热轧及正火钢的焊接性

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第462页（1331字）

1．冷裂纹和热裂纹

热轧钢含有少量的合金元素，碳当量比较低，一般情况下(除环境温度很低或钢板厚度很大时)冷裂倾向不大。正火钢由于含合金元素较多，淬硬倾向有所增加。强度级别及碳当量较低的正火钢，冷裂纹倾向不大，但随着正火钢碳当量及板厚的增加，淬硬及冷裂倾向随之增大。需要采取控制焊接线能量、降低含氢量、预热和及时焊后热处理等措施，以防止冷裂纹的产生。

热轧及正火钢焊接热裂纹倾向较小，但有时也会在焊缝中出现热裂纹，这与热轧及正火钢中C、S、P等元素含量偏高有关。减小母材在焊缝中的熔合比，增大焊缝形状系数(即焊缝宽度与厚度之比)，有利于防止焊缝金属的热裂纹。

2．粗晶区脆化

被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶区脆化，韧性明显降低［2］。这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接线能量，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织等而降低韧性；焊接线能量过小，会由于粗晶区中马氏体组织的比例增大，而降低韧性，这在焊接含碳量偏高的热轧钢时较明显。

含有碳、氮化物形成元素的正火钢(如15MnVN等)采用过大的焊接线能量焊接时，粗晶区的V(C、N)析出相基本固溶，这时V(C、N)化合物抑制奥氏体晶粒长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M－A组元等，导致粗晶区韧性降低和时效敏感性的增大。

对于含碳量较少的热轧钢，应选用较小的焊接线能量；对含碳量偏高的热轧钢，焊接线能量要适中；对于含有碳、氮化物形成元素的正火钢，应选用较小的焊接线能量。

3．热应变脆化

产生在焊接熔合区及最高加热温度低于A_cl的亚临界热影响区。对于C－Mn系热轧钢及氮含量较高的钢，一般认为热应变脆化是由于氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成钉轧作用造成的。如有缺口效应，会使亚临界热影响区的热应变脆化更为严重。熔合区易于产生热应变脆化与此区域常存在缺口性质的缺陷和不利组织有关。

在钢中加入氮化物形成元素，可以降低热应变脆化倾向，如16Mn比15MnVN的热应变脆化倾向大；退火处理也可大幅度地恢复韧性，降低热应变脆化，如16Mn经600℃×1h退火处理后，脆性转变温度大幅度提高。

4．层状撕裂

发生在具有角接接头或丁字接头的厚板焊接结构，在钢材厚度方向承受较大的拉伸应力时，可能沿钢材轧制方向发生阶梯状的层状撕裂。合理选择层状撕裂敏感性小的钢材、改善接头形式以减轻钢板Z向所承受的应力应变、在满足产品使用要求前提下选用强度级别较低的焊接材料或采用预热及降氢等措施，有利于防止层状撕裂的发生。