国家钢铁质检中心

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低合金钢冷却速率影响因素的分析

信息来源:钢铁网 发布日期:2020年04月07日  

 

由于低合金钢的高淬透性使其在热影响区中更容易形成脆性结构,所以热影响区性能是低合金钢焊接成功的重要考虑因素。过快的冷却速度将促进脆性结构的形成,而过慢的冷却速度和过高的热输入将导致接头中出现非常粗糙的微观结构,从而不能提供良好的机械性能。因此,专家指出,选择合适的冷却速度是低合金钢焊接的关键。

专家认为,在冷却速率的控制方面可以考虑一下几方面的因素:

焊前预热和预热温度:焊前进行适当的预热有助于降低冷却速度,防止或尽量减少脆性组织的形成。为了确保有效的预热,母材需要预热至足够的温度。合金含量高的材料,往往具有更高的淬透性,因此需要更高的预热温度。同样重要的是,在预热的时候要确保母材整个厚度范围内都要达到适当的预热温度,而不是仅母材表面达到预定温度。焊前预热可以通过感应加热或者将母材加热并保温一段时间,一般来讲保温时间应该为0.5h/英寸,举个例子来说就是厚度为4英寸的部件应该在预热温度下保温2小时,这样才能确保板材预热均匀。预热的范围也是焊接成功的关键,经验数据表明最好在焊接位置3英寸范围内进行预热,如果工件较大的话,最好把预热的范围的适当的扩大。

层道间温度:为了避免冷却过慢和焊后的再次调质处理,设置最大的层道间温度也很重要。焊接热影响区的焊接热循环将母材原始优异的调质组织进行了重置,因此最好在焊接过程中应将层道间温度控制在钢材制造商提供的阈值温度以下。此外,还有一些钢容易出现再热裂纹,并且再热裂纹出现的风险随着层道间温度的升高而增加。

    热输入:焊接热输入是指焊接过程中单位长度焊缝所输入的热量。在北美,热输入通常用千焦耳每英寸表示,也可以用焦耳每毫米表示。热输入的增加会减缓冷却速度,产生更粗的晶粒组织,导致接头的拉伸强度和韧性下降。焊接热输入的降低会加快冷却速度,从而产生更细的晶粒结构,这在一定程度上会使得接头的拉伸强度和韧性得以提高。但是过低的热输入也会对材料的延性和韧性产生负面影响。