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1、碳当量
国际焊接学会:CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 0.4淬硬倾向不大
日本焊接学会:Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
Ceq《0.46%,焊接性优良;0.46-0.52%淬硬倾向逐渐明显,焊接时需要采取合适的措施;Ceq0.52%时,淬硬倾向明显,属于较难焊接材料。
淬硬倾向较大的钢, 焊后在空气中冷却时,焊缝易出现淬硬的马氏体组织,低温焊接或焊接刚性较大时易出现冷裂纹,焊接时需要预热,预热是防止冷裂纹和再热裂纹的有效措施。与人是防止冷裂纹和再热裂纹的有效措施。温度太低,焊缝会开裂,太高又会降低韧性,恶化劳动条件,所以确定合适的预热温度成为很重要的问题。
Rb=500MPa,Ceq=0.46 不预热
Rb=600MPa,Ceq=0.52 预热75oC
Rb=700MPa, Ceq=0.52 预热75 oC
Rb=800MPa,Ceq=0.62 预热150 oC
新日铁:
CEIIW公式对碳钢和碳锰钢更合适,但不适用于低碳低合金钢;Pcm适于低碳低合金钢。CEN在图表法中被用作评价钢冷裂纹敏感性的尺度(当碳增加时,CEN接近CEIIW,而当碳降低时他又接近Pcm)
使用化学成分范围(质量分数):C=0.07-0.22%,Si=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-1.2%,Mo=0-0.7%,V=0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-0.05%,B=0-0.005%.
3、冷裂纹敏感性Pw
Pw=Pcm+[H]/60+h/600或Pw=Pcm+[H]/60+R/40000
[H]:熔敷金属中扩散氢含量(ml/100g)
R:焊缝拉伸拘束度
h:板厚(mm)
当Pw0时,即有产生裂纹的可能性。
适用条件:扩散氢含量[H]=(1-5)ml/100g,h=19-50mm,线能量为17-30kJ/cm.
4、预热温度:To To=1440Pw-392
根据日本CEN确定预热温度:
1、根据钢的化学成分计算CEN和CEIIW;2、通过焊缝金属扩散氢含量与图3标准值的偏差求出CEN的某一增量;3、通过热输入与图4标准值的偏差和CEIIW求出CEN的某一增量;4、将CEN增量之和与原始CEN相加,对CEN进行修正;5、根据修正的CEN和图2基本曲线中的板厚确定y坡口试验的临界预热温度;6、根据焊缝金属强度和接头拘束度,通过图5的修正,确定实际所需的预热温度。
图2-图5:——用图表法确定钢焊接时的预热温度上
5、再热裂纹敏感经验公式:
PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-2
PSR0,有再热裂纹倾向。
6、t8/5(焊接冶金学基础)
来源:cooling rate in 800 to 500 range from dimensional analysis 很准确
a、根据传热学推导理论公式:
厚大焊件的三维传热:
薄板焊接时的二维传热:
E:焊接线能量(J/cm)
λ:导热系数
cρ:容积比热容[J/(cm3℃)
实践表明:板厚0.6δcr用薄板计算公式,板厚0.9δcr用厚板计算公式。
b、理论经验公式:
厚大焊件的三维传热:
薄板焊接时的二维传热:
临界板厚δcr:
熔渣的碱度计算公式:
当B11时为碱性渣,B11时为酸性渣;B1=1时为中性渣。
马氏体相变温度:
Ms(oC)=539-453C-30.4Mn-17.7Ni-12.1Cr-7.5Mo
贝氏体相变温度:
Bs(oC)=830-270C-90Mn-37Ni-70Cr-83Mo
Fe-Ni-Cr-Mo-C钢:Bs(oC)=844-597C-63Mn-16Ni-78Cr
焊接热影响区的组织和性能:
低碳钢、低合金钢焊接热影响区组织分布:
1、熔合区
2、过热区
3、相变重结晶区
4、不完全重结晶区
对于焊接淬硬倾向较大的钢种,焊接热影响区组织分布为:
1、完全淬火区
2、不完全淬火区
冷裂纹
产生焊接冷裂纹的三大主要因素是:焊缝热影响区有一定的淬硬倾向、较大的焊接应力或拘束度、焊缝中扩散氢含量。拘束度R=Eh/L(h板厚)
预防措施:1、采用优质的低氢焊接材料,并严格控制氢的来源,焊前烘干焊条和焊剂,仔细清楚焊接区的油污、水、铁锈等。2、焊前进行预热,焊接过程中控制层间温度不低于预热温度。焊后进行消氢或立即进行焊后热处理,使扩散氢能充分从焊缝中逸出。3、确定合理的焊接热输入。热输入越大,焊接接头冷却时间越长,热影响区就可以减轻淬火,同事有利于氢的逸出,降低了冷裂纹倾向。但若焊接热输入过大,热影响区可能产生过热组织,使晶粒粗大,反而会降低焊接接头
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