允許的*預(yù)熱溫度與表中*值相比，不得大于65℃。若有可能，可采用低溫預(yù)熱加后熱或不預(yù)熱，只采用后熱的方法來防止低碳調(diào)質(zhì)鋼產(chǎn)生冷裂紋，可以減輕或消除過高的預(yù)熱溫度對(duì)熱影響區(qū)韌性的損害。

表14  低碳調(diào)質(zhì)鋼的*預(yù)熱溫度     （℃）

焊件厚度 （mm）	15MnMoVN	14MnMoNbB
＜13 13～16 16～19 19～22 22～25 25～35	不預(yù)熱 50～100 100～150 100～150 150～200 150～200	不預(yù)熱 100～150 150～200 150～200 200～250 200～250

⑵焊接材料  為防止產(chǎn)生冷裂紋，因此必須嚴(yán)格控制焊接材料中的含氫量，要求所使用的焊條必須是低氫型或超低氫型的，焊前應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行烘干、貯存。用于CO₂氣體保護(hù)焊的CO₂氣體應(yīng)符合GB6052—85中規(guī)定的Ⅰ級(jí)氣體或Ⅱ級(jí)1類氣體的要求。

焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼推薦用的焊接材料，見表15。

表15  焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼推薦用的焊接材料

鋼     號(hào)	手弧焊 焊  條	熔化極氣體保護(hù)焊
		焊     絲	保護(hù)氣體（體積分?jǐn)?shù)）（%）
HQ70A HQ70B   15MnMoVN 15MnMoVNRE	E7015	H08Mn2Ni2Mo	CO2 或 Ar+CO220 或 Ar+O21～2
15MnMoVNRE（QJ-70） 14MnMoNbB	E7515 E8515	H08Mn2Ni2Mo	Ar+CO220 Ar+O21～2

⑶焊接技術(shù)  為避免過度損傷熱影響區(qū)的韌性，應(yīng)避免使用過大的線能量，因此，不推薦使用大直徑的焊條或焊絲。只要可能，應(yīng)采用多層小焊道焊縫，*采用窄焊道，而不采用橫向擺動(dòng)的運(yùn)條技術(shù)。

⑷焊后熱處理  大多數(shù)低碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接構(gòu)件都是在焊態(tài)下使用，只有在下述條件下才進(jìn)行焊后熱處理。

1）焊后或冷加工后的韌性過低。

2）焊后需進(jìn)行高精度加工，要求保證結(jié)構(gòu)尺寸的穩(wěn)定性。

3）焊接結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力腐蝕。

焊后熱處理的溫度必須低于母材調(diào)質(zhì)處理的回火溫度。

22  試述中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接性。

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)量較高（含碳量0.25%～0.5%），并加入適量的合金元素（Mn 、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等）以保證鋼的淬透性，再通過調(diào)質(zhì)處理以獲得綜合性能較好的高強(qiáng)鋼稱為中碳調(diào)質(zhì)鋼，常用牌號(hào)有30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA、34CrNi13MoA、40CrNiMoA等。

中碳調(diào)質(zhì)鋼的屈服點(diǎn)可達(dá)到880～1176MPa，但焊接性較差，主要表現(xiàn)在：

⑴焊接熱影響區(qū)的脆化和軟化  首先，由于中碳調(diào)質(zhì)鋼的含碳量高、合金元素多，鋼的淬硬傾向大，在熱影響區(qū)的淬火區(qū)會(huì)產(chǎn)生大量的馬氏體，導(dǎo)致嚴(yán)重脆化。其次，熱影響區(qū)被加熱到超過調(diào)質(zhì)處理時(shí)回火溫度的區(qū)域，將出現(xiàn)強(qiáng)度、硬度低于母材的軟化區(qū)。

⑵裂紋傾向嚴(yán)重  中碳調(diào)質(zhì)鋼的淬硬傾向大，熱影響區(qū)產(chǎn)生的馬氏體組織，增大了焊接接頭的冷裂傾向。

此外，中碳調(diào)質(zhì)鋼的碳及合金元素含量高，熔池的結(jié)晶溫度區(qū)間大，偏析嚴(yán)重，因而具有較大的熱裂紋敏感性。

23  試述中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊接工藝。

常用的各種熔焊方法，都可以適用于焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼。

⑴預(yù)熱及后熱  除了拘束度小、構(gòu)造簡(jiǎn)單的薄殼結(jié)構(gòu)不用預(yù)熱外，中碳調(diào)質(zhì)鋼都應(yīng)采取焊前預(yù)熱和后熱措施，預(yù)熱溫度約為200～350℃后熱溫度為300℃左右。

如果焊后不能及時(shí)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，則必需在焊后及時(shí)進(jìn)行中間熱處理，即在等于或高于預(yù)熱溫度下進(jìn)行保溫一段時(shí)間的熱處理，如低溫回火或650～680℃高溫回火。若焊件焊前處于調(diào)質(zhì)狀態(tài)，其預(yù)熱溫度、層間溫度及熱處理溫度都應(yīng)比母材淬火后的回火溫度低50℃。進(jìn)行局部預(yù)熱時(shí)，應(yīng)在焊縫兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)均勻加熱。

⑵焊接材料  為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在0.15%以內(nèi)，*不超過0.25%，并且控制硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.03%～0.035%。

焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼焊條的選用，見表16。表中HTJ-1及HTJ-4焊條涂料只起穩(wěn)弧作用，焊縫金屬的力學(xué)性能和抗裂性能較差，只適用于受力小、待焊處可達(dá)性不好及要求變形小的30CrMnSiA鋼薄板的焊接。

⑶焊接線能量  中碳調(diào)質(zhì)鋼宜用小線能量焊接，以有利于減少淬火區(qū)的高溫停留時(shí)間，降低奧氏體的晶粒長(zhǎng)大，從而降低淬火區(qū)的脆化程度。

表16  焊接中碳調(diào)質(zhì)鋼的焊條選用

焊條牌號(hào)	焊   芯	直 徑 （mm）	焊接鋼種
HTJ-4（鈦型）	H08A	1.6～4.0	25CrMnSiA 30CrMnSiA
HTJ-1（鈦型）	H08CrMoA
HTJ-2（低氫型）	H08CrMoA	1.6～4.0	30CrMnSiA 40CrMnSiMoVA
HTJ-3（低氫型）	H08CrMoA	1.6～6.0	25CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiNi2A 40CrMnSiMoVA
HTG-1（低氫型）	HGH30	1.6～5.0	焊接已調(diào)質(zhì)的： 25CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiNi2A
HTG-2（低氫型）	HGH41
HTB-3（低氫型）	H1Cr19Ni11Si14A1Ti	1.6～4.0	30CrMnSiA
A507（低氫型）	E1-16-25Mn6N-15		焊接已調(diào)質(zhì)的 30CrMnSiA
A502（鈦鈣型）	E1-16-25Mn6N-16

注：“HT”——航空焊條、“J”——結(jié)構(gòu)鋼焊條、“G”——高溫合金焊條、“A”——不銹鋼焊條及A5××焊條——焊縫中的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含鉻量）為16%，鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含鎳量）為25%。