Q355B與42CrMo、40Cr、45鋼的焊接性能如何?

2021-03-01 13:36:52 興源 903

   一、要考慮可焊接性,首先要計算一下材料的碳當量。
  當熱機械軋制鋼的碳含量不大于0.12%時,宜采用焊接裂紋敏感性指數(Pcm)代替碳當量評估鋼材的可焊性。
  碳當量(CEV)計算公式:CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
  該式主要適用于中、高強度的非調質低合金高強度鋼(抗拉強度σb=500~900?MPa)。當板厚小于20?mm,CEV<0.40%時,鋼材淬硬傾向不大,焊接性良好,不需預熱;CEV=0.40%~0.60%,特別當大于0.5%時,鋼材易于淬硬,焊接前需預熱。
  焊接裂紋敏感指數(Pcm)計算公式:Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
                                                                                                                 Q355B的化學成分(GB/T 1591-2018低合金高強度結構鋼)

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                                                                                                   CEV(%)=0.61(注意Q355與老標準Q345CEV有差別,CEV降低了。)

                                                                                                                       42CrMo的化學成分(GB/T 3077-2015 合金結構鋼)

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                                                                                                   CEV(%)=0.87
                                                                                                                           40Cr的化學成分(GB/T 3077-2015 合金結構鋼)

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                                                                                                        CEV(%)=0.79

                                                                                                                      45鋼的化學成分(GB/T 699-2015 優質碳素結構鋼)

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                                                                                                      CEV(%)=0.72

  二、碳當量明確后,還要搞清熱裂紋與冷裂紋。
  熱裂紋:焊縫金屬由液態到固態的結晶過程中產生的裂紋稱為熱裂紋。其特征是焊后立即可見,且多發生在焊縫中心,沿焊縫長度方向分布。裂紋多數貫穿表面,斷口呈現藍黑氧化色。焊縫中的許多雜質的凝固溫度都低于焊縫金屬的凝固溫度,這樣金屬已結晶而雜質還處于液態,溫度繼續降低后這些雜質凝固,雜質凝固后的塑性和強度又極低。焊縫金屬的凝固收縮作用下,雜質在凝固過程中被撕開形成裂紋。含硫、磷、銅等雜質多時,易產生熱裂紋。
  冷裂紋:冷裂紋指焊接接頭冷卻到較低溫度時產生的焊接裂紋。冷裂紋不是在焊接過程中產生的,而是在焊后延續一定的時間后才產生。冷裂紋多在焊接熱影響區內產生,如沿焊縫根部形成的冷裂紋。一般焊縫的橫向裂紋多為冷裂紋。冷裂紋與熱裂紋相比,冷裂紋的斷口無氧化色。最常見的冷裂紋為延遲裂紋,主要是擴散氫含量較高,使接頭性能脆化產生裂紋。
在上述標準中,GB/T 3077-2015 合金結構鋼中未計入S、P、Cu的含量。參考一些資料,這里以Q355B與42CrMo的焊接為例略述一二,其它可以類比參考。
  42CrMo的CEV遠大于Q355B的CEV,因此在工藝制定時應主要考慮42CrMo的焊接工藝。42CrMo具有較大的熱裂紋傾向,同時屬于高淬硬傾向合金結構鋼,其焊接冷裂傾向比較嚴重。因為易在近焊縫區產生大量馬氏體組織,從而產生很強的冷裂傾向。為防止冷裂紋的產生,除應選用韌性較好的焊絲外(焊條為低氫型),還應焊前預熱,焊后及時進行消應力處理??刂茪涞膩碓?,降低接頭處氫的含量。采取多層多道焊、小的焊接熱輸入,降低焊接接頭處的應力集中。

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