Q355B与42CrMo、40Cr、45钢的焊接性能如何?

2021-03-01 13:36:52 兴源 11

   一、要考虑可焊接性,首先要计算一下材料的碳当量。
  当热机械轧制钢的碳含量不大于0.12%时,宜采用焊接裂纹敏感性指数(Pcm)代替碳当量评估钢材的可焊性。
  碳当量(CEV)计算公式:CEV(%)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15
  该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(抗拉强度σb=500~900 MPa)。当板厚小于20 mm,CEV<0.40%时,钢材淬硬倾向不大,焊接性良好,不需预热;CEV=0.40%~0.60%,特别当大于0.5%时,钢材易于淬硬,焊接前需预热。
  焊接裂纹敏感指数(Pcm)计算公式:Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B
                                                                                                                 Q355B的化学成分(GB/T 1591-2018低合金高强度结构钢)

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                                                                                                   CEV(%)=0.61(注意Q355与老标准Q345CEV有差别,CEV降低了。)

                                                                                                                       42CrMo的化学成分(GB/T 3077-2015 合金结构钢)

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                                                                                                   CEV(%)=0.87
                                                                                                                           40Cr的化学成分(GB/T 3077-2015 合金结构钢)

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                                                                                                        CEV(%)=0.79

                                                                                                                      45钢的化学成分(GB/T 699-2015 优质碳素结构钢)

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                                                                                                      CEV(%)=0.72

  二、碳当量明确后,还要搞清热裂纹与冷裂纹。
  热裂纹:焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹。其特征是焊后立即可见,且多发生在焊缝中心,沿焊缝长度方向分布。裂纹多数贯穿表面,断口呈现蓝黑氧化色。焊缝中的许多杂质的凝固温度都低于焊缝金属的凝固温度,这样金属已结晶而杂质还处于液态,温度继续降低后这些杂质凝固,杂质凝固后的塑性和强度又极低。焊缝金属的凝固收缩作用下,杂质在凝固过程中被撕开形成裂纹。含硫、磷、铜等杂质多时,易产生热裂纹。
  冷裂纹:冷裂纹指焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。冷裂纹不是在焊接过程中产生的,而是在焊后延续一定的时间后才产生。冷裂纹多在焊接热影响区内产生,如沿焊缝根部形成的冷裂纹。一般焊缝的横向裂纹多为冷裂纹。冷裂纹与热裂纹相比,冷裂纹的断口无氧化色。最常见的冷裂纹为延迟裂纹,主要是扩散氢含量较高,使接头性能脆化产生裂纹。
在上述标准中,GB/T 3077-2015 合金结构钢中未计入S、P、Cu的含量。参考一些资料,这里以Q355B与42CrMo的焊接为例略述一二,其它可以类比参考。
  42CrMo的CEV远大于Q355B的CEV,因此在工艺制定时应主要考虑42CrMo的焊接工艺。42CrMo具有较大的热裂纹倾向,同时属于高淬硬倾向合金结构钢,其焊接冷裂倾向比较严重。因为易在近焊缝区产生大量马氏体组织,从而产生很强的冷裂倾向。为防止冷裂纹的产生,除应选用韧性较好的焊丝外(焊条为低氢型),还应焊前预热,焊后及时进行消应力处理。控制氢的来源,降低接头处氢的含量。采取多层多道焊、小的焊接热输入,降低焊接接头处的应力集中。