如何焊接低碳调质钢

    这类钢作为高强度的焊接结构用钢，含碳量限制得较低，通常碳的质量分数低于0.18%，而且在合金成分的设计上也都考虑了焊接性的要求，所以低碳调质钢焊接基本上与正火钢类似。在焊接时主要出现以下问题：

    ①焊缝中的热裂纹和热影响区的液化裂纹。低碳调质钢一般含碳量较低，含锰量又较高，对S、P的控制也较严，因此热裂倾向较小，但高镍低锰类型的低合金高强钢，则会增加热裂纹和液化裂纹产生的倾向。

    ②冷裂纹。由于这类钢中含有比较多的能提高淬透性的合金元素，有很大的冷裂倾向。但是由于这类钢M。点较高，如果能使接头在该温度冷却得较慢，使生成的马氏体来得及进行一次“自回火”处理，在一定程度上降低了冷裂倾向，因此实际上冷裂倾向并不一定很大。

    ③再热裂纹。低碳调质钢中都含有V、Mo、Nb、Cr等强碳化物形成元素，因此具有一定的再热裂纹倾向。

    ④热影响区软化。软化发生在焊接时加热温度为母材原来回火的温度一直到Ac1之间的区域。原来回火的温度越低，软化区范围越大、软化程度越严重。

    ⑤热影响区脆化。如果在过热区产生低碳马氏体和体积分数为10%～30%的下贝氏体，可以获得高韧度。但当冷却速度太快时，形成体积分数为100%的低碳马氏体，韧度将下降；当冷却速度太慢时，一方面使晶粒粗化，另一方面在过热区将产生低碳马氏体加上贝氏体加M-A组元的混合组织，将使过热区产生更严重的脆化。

    在焊接σs≥980MPa的调质钢时，必须采用钨极氩弧焊或电子束焊之类的焊接方法。对σs<980MPa的低碳调质钢来说，焊条电弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊和钨极氩弧焊等都能采用。但对σs≥686MPa的钢来说，熔化极气体保护焊是最合适的自动焊工艺方法。此外，如果一定要采用多丝埋弧焊和电渣焊等热量输入很大、冷却速度很低的焊接方法时，就必须进行焊后的调质处理。

    当热输入提高到最大允许值时裂纹还不能避免的情况下，必须采取预热措施。对低碳调质钢来说，预热的目的主要是防止冷裂纹，而且预热对韧性可能有不利的影响，因此一般在焊接低碳调质钢时都采用较低的预热温度(≤200℃)。预热主要希望能降低马氏体转变时的冷却速度，通过马氏体的自回火作用来提高抗裂性能。当预热温度过高时，不仅对防止冷裂没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区出现明显的脆化，所以要避免盲目地提高预热温度，其中也包括层间温度。几种低碳调质钢的预热温度和层间温度见表9-10。

    表9-10    几种低碳调质钢的预热温度    ℃

    低碳调质钢焊后一般不再进行热处理，因此在选择焊接材料时，要求所得焊缝金属在焊态下应具有接近于母材的力学性能。在特殊情况下，如结构的刚度很大，冷裂纹很难避免时，必须选择比母材强度稍低一些的材料作为填充金属。常见的低碳调质钢焊接材料选用见表9-11。

    表9-11    常见低碳调质钢的焊接材料选用

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