中碳调质钢的焊接工艺

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495页（1647字）

中碳调质钢最好在退火(或正火)状态下焊接，焊后再进行整体调质处理，通过焊后调质处理来改善焊缝及热影响区的性能。选择焊接材料的要求是不产生冷、热裂纹，而且焊缝金属与母材在同一热处理工艺下调质处理，能获得相同性能的接头。焊接工艺参数的确定主要是保证在调质之前不出现裂纹，如采用较高的预热温度(200～350℃)和层间温度、焊后立即进行热处理等，以达到防止裂纹的目的。

对于必须在调质状态下焊接，而且焊后不能再进行调质处理的焊接结构件，这时的主要问题是防止焊接裂纹和避免热影响区软化。焊接时应将预热温度、层间温度、中间热处理和焊后热处理的温度控制在比母材淬火后的回火温度低50℃，采用尽可能小的焊接线能量。由于焊后不再进行调质处理，焊缝金属成分可以与母材有差别，为了防止焊接冷裂纹，可以选用塑韧性较好的奥氏体焊条^［2，3］。

1．焊接方法

中碳调质钢常用的焊接方法有手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及点焊等。采用热量集中的脉冲氩弧焊、等离子弧焊及真空电子束等方法，有利于减小焊接热影响区宽度，获得细晶组织，提高焊接接头的力学性能。中碳调质钢应采用较小的焊接线能量，这样可以降低热影响区淬火区的脆化程度，如同时采用预热、后热等措施，还能提高抗冷裂性能，改善淬火区的组织性能，采用小线能量还有利于减小软化区，降低软化程度。

2．焊接材料

中碳调质钢焊接材料应采用低碳合金系统，并尽量降低焊缝金属的S、P杂质含量，以确保焊缝金属的韧性、塑性和强度，提高焊缝金属的抗裂性。对于焊后需要热处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。应根据焊缝受力条件、性能要求及焊后热处理情况选择焊接材料。中碳调质钢焊接材料选用见表2－3－53。

表2－3－53 中碳调质钢焊接材料的选用^［1－3］

3．预热和焊后热处理

预热和焊后热处理是中碳调质钢的重要焊接工艺措施。是否预热以及预热温度的高低根据焊件结构和生产条件而定，除了拘束度小，构造简单的薄壁壳体或焊件不用预热外，一般情况下，中碳调质钢焊接时，都要采取预热或及时后热，预热温度约为200～350℃。表2－3－54为常用中碳调质钢所推荐的预热温度。

表2－3－54 常用中碳调质钢的预热温度

如果产品焊后不能及时进行调质处理，则必须在焊后及时进行中间热处理，即在等于或高于预热温度下保温一定时间的热处理，如低温回火或650～680℃高温回火。若焊件焊前为调质状态时，其预热温度、层间温度及热处理温度都应比母材淬火后的回火温度低50℃。进行局部预热时，应在焊缝两侧100mm内均匀加热。常见中碳调质钢的焊后热处理制度见表2－3－55。

表2－3－55 常用中碳调质钢的焊后热处理

4．焊接工艺参数

常用的中碳调质钢焊接工艺参数的选用见表2－3－56。

表2－3－56 中碳调质钢的焊接工艺参数举例

注：①陶瓷1号焊剂的组分(%)：CaF₂20，CaCO₃38．9，TiO₂20，电极石墨0．4，Fe－Ti8．0，Fe－Mn1．7，Fe－Si(75#)4．5，Fe-Cr2．5，镍粉4．0。