第三章_低合金钢的焊接

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1、金属焊接基础主讲：叶喜葱主讲：叶喜葱第三章第三章 低合金钢焊接及工程应用低合金钢焊接及工程应用 第五节第五节 低温用钢的焊接低温用钢的焊接 第四节中碳调质钢的焊接第四节中碳调质钢的焊接 第三节低碳低合金调质钢的焊接第三节低碳低合金调质钢的焊接第二节第二节 热轧及正火钢的焊接热轧及正火钢的焊接第一节第一节 低合金钢概述低合金钢概述 复习思考题复习思考题 第六节第六节 低合金耐腐蚀钢的焊接低合金耐腐蚀钢的焊接 v低合金钢实在碳素钢的基础上添加一定量的低合金钢实在碳素钢的基础上添加一定量的合金元素冶炼而成的，其合金元素的质量分合金元素冶炼而成的，其合金元素的质量分数一般不超过数一般不超过5%（10%

2、-中合金），加入合中合金），加入合金元素的目的，是在保证足够的塑性和韧性金元素的目的，是在保证足够的塑性和韧性的基础上获得较高的强度或满足结构工作条的基础上获得较高的强度或满足结构工作条件提出的特殊要求，如耐低温、耐高温或耐件提出的特殊要求，如耐低温、耐高温或耐腐蚀等。腐蚀等。第一节 低合金钢概述合金结构钢的应用领域很广，种类繁多，可按化学成分、合金系统、组织状态、用途或使用性能等方面进行分类。合金元素在钢中的作用一、对钢中基本相的影响一、对钢中基本相的影响 合金元素在钢中存在的形式有两类型，一种是溶合金元素在钢中存在的形式有两类型，一种是溶解到碳钢原有的相中，另一种是形成新相，存在形式解到碳

3、钢原有的相中，另一种是形成新相，存在形式决定于元素的数量和性质。其中关键在于元素与碳的决定于元素的数量和性质。其中关键在于元素与碳的亲和力。亲和力。 1.1. 非碳化物形成元素非碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁这类元素与碳的亲合力比铁弱，常用元素主要有弱，常用元素主要有NiNi、CoCo、SiSi、AlAl、B B等。它们等。它们在低温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。在低温时溶解在铁素体中，高温时溶解于奥氏体中。所有元素的溶入，由于固溶强化的结果，均提高材所有元素的溶入，由于固溶强化的结果，均提高材料的强度和硬度。料的强度和硬度。CrCr、NiNi、MnMn少量溶入时，对塑性少

4、量溶入时，对塑性影响不大，而因强度的提高了材料的韧性；当数量影响不大，而因强度的提高了材料的韧性；当数量过多或其他一些元素的加入会对材料的塑性带来少过多或其他一些元素的加入会对材料的塑性带来少量的下降量的下降。 2.2. 碳化物形成元素碳化物形成元素 这类元素与碳的亲合力比铁强，这类元素与碳的亲合力比铁强，常用元素主要有常用元素主要有MnMn、CrCr、W W、MoMo、V V、ZrZr、NbNb、TiTi等。等。量少时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体量少时溶入渗碳体中，形成合金渗碳体 (Fe,M)(Fe,M)3 3C C，一般合金渗碳体都比一般合金渗碳体都比FeFe3 3C C稳定，在奥氏体中的

5、溶解稳定，在奥氏体中的溶解和聚集长大比和聚集长大比FeFe3 3C C难。当钢中合金元素和碳量都较难。当钢中合金元素和碳量都较高时，可形成稳定性更高的合金碳化物，常见的有高时，可形成稳定性更高的合金碳化物，常见的有MnMn3 3C C、CrCr7 7C C3 3、CrCr2323C C6 6、FeFe4 4W W2 2C C、WCWC、MoCMoC、VCVC、TiCTiC等，它们具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度。等，它们具有比渗碳体更高的熔点和更高的硬度。 3.3. 与碳、碳之外的其他元素的结合与碳、碳之外的其他元素的结合 合金元素与非合金元素与非金属元素金属元素N N、O O、S S结合，

6、生产夹杂物，钢中常见的结合，生产夹杂物，钢中常见的有有TiNTiN、AlNAlN、SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、MnSMnS、NiNi3 3AlAl、NiNi3 3TiTi等。等。此外此外PbPb、CuCu、C(C(石墨石墨) )以游离态的方式存在于钢中。以游离态的方式存在于钢中。 二、对铁碳相图的影响 1.1. 扩大扩大相区相区 合金元素的加入，使合金元素的加入，使A3A3线下移，而线下移，而A4A4上扬，扩上扬，扩大了大了相区。这类元素有相区。这类元素有MnMn、NiNi、CoCo、N N等，也称为等，也称为相稳定相稳定化元素。碳也是属于扩大化元素。碳也是属于扩大相区的元

7、素。当它们的含量增加，相区的元素。当它们的含量增加，A1A1线也下移。当它们的含量超过一定量后，以致在室温下只线也下移。当它们的含量超过一定量后，以致在室温下只有单相的奥氏体存在，即有单相的奥氏体存在，即A1A1点降到室温以下或根本不出现点降到室温以下或根本不出现fccfcc向向bccbcc的转变，这时的钢称为奥氏体类型钢。的转变，这时的钢称为奥氏体类型钢。2.2. 缩小缩小相区相区 合金元素的加入，使合金元素的加入，使A3A3线上移，而线上移，而A4A4下移，为下移，为缩小缩小相区，这类元素有相区，这类元素有CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi、AlAl、SiSi等，也等，也称为称为

8、相稳定化元素。当碳的含量较低，缩小相稳定化元素。当碳的含量较低，缩小相区的合金相区的合金元素使元素使A3A3线在线在G G点以上，点以上，A4A4线在线在N N点以下，两线相遇，造成点以下，两线相遇，造成相区封闭，含量超过一定量后，致在室温下的铁素体升温直相区封闭，含量超过一定量后，致在室温下的铁素体升温直到溶化也不出现到溶化也不出现bccbcc向向fccfcc的转变，即的转变，即相和高温的相和高温的相区相相区相通。另外，通。另外，B B、NbNb、ZrZr只能缩小只能缩小相区，而达不到封闭。相区，而达不到封闭。 3.3. 影响共析点影响共析点S S的成分的成分 合金元素的加入，随着对合金元素

9、的加入，随着对相区的缩小相区的缩小或扩大，除造成或扩大，除造成A1A1温度的上升或下降外，对温度的上升或下降外，对S S点还会造成左右点还会造成左右移动，即改变移动，即改变S S点的成分。统计表明，几乎所有的元素都使点的成分。统计表明，几乎所有的元素都使S S点左移，同时点左移，同时E E点也随之左移。例如在点也随之左移。例如在MoMo、W W、TiTi含量高的钢含量高的钢中，中，0.30.30.4%0.4%的碳量已是过共析钢，而含碳量达到的碳量已是过共析钢，而含碳量达到0.80.81.01.0就超过了就超过了E E点，在钢的组织中出现了莱氏体。点，在钢的组织中出现了莱氏体。 三、对相变过程的

10、影响 1 1加热转变加热转变 奥氏体形成速度奥氏体形成速度 合金元素与碳的亲和力明显的影响碳的迁移速合金元素与碳的亲和力明显的影响碳的迁移速度。其中非碳化物元素中部分，度。其中非碳化物元素中部分，CoCo、NiNi可加速奥氏体化，另可加速奥氏体化，另一些作用不明显，但不会减慢；碳化物元素中部分，一些作用不明显，但不会减慢；碳化物元素中部分，CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi大大减慢奥氏体的形成，另一些作用不明显，但不大大减慢奥氏体的形成，另一些作用不明显，但不会加速。所有元素在奥氏体中的需要均匀化，故奥氏体化的会加速。所有元素在奥氏体中的需要均匀化，故奥氏体化的时间必需加长。有些强碳

11、化物元素在奥氏体中溶解十分困难，时间必需加长。有些强碳化物元素在奥氏体中溶解十分困难，奥氏体化的温度有的要求奥氏体化的温度有的要求1000100011001100或更高。或更高。奥氏体的晶粒度奥氏体的晶粒度 奥氏体化中的晶粒长大过程，随着与碳的结合奥氏体化中的晶粒长大过程，随着与碳的结合力的增加，表现出阻碍作用。强碳化物形成元素，如力的增加，表现出阻碍作用。强碳化物形成元素，如V V、TiTi、NbNb、ZrZr就可以强烈阻止奥氏体晶粒生长；一般碳化物形成元就可以强烈阻止奥氏体晶粒生长；一般碳化物形成元素，如素，如W W、MoMo、CrCr可以一定程度的阻止奥氏体晶粒生长；非碳可以一定程度的阻