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合金結(jié)構(gòu)鋼由于具有合適的淬透性,經(jīng)適宜的金屬熱處理后,顯微組織為均勻的索氏體、貝氏體或極細(xì)的珠光體,因而具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比(一般在0.85左右),較高的韌性和疲勞強(qiáng)度,和較低的韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度,可用于制造截面尺寸較大的機(jī)器零件。三是焊條和焊劑在使用前應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的要求進(jìn)行烘干(低氫焊條300℃~350℃保溫lh。
合金元素作用有三個(gè)方面:①增大鋼的淬透性。淬透性是指鋼淬火時(shí),從表層起淬成馬氏體層的深度,是取得良好綜合性能的主要參數(shù)。除Co外,幾乎所有合金元素如 Mn、Mo、Cr、Ni、Si和C、N、B等都能提高鋼的淬透性,其中 Mn、Mo、Cr、B的作用強(qiáng),其次是Ni、Si、Cu。而強(qiáng)碳化物形成元素如 V、Ti、Nb等,只有溶于奧氏體中時(shí)才能增大鋼的淬透性。以Q345鋼(16Mn)為界,強(qiáng)度高于它時(shí),一般焊接時(shí)都要考慮預(yù)熱措施,而且是強(qiáng)度越高,預(yù)熱溫度也越高。
②影響鋼的回火過程。由于合金元素在回火時(shí)能阻礙鋼中各種原子的擴(kuò)散,因而在同樣溫度下和碳素鋼相比,一般均起到延遲馬氏體的分解和碳化物的聚集長(zhǎng)大作用,從而提高鋼的回火穩(wěn)定性,即提高鋼的抗回火軟化能力,V、W、Ti、Cr、Mo、Si的作用比較顯著,Al、Mn、Ni的作用不明顯。含有較高含量的碳化物形成元素如V、W、Mo等的鋼,在500~600℃回火時(shí),析出細(xì)小彌散的特殊碳化物質(zhì)點(diǎn)如V4C3、Mo2C、W2C等,代替部分較粗大的合金滲碳體,使鋼的強(qiáng)度不再下降反而升高,即出現(xiàn)二次硬化。Mo對(duì)鋼的回火脆性有阻止或減弱的作用。冷裂紋的預(yù)防措施主要有幾方面:一是選擇合理的焊接規(guī)范和線能,改善焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài),如焊前預(yù)熱、控制層間溫度、焊后緩冷或后熱等以加快氫分子逸出。
③影響鋼的強(qiáng)化和韌化。Ni以固溶強(qiáng)化方式強(qiáng)化鐵素體;Mo、V、Nb等碳化物形成元素,既以彌散硬化方式又以固溶強(qiáng)化方式提高鋼的屈服強(qiáng)度;碳的強(qiáng)化作用顯著。此外,加入這些合金元素,一般都細(xì)化奧氏體晶粒,增加晶界的強(qiáng)化作用?,F(xiàn)代的延遲裂紋理論認(rèn)為,焊縫金屬中的含氫量、接頭承受的應(yīng)力水平以及接頭金屬的塑性儲(chǔ)備,三者對(duì)延遲裂紋產(chǎn)生的作用是相互聯(lián)系的。影響鋼的韌性因素比較復(fù)雜,Ni改善鋼的韌性;Mn易使奧氏體晶粒粗化,降低P、S含量,提高鋼的純凈度,對(duì)改善鋼的韌性有重要作用.
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五級(jí),牌號(hào)有Q345、Q390、Q420、Q460幾種。主要用于軋制各種型鋼、鋼板、鋼管及鋼筋,廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋砼結(jié)構(gòu)中,特別適用于各種重型結(jié)構(gòu)、高層結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)及橋梁工程等.
低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、自重輕、剛度大,用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質(zhì)性和各向同性好,材料塑性、韌性好,可有較大變形,能很好地承受動(dòng)力荷載;建筑工期短;其工業(yè)化程度高,可進(jìn)行機(jī)械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn),施工周期短捷;若氫低于臨界含氫量,拉應(yīng)力低于強(qiáng)度極限,則孕育期將無限長(zhǎng),實(shí)際上不產(chǎn)生延遲裂紋。精良的建筑性能。
一般低合金鋼焊接,冷裂紋為什么具有延遲現(xiàn)象 為什么容易在焊接熱影響區(qū)產(chǎn)生?
延遲裂紋主要發(fā)生在低合金高強(qiáng)鋼中,主要與焊縫含擴(kuò)散氫、接頭所承受的拉應(yīng)力以及由材料淬硬傾向決定的金屬塑性儲(chǔ)備有關(guān),是三個(gè)因素中的某一因素與相互作用的結(jié)果。
對(duì)于確定成分的母材和焊縫金屬,塑性儲(chǔ)備一定,產(chǎn)生延遲裂紋的孕育期長(zhǎng)短,取決于焊縫金屬中的擴(kuò)散氫及接頭所處的應(yīng)力狀態(tài)。同理相應(yīng)于某一應(yīng)力狀態(tài),焊縫含氫量高,裂紋孕育期短,裂紋傾向大。當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)惡劣,即使含氫量低,在很短孕育期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生裂紋。碳素結(jié)構(gòu)鋼:為了提高碳素鋼的屈服強(qiáng)度就要不斷提高碳素鋼的含碳量,但隨之而至的是鋼材的可焊接性、塑性、耐疲勞、耐低溫的指標(biāo)隨之惡化。但是決定延遲裂紋產(chǎn)生與否,存在一個(gè)臨界含氫量與臨界應(yīng)力值。若氫低于臨界含氫量,拉應(yīng)力低于強(qiáng)度極限,則孕育期將無限長(zhǎng),實(shí)際上不產(chǎn)生延遲裂紋。 現(xiàn)代的延遲裂紋理論認(rèn)為,焊縫金屬中的含氫量、接頭承受的應(yīng)力水平以及接頭金屬的塑性儲(chǔ)備,三者對(duì)延遲裂紋產(chǎn)生的作用是相互聯(lián)系的。焊縫高含氫量在低應(yīng)力下就會(huì)誘發(fā)出裂紋,而低含氫量需要高應(yīng)力下才達(dá)到誘發(fā)裂紋狀態(tài)。含氫量及應(yīng)力都低時(shí),在長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到裂紋產(chǎn)生條件。
材料的塑性儲(chǔ)備起到調(diào)節(jié)作用,當(dāng)材料的變形能力高,缺口敏感性低時(shí),只有在更高應(yīng)力更多含氫量下才能產(chǎn)生延遲裂紋。一種是進(jìn)行退火處理,以消除內(nèi)應(yīng)力,使淬火組織回火,改善其韌性。 在焊接接頭中,由于焊縫一般含碳量低,缺口敏感性小,而近縫區(qū)由于晶粒粗大,過飽和空位濃度高,應(yīng)力集中程度高等不利條件,使近縫區(qū)易于產(chǎn)生延遲裂紋。
熱影響區(qū)中的過熱區(qū)晶粒嚴(yán)重長(zhǎng)大,使金屬的塑形、韌性急劇下降,是焊接接頭中薄弱的地帶