中碳结构钢的焊接.doc

中碳结构钢的焊接 摘要：挑选最合适的填充材料，并研究其焊接接头结构和技术机械性能。 关键词：氩弧焊；焊接接头；热裂纹形成阻力；强度；冲击强度；结构 介绍： 考虑到科学发展的优先方向和关键技术，为发展俄罗斯联邦的技术和方法，俄罗斯联邦在2011年7月颁布第8997号总统令：强调新一代技术的生产设备和一系列优先发展的战略方向的技术，包括材料和技术的发展方向。在工程和其他分支技术的大量装载的组件中，高强度钢是很有前景的材料，并常被应用于那些需要减少质量并保持高强度的组件中。他有一个特殊的优点，是其在材料中的应用，能够在不失效的情况下应对高冲击载荷的影响。 实验材料和程序： 调查所使用的是55KhN2MA钢板，厚度为3-5毫米。3毫米板材切割成试样，用来调查的热裂纹阻力。加工5毫米厚的坯料，用于制备用于焊接的坡口（V形坡口），接着通过手工氩弧焊填充焊接材料，从而研究机械性能和结构。 使用了以下的填充材料 -碳含量为0.12%-0.25%的工业高强度焊丝(Sv-12Kh2NMA, Sv-18KhMA, Sv-20Kh2G2SNVMA 和Sv-25Kh2NMTsRA) -上述Kh2G2SNVMKA系统与0.30-0.34％碳含量的实验填充材料，再加上钴合金，从而降低了回火温度，并增加马氏体转变的起始温度，使得在焊接中，高碳含量的钢在快冷情况下，可以降低钢的淬火敏感性成为可能。 -母材焊丝 使用用填充材料的钢的可焊性通常根据GOST26389标准的LTP1-6方法评定。用于评价热裂纹敏感性的这个标准是，在最大的（临界）应变速率Vcr下在试样中无裂纹形成。研究使用的是大小为50￡50￡3mm的对接试件，不开坡口，经过高温回火处理。 厚度为4-5毫米的试样用非熔化极钨极氩弧焊焊接，配以直流电源。这个焊缝焊接三次，焊接之后，立即将焊接接头放入炉中回火处理以防止开裂。之后，对用于母材的焊接接头进行热处理：淬火和低温回火。 进行研究以确定通过不同熔化理论[电渣重熔（ESR）和真空电弧重熔（VAR）]制造的钢在+20℃(GOST1497-84)的强度特点和在+20℃和-70℃(GOST 9454-78)的冲击韧性，包括在+20℃和-70℃ (GOST 6996-66)的焊接接头的强度和冲击韧性的特点。 焊接接头的结构通过金相技术进行研究，根据GOST22838-77，用Olympus GX51光学金相显微镜。未进行热处理的焊接接头的结构利用醋酸钠腐蚀，热处理过的试样，通过10％的草酸溶液进行电解处理。 冲击弯曲试验后的试样断裂面的断口分析在+20℃和-70℃下，通过JEOL JSM-6490LV扫描电镜进行 实验结果和讨论： 计算填充材料的不同碳含量，以确定大致的焊接接头金属的碳含量。计算程序是基于熔融母体的截面积和沉积（填充材料）金属的值，这个值总是等于整个焊接接头的横截面面积。 Fw=Fdm+ Fpm 对于没有开坡口的焊接接头，根据下列等式进行计算： 其中，S是材料的厚度。 厚度为3毫米的材料得到以下值： 母体中部分和焊接接头中沉积的金属γpm和γbm根据焊接接头的横截面的几何参数进行计算： γpm和γbm的所得到的值与发表的数据一致。 焊接接头的碳含量由下式计算： {C}w {C}pm {C}dm分别为焊接金属，母材和沉积金属中的碳含量，ηpm是从母材金属传递到焊接金属中的碳的系数（在近似计算它可以等于1）。 计算结果表明，即使在填料中的碳含量低，在焊接过程中混合在焊接接头的碳含量依然很高，经常高于0.35％（表1）。表1表示出焊接接头和的热裂纹敏感性测试中的碳含量的计算的结果。 由母体材料制作填料的钢（由VAR制成）的热裂纹敏感性的调查显示：临界应变速率很低——1.59毫米/分钟（见表1），为了比较，下面这个参数值是工业用高强马氏体结构钢，通过真空感应熔炼法制造的值是 30KhGSNA和30KhGSN2A-3.0 mm/min; 35KhS2N3M1FA (VKS-9) – 2.4 mm/min; 38KhS3N4K2MFA (VKS-12) – 1.9 mm/min; 40KhGS3VA (EI643) – 2.0 mm/min. 一批钢（由VAR制造）中的焊接接头与填料材料Sv-12Kh2NMA, Sv-20Kh2G2SNVMA,30Kh2G2NVMKA和 55KhN2MA.一起制造。 在20℃的温度下进行的拉伸试验，显示使用SV-20Kh2G2SNVMA作为填充材料时能够得到高强度焊接接头的（1760– 2080 MPa）。