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Mapa mental de engenharia mecânica-soldagem de estruturas de liga
Este é um mapa mental sobre soldagem de estruturas de ligas de engenharia mecânica, incluindo a classificação e propriedades de ligas de aço estrutural, soldagem de aço laminado a quente, aço normalizado e aço laminado controlado, etc.
Editado em 2023-12-01 15:14:13
- Anévrisme intracrânien
Il s'agit d'une carte mentale sur les anévrismes intracrâniens, avec le contenu principal, notamment: le congé, l'évaluation d'admission, les mesures infirmières, les mesures de traitement, les examens auxiliaires, les manifestations cliniques et les définitions.
- Entretien de la comptabilité des coûts
Il s'agit d'une carte mentale sur l'entretien de comptabilité des coûts, le principal contenu comprend: 5. Liste des questions d'entrevue recommandées, 4. Compétences de base pour améliorer le taux de réussite, 3. Questions professionnelles, 2. Questions et réponses de simulation de scénarios, 1. Questions et réponses de capacité professionnelle.
- Méthode de recherche de littérature
Il s'agit d'une carte mentale sur les méthodes de recherche de la littérature, et son contenu principal comprend: 5. Méthode complète, 4. Méthode de traçabilité, 3. Méthode de vérification des points, 2. Méthode de recherche inversée, 1. Méthode de recherche durable.
Mapa mental de engenharia mecânica-soldagem de estruturas de liga
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- Descrição
Soldagem de estruturas de liga
Classificação e propriedades de ligas de aço estrutural
Classificação de aço estrutural de liga
Aço resistente
Pressione o estado de têmpera
aço não temperado e temperado
Aço laminado a quente (resistência ao escoamento 295 ~ 390 MPa)
aço normalizado
laminação controlada de aço
Aço temperado e revenido (QT)
De acordo com o grau de resistência ao escoamento e o status de tratamento térmico do aço
Aço laminado a quente e laminado controlado, aço normalizado e laminado controlado
É amplamente utilizado em algumas estruturas tensionadas que trabalham em temperatura ambiente, como vasos de pressão, equipamentos de energia, máquinas de construção, pontes, estruturas de edifícios e tubulações, etc.
Aço temperado e revenido com baixo carbono
O teor de carbono é baixo (geralmente a fração mássica do carbono é inferior a 0,22%), que possui alta resistência, boa plasticidade e tenacidade. Pode ser soldado diretamente no estado temperado e revenido, e não precisa ser temperado e revenido. após a soldagem.
Usado em grandes máquinas de engenharia, vasos de pressão e construção naval, etc.
Aço médio carbono temperado e revenido
Possui alto teor de carbono (a fração mássica de carbono é de 0,25% ~ 0,5%) e é um aço reforçado com tratamento térmico. A temperabilidade é muito superior à do aço temperado e revenido com baixo teor de carbono. Possui alta dureza e resistência, mas sua tenacidade é relativamente baixa, o que traz grandes dificuldades à soldagem.
Usado para produtos ou componentes com requisitos de alta resistência, como carcaças de motores de foguetes, trens de pouso de aeronaves, etc.
Aços especiais de baixa e média liga
Usado principalmente para peças mecânicas e estruturas de engenharia que trabalham sob certas condições
Aço perlítico resistente ao calor
Aços de baixa e média liga à base de Cr e Mo, à medida que a temperatura de trabalho aumenta Para melhorar a resistência, V, W, Nb, B e outros elementos de liga também podem ser adicionados para ter melhor resistência a altas temperaturas e propriedades de oxidação em alta temperatura.
Usado principalmente para equipamentos de alta temperatura com temperatura de trabalho de 500-600 ℃, como equipamentos de energia térmica e equipamentos químicos, etc.
aço de baixa temperatura
A maioria dos aços de baixa temperatura são aços de baixa liga contendo Ni ou isentos de Mi, que geralmente são usados em estados normalizados ou temperados e revenidos.
Usado principalmente em vários dispositivos de baixa temperatura (-40 ~ -196 ℃) e algumas estruturas de engenharia em áreas extremamente frias, como petróleo liquefeito Gás, recipientes de armazenamento de gás natural, etc. Comparado com o aço comum de baixa liga, o aço de baixa temperatura deve garantir que tenha suficiente Alta resistência a baixas temperaturas, sem requisitos especiais de resistência
Aço resistente à corrosão de baixa liga
Além das propriedades mecânicas gerais, também deve ter o requisito especial de resistência à corrosão.
Este tipo de aço é usado principalmente para diversos equipamentos mecânicos e equipamentos que trabalham em meios podres, como atmosfera, água do mar, indústria petroquímica, etc. Construção soldada. Devido aos diferentes meios, os tipos e composições do aço resistente à corrosão também são diferentes. O aço resistente à corrosão mais utilizado é o aço resistente à corrosão atmosférica e da água do mar.
resumo
Propriedades básicas da liga de aço estrutural
composição química
A composição química do aço de baixo carbono é: Wc=0,10%~0,25%, Wsi≤0,3%, WMn=0,5%~0,8% Elementos adicionados ao aço de baixa liga: Mn.Si.Cr, Ni, Mo, V, Nb, B.Cu
A fração de massa total dos elementos de liga em aços de baixa e média liga usados para estruturas soldadas geralmente não excede 10%
A influência abrangente de vários elementos na temperatura do ponto crítico inferior A₁ (℃) da liga de aço estrutural pode ser expressa pela seguinte fórmula, A₁=720 28WSi 5WCr 6WCo 3WTi-5WMn-10WNi-3WV
quando ele dissolver Em ligas de aço estrutural, o nitrogênio é amplamente utilizado como elemento de liga. O nitrogênio desempenha um papel semelhante ao carbono no aço; Quando no ferro, a zona Y será expandida. O nitrogênio pode formar nitretos estáveis com outros elementos de liga no aço. Distribuição dispersa de partículas, refinando assim os grãos e melhorando o limite de escoamento e a resistência à fratura frágil do aço. O efeito do nitrogênio depende do seu conteúdo A quantidade também depende do tipo e quantidade de outros elementos de liga presentes no aço.
Além disso, são adicionados alguns elementos de liga, como Mn, Cr, Ni, Mo, V, Nb, B, Cu, etc., principalmente para melhorar Temperabilidade do aço e estabilidade ao revenimento da martensita. Esses elementos podem retardar a transformação da perlita e da bainita, resultando em martensítica A taxa crítica de resfriamento para transformação em massa é reduzida
Propriedades mecânicas
Quanto maior a resistência do aço estrutural de liga, menor a diferença entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração. A relação entre a resistência ao escoamento e a resistência à tração é chamada de relação de escoamento.
A tenacidade do entalhe é um indicador da resistência de um material à falha frágil.
A energia absorvida pode refletir o fenômeno de transição de mudanças bruscas na tenacidade em uma determinada faixa de temperatura.
Microestrutura
De acordo com as diferentes características estruturais da zona afetada pelo calor, a zona afetada pelo calor de soldagem de aço de baixa liga com tendência a não temperabilidade é dividida em zona de fusão, zona de granulação grossa, zona de granulação fina, zona de recristalização incompleta e revenido zona.
A microestrutura na zona afetada pelo calor do aço de baixa liga é principalmente martensita de baixo carbono, bainita, componente MA e estrutura semelhante a perlita, resultando em diferentes durezas, propriedades de resistência, plasticidade e tenacidade
Soldagem de aço laminado a quente, aço normalizado e aço laminado controlado
Composição e propriedades do aço laminado a quente, normalizado e controlado
aço laminado a quente
O aço comum de baixa liga com limite de escoamento de 295 a 390MPa pertence ao aço laminado a quente. Este tipo de aço garante a resistência do aço por meio do reforço por solução sólida de elementos de liga como Mn e Si com base em Wc ≤ 0,2%. . , que pertence ao aço da série C-Mn ou Mn-Si, V e Nb também podem ser adicionados para obter refinamento de grão e fortalecimento por precipitação.
O aço laminado a quente é geralmente ferrita de granulação fina morta com alumínio e aço perlita, que geralmente é usado no estado laminado a quente.
aço normalizado
A normalização do aço é baseada no fortalecimento da solução sólida, adicionando alguns elementos formadores de compostos de carbono e nitrogênio (como V, Nb, Ti e Mo, etc.) para fortalecer e refinar os grãos através da precipitação, melhorando ainda mais a resistência do aço e garantindo tenacidade .
O aço usado no estado normalizado é principalmente aço contendo V, N b, Ti, como Q390, Q345, etc.
Aço contendo Mo usado em condições de normalização e revenido, como 14 MnMoV, 18MnMoNb, etc.
Aço na direção Z resistente ao rasgo lamelar, resistência ao escoamento Rm≥343MPa
Aço laminado controlado por microligas
Os aços que adicionam elementos de liga traço com uma fração de massa de cerca de 0,1% que têm um impacto significativo ou especial nas propriedades estruturais do aço são chamados de aços microligados.
Ele usa tecnologias como microligas (adição de vestígios de Nb, V, Ti) e laminação controlada para obter uma combinação de refinamento de grãos e fortalecimento de precipitação.
O aço de laminação controlada tem as vantagens de alta resistência, alta tenacidade e boa soldabilidade.
O principal problema na soldagem de aço para dutos de laminação controlada é que o tamanho do grão na zona superaquecida é grosso, o que reduz a resistência ao impacto. As medidas de melhoria são adicionar elementos de reforço à precipitação (formando TiO₂, TiN) ao aço para evitar grãos. crescimento e otimizar o processo e as especificações de soldagem.
Propriedades de soldagem de aços laminados a quente, normalizados e controlados
Rachaduras frias e fatores de influência
equivalente de carbono
Tendência de endurecimento (para qualquer aço com grande tendência de endurecimento, a curva de transição de resfriamento contínuo se deslocará para a direita)
O carbono equivalente do aço laminado a quente com limite de escoamento de 295-390MPa é geralmente menor que 0,4%, boa soldabilidade, exceto quando a chapa de aço é muito espessa e a temperatura ambiente é muito baixa. Além disso, geralmente não são necessários pré-aquecimento e controle rigoroso do aporte térmico de soldagem.
O aço normalizado com limite de escoamento de 420 ~ 490 MPa, como Q420, tem tendência a endurecer. À medida que a espessura da placa aumenta, certas medidas de pré-aquecimento precisam ser tomadas.
O Ceq de 18MnMoNb está acima de 0,5% e a sensibilidade ao cracking a frio é grande, o que é Para evitar a ocorrência de fissuras a frio, é necessário tomar medidas de processo mais rigorosas, tais como Controle a entrada de calor, pré-aquecimento, tratamento térmico pós-soldagem, etc.
A redução da taxa de resfriamento é benéfica para reduzir a temperabilidade da zona afetada pelo calor e a dureza máxima da zona afetada pelo calor, e pode reduzir a tendência de trincas a frio
Existe uma relação direta entre a dureza máxima da zona afetada pelo calor e a probabilidade de trincas sob o cordão de solda.
Fissuração térmica e alívio de fissuras por tensão
As trincas a quente nas soldas estão relacionadas principalmente ao alto teor ou segregação severa de C, S, P e outros elementos em aço laminado a quente e normalizado.
As rachaduras de reaquecimento geralmente ocorrem na área de granulação grossa da zona afetada pelo calor
Estrutura e tenacidade de soldas de aço não temperado e revenido
A tenacidade é uma propriedade que caracteriza a facilidade de um metal em gerar e propagar trincas frágeis.
A tenacidade da solda depende da proporção de estruturas de ferrita acicular (AF) e ferrita proeutetóide (PF).
A razão de escoamento dos metais de solda dominados pela estrutura de ferrita acicular é geralmente superior a 0,8. A relação rendimento/resistência dos metais de solda dominados pela estrutura de ferrita proeutetóide é geralmente inferior a 0,8. Quando há bainita superior no metal de solda, a taxa de escoamento é inferior a 0,7
Fragilização da zona afetada pelo calor
Fragilização da área de granulação grossa: A zona superaquecida da zona afetada pelo calor aquecida acima de 1200°C pode causar fragilização da área de granulação grossa e a tenacidade será significativamente reduzida.
O uso de pequeno aporte térmico de soldagem é uma medida eficaz para evitar a fragilização em áreas tão quentes.
Fragilização por deformação térmica: ocorre na zona de fusão da soldagem e na zona subcrítica afetada pelo calor, onde a temperatura máxima de aquecimento é inferior a AC1
Rasgo lamelar (uma forma especial de fissura que ocorre principalmente em estruturas de placas espessas que requerem penetração em juntas de canto ou juntas em T)
A ocorrência de ruptura lamelar não é limitada pelo tipo e nível de resistência do aço. Considerando a força de ligação na direção z, a ruptura lamelar está intimamente relacionada à placa. Está relacionado à espessura. Geralmente, o rompimento lamelar não ocorre quando a espessura da placa é inferior a 16 mm.
Da natureza do aço, depende principalmente da qualidade do refino. O sulfeto de flocos e o silicato em camadas no aço ou um grande número de flocos estão concentrados. As inclusões de óxido no mesmo plano reduzem a plasticidade na direção Z, levando ao rompimento lamelar, entre os quais os sulfetos lamelares têm o impacto mais sério.
O teor de enxofre e a contração da área na direção Z são os principais indicadores para avaliar a sensibilidade ao rasgo lamelar do aço.
Selecione razoavelmente materiais de aço com baixa sensibilidade ao rasgo lamelar e melhore as formas das juntas para reduzir a tensão e a deformação na direção Z da placa de aço. Sob a premissa de atender aos requisitos de utilização do produto, devem ser selecionados materiais de soldagem com menores níveis de resistência e adotadas medidas auxiliares como pré-aquecimento e redução de hidrogênio. Ajuda a prevenir a ocorrência de rupturas lamelares
Processos de soldagem para aço laminado a quente, laminado normalizado e controlado
Ranhura, montagem e soldagem por pontos
O processamento de canal pode ser feito por processamento mecânico, que possui alta precisão de processamento, ou pode ser usado corte por chama ou goivagem por arco de carbono.
A folga de montagem das peças soldadas não deve ser muito grande e a montagem forte deve ser evitada tanto quanto possível para reduzir o estresse de soldagem.
Seleção de materiais de soldagem
1. Não deve haver defeitos de soldagem, como rachaduras. 2. Pode atender aos requisitos de desempenho.
Selecione o grau correspondente de materiais de soldagem que correspondam às propriedades mecânicas do metal base
Considere também os efeitos da taxa de fusão e da taxa de resfriamento
Considere o efeito do tratamento térmico pós-solda nas propriedades mecânicas da solda
Determinação dos parâmetros de soldagem
Aporte térmico de soldagem (dependendo se ocorre fissuração a frio e fragilização da zona afetada pelo calor na área da junta)
A soldagem a arco com haste de soldagem é adequada para costuras de soldagem de vários formatos irregulares e várias posições de soldagem.
Soldagem automática, laminação a quente e normalização de aço Os métodos de soldagem automática comumente usados são soldagem por arco submerso, soldagem por eletroescória, soldagem com proteção de gás dióxido de carbono, etc.
Soldagem a arco de argônio, usada para soldagem inferior de algumas importantes soldas multicamadas de aço de baixa liga, soldagem inferior de tubulação ou soldagem de placa de tubo para garantir a qualidade da soldagem na raiz da solda
Pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem (o objetivo é principalmente evitar fissuras, mas também melhorar até certo ponto a estrutura e o desempenho)
A temperatura de pré-aquecimento e pré-aquecimento está relacionada a fatores como temperabilidade, espessura da placa, restrição e teor de hidrogênio do aço.
Tratamento térmico pós-soldagem
Não exceda a temperatura original de revenimento do material base para evitar afetar o desempenho do próprio material base.
Para materiais com fragilidade por têmpera, evite a faixa de temperatura onde ocorre a fragilidade por têmpera.
Propriedades mecânicas de juntas soldadas
Soldagem de aço perlítico resistente ao calor
O aço resistente ao calor perlite é composto principalmente de aço-liga multicomponente à base de Cr-Mo e Gr-Mo, com elementos de liga Cr, Mo, V e, às vezes, uma pequena quantidade de W, Ti, Nb, B, etc. A fração de massa total dos elementos de liga é inferior a 10%
Composição e propriedades do aço perlítico resistente ao calor
A fração mássica de Cr no aço perlítico resistente ao calor é geralmente de 0,5% a 9%, e a fração mássica de M0 é geralmente de 0,5% ou 1%. À medida que o teor de Cr e Mo aumenta, a resistência à oxidação, a resistência a altas temperaturas e a resistência à corrosão por sulfeto do aço também aumentam.
Fortalecimento da matriz com solução sólida: adição de elementos de liga para fortalecer a matriz de ferrita. Elementos comumente usados, como Cr, Mo, W e Nb, podem. Para melhorar a resistência térmica. Entre eles, o efeito de fortalecimento da solução sólida de Mo e W é o mais significativo; o efeito de fortalecimento do Cr já é muito significativo quando WCr=1%. Obviamente, o efeito fortalecedor do aumento contínuo do teor de Cr não é significativo, mas a resistência duradoura pode ser melhorada.
Reforço por precipitação da segunda fase Em aço resistente ao calor com ferrita como matriz, a fase de reforço é principalmente liga de metal duro (V4C3 Ou VC, NBC, TiC, etc.). O efeito de fortalecimento da precipitação pode ser mantido até 0,7TM (TM é o ponto de fusão), e o efeito de fortalecimento da solução sólida é 0.6TM, o acima está significativamente enfraquecido. Porém, o tipo, formato e dispersão dos carbonetos têm grande influência na resistência térmica. Entre eles, os cristais cúbicos de corpo centrado. Os carbonetos do sistema como V4C3, NbC, TiC, etc. são os mais eficazes; o Mo2C tem um certo efeito de fortalecimento da precipitação quando a temperatura é inferior a 520°C; Cr7C3 e Cr23C6. É extremamente instável em torno de 540°C e fácil de agregar.
O fortalecimento dos limites de grão adiciona oligoelementos (RE, B, Ti B, etc.) que podem ser adsorvidos nos limites de grão e atrasar os elementos de liga ao longo do grão. difusão dos limites dos grãos, fortalecendo assim os limites dos grãos
Análise de soldabilidade de aço perlítico resistente ao calor
Endurecimento da zona afetada pelo calor e fissuração a frio
Podem ocorrer trincas a frio durante a soldagem de aço perlítico resistente ao calor com alta temperabilidade. A tendência de trincas geralmente aumenta com o aumento do teor de Cr e Mo no aço.
Os fatores que afetam a ocorrência de trincas a frio na soldagem de aço resistente ao calor incluem a temperabilidade do aço (fatores estruturais), o teor de hidrogênio difusível da solda e o grau de restrição da junta (estado de tensão).
reaquecer crack
As trincas de reaquecimento no aço resistente ao calor perlítico aparecem na área de granulação grossa da zona afetada pelo calor da soldagem, que está relacionada ao processo de soldagem e à tensão residual da soldagem.
Medidas preventivas para reaquecimento de fissuras
Use materiais de soldagem com maior plasticidade em alta temperatura do que o metal base e limite a composição da liga do metal base e dos materiais de soldagem, especialmente Limitar estritamente o teor de V, Ti, Nb e outros elementos de liga ao nível mínimo
Fragilidade da têmpera na zona afetada pelo calor
A fragilidade do aço resistente ao calor cromo-molibdênio e suas juntas soldadas ocorre durante a operação de longo prazo na faixa de temperatura de 300 a 500°C, o que é chamado de fragilidade por têmpera.
Características de fragilidade anti-têmpera do aço 2.25Cr-1Mo
Se é frágil ou não, pode ser comparado comparando as mudanças na temperatura de transição dúctil-frágil no teste de impacto antes e depois do revenido.
O aço de baixa liga contendo elementos de impureza como P, Sb, Sn, As, etc. é facilmente danificado quando aquecido por um longo período na faixa de temperatura de 375 ~ 575 ℃. Ocorre fragilização. A fratura por impacto da amostra fragilizada começa no limite original do grão da austenita. O aço fragilizado é aquecido a uma certa temperatura para em diante, a resiliência pode ser restaurada
Além dos elementos de impureza acima, Mn, Si, Cr e Ni também intensificam a fragilização, enquanto Mo e W podem atrasar o processo de fragilização.
Para aços com a mesma composição química, o grau de fragilização diminui com diferentes estruturas na seguinte ordem: martensita, bainita Perlita. Se os grãos de austenita forem grossos, o grau de fragilização também será maior.
Características do processo de soldagem de aço perlítico resistente ao calor
Métodos comuns de soldagem e materiais de soldagem
Métodos de soldagem: soldagem a arco de eletrodo, soldagem a arco submerso, soldagem por fusão e proteção a gás, soldagem por eletroescória, soldagem a arco de tungstênio, etc.
Seleção de materiais de soldagem: A composição da liga e o desempenho de resistência do metal de solda na temperatura operacional devem ser consistentes com os indicadores correspondentes do metal base, ou atender aos indicadores mínimos de desempenho propostos pelas condições técnicas do produto.
Controlar o teor de umidade dos materiais de soldagem é uma das principais medidas para evitar trincas na soldagem, e as hastes e fluxos de soldagem usados no aço perlítico resistente ao calor são fáceis de absorver a umidade.
Tratamento de pré-aquecimento e pós-soldagem
O tratamento de desidrogenação pós-calor é uma das medidas importantes para prevenir fissuras a frio
Soldagem de aço temperado e revenido de médio carbono
Composição e propriedades do aço modulado de médio carbono
A resistência ao escoamento do aço modulado de médio carbono é superior a 880 ~ 1176 MPa
As principais características do aço temperado e revenido com médio carbono são alta resistência específica e alta dureza (por exemplo, pode ser usado como aço para casco de foguete e armadura, etc.). de aço temperado e revenido com baixo teor de carbono, podendo atingir valores muito elevados de resistência e dureza após tratamento térmico, mas tenacidade relativamente baixa, o que traz grandes dificuldades à soldagem.
Sistemas de liga para aços temperados com médio carbono
40 Cr
35CrMoA e 35CrMoVA
30CrMnSiA, 30CrMnSiNi2A e 40CrMnSiMoVA
40CrNiMoA e 34CrNi3MoA
Análise de soldabilidade de aço modulado de médio carbono
Rachaduras térmicas em soldas
O aço temperado e temperado com médio carbono tem alto teor de carbono e teor de elementos de liga. Quando a solda solidifica e cristaliza, a faixa de temperatura sólido-líquido é grande e a tendência de segregação de cristalização é grave. e tem maior sensibilidade a trincas a quente.
Materiais de soldagem com baixo teor de carbono e baixas impurezas de S e P devem ser usados tanto quanto possível
Endurecimento e fissuração a frio
A tendência de endurecimento do aço temperado e revenido com médio carbono é muito óbvia, e a estrutura dura e quebradiça da martensita tende a aparecer na zona afetada pelo calor da soldagem, o que aumenta a tendência de trincas a frio na área da junta soldada.
Quanto maior o teor de carbono do metal base, maior será a temperabilidade e maior será a tendência de soldagem de trincas a frio.
Fragilização e amolecimento da zona afetada pelo calor
Fragilização na zona afetada pelo calor. O aço temperado e revenido com médio carbono tem uma tendência considerável ao endurecimento devido ao seu maior teor de carbono e mais elementos de liga. Possui baixa temperatura de transformação martensítica e nenhum processo de "auto-revenimento", mas deve ser usado durante. soldagem A zona afetada pelo calor é propensa a produzir uma grande quantidade de estrutura de martensita frágil e dura, resultando na fragilização da zona afetada pelo calor.
A zona afetada pelo calor é amolecida Quando um material de aço que está em um estado temperado e revenido antes da soldagem é aquecido acima da temperatura de revenido do aço temperado e revenido durante a soldagem, uma zona amolecida aparecerá na zona afetada pelo calor da soldagem com. menor resistência e dureza do que o metal base.
Características do processo de soldagem de aço modulado de médio carbono
Soldagem em condição recozida ou normalizada
O aço temperado e revenido com médio carbono é melhor soldado no estado recozido ou normalizado. Após a soldagem, o processo de modulação geral é usado para obter uma junta soldada com desempenho satisfatório.
Ao selecionar materiais de soldagem, além dos requisitos de processamento para garantir que não ocorram trincas a quente e a frio, existem também alguns requisitos especiais, ou seja, as especificações de modulação e processamento do metal de solda devem ser consistentes com as do metal base para garanta que o desempenho da junta após a modulação também seja o mesmo do metal base.
No caso de têmpera e revenido pós-soldagem, a determinação dos parâmetros de soldagem é principalmente para garantir que nenhuma trinca ocorra antes do tratamento de têmpera e revenido, e o desempenho da junta Isto pode ser garantido pelo tratamento térmico pós-soldagem. Portanto, temperatura de pré-aquecimento muito alta (200 ~ 350 ℃) e temperatura intercalar podem ser usadas. além disso, Em muitos casos, muitas vezes é tarde demais para realizar o tratamento de têmpera e revenido imediatamente após a soldagem, a fim de garantir que a junta soldada seja resfriada à temperatura ambiente e tratada no local de têmpera e revenido. Para evitar trincas retardadas antes da soldagem, um tratamento térmico intermediário deve ser realizado imediatamente após a soldagem. Este tratamento térmico é geralmente mantido por um período de tempo igual ou superior à temperatura de pré-aquecimento após a soldagem. O objetivo é atingir dois aspectos: Prevenir fissuras retardadas: primeiro, desempenha o papel de difusão e remoção de hidrogénio, segundo, transforma a estrutura numa estrutura com baixa sensibilidade a fissuras a frio;
Ao usar o pré-aquecimento local, a faixa de temperatura de pré-aquecimento não deve ser inferior a 100 mm em ambos os lados da solda. Se não puder ser revenido a tempo após a soldagem, deverá ser revenido a 680°C.
Soldagem em estado temperado e revenido
A fragilização e o endurecimento causados pela martensita com alto teor de carbono podem ser resolvidos pelo tratamento de revenimento pós-soldagem
Para evitar trincas a frio na soldagem, também podem ser utilizados eletrodos austeníticos com boa plasticidade e tenacidade
Para soldagem que deve estar em estado modulado, deve ser utilizada a menor entrada de calor de soldagem possível
Métodos de soldagem e materiais de soldagem
Método de soldagem Os métodos de soldagem comumente usados para aço temperado e revenido com médio carbono incluem soldagem a arco, soldagem com proteção de gás, soldagem a arco submerso, etc. Usando métodos como soldagem a arco de argônio pulsado, soldagem a arco de plasma e soldagem por feixe de elétrons com calor concentrado, É benéfico reduzir a largura da zona afetada pelo calor da soldagem, obter uma estrutura de granulação fina e melhorar as propriedades mecânicas da junta soldada. Alguns métodos de soldagem de placas finas usam principalmente soldagem com proteção de gás, soldagem a arco de tungstênio e soldagem a arco de plasma de microfeixe.
Materiais de soldagem Os materiais de soldagem de aço temperado e temperado com médio carbono devem usar um sistema de liga de baixo carbono para reduzir o teor de impurezas S e P do metal de solda para garantir a tenacidade, plasticidade e resistência do metal de solda e melhorar a resistência à trinca do metal de solda. Para componentes que necessitam de tratamento térmico após a soldagem, a composição química do metal de solda deve ser semelhante à do metal base. Os materiais de soldagem devem ser selecionados de acordo com as condições de tensão, requisitos de desempenho e condições de tratamento térmico pós-soldagem da solda.
Pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem O pré-aquecimento e o tratamento térmico pós-soldagem são medidas de processo importantes para aço temperado e revenido com médio carbono. O pré-aquecimento e o nível de temperatura de pré-aquecimento dependem da estrutura da soldagem e das condições de produção. Além de ser menos restritivo, Exceto para cascas de paredes finas ou soldagens com estruturas simples que não requerem pré-aquecimento, em geral, medidas de pré-aquecimento ou pós-aquecimento oportunas devem ser tomadas ao soldar aço temperado e revenido com médio carbono. A temperatura de pré-aquecimento é geralmente de 200 ~ 350 ℃.
Soldagem de aço temperado e revenido com baixo teor de carbono
Tipos, composição e propriedades de aço temperado com baixo carbono
De modo geral, o efeito dos elementos de liga na plasticidade e tenacidade do aço é oposto ao seu efeito de fortalecimento.
Depois que o aço é temperado, seja ele temperado em alta temperatura ou revenido em baixa temperatura, ele é chamado de "têmpera e revenido". O aço que foi tratado termicamente por "têmpera e revenido" é chamado de "aço temperado e revenido".
Aço com baixo teor de carbono (a fração mássica de carbono não é superior a 0,22%)
O aço estrutural de alta resistência (Rm = 600 ~ 800 MPa) é usado principalmente em estruturas soldadas de engenharia e áreas de soldagem suportam principalmente cargas de tração.
O aço resistente ao desgaste de alta resistência (Rm≥1000MPa) é usado principalmente para estruturas e peças de engenharia resistentes ao desgaste de alta resistência que são necessárias para suportar impacto e resistência ao desgaste.
Aço de alta resistência e alta tenacidade (Rm≥700MPa, este tipo de aço requer alta resistência e alta tenacidade ao mesmo tempo, e é usado principalmente para estruturas soldadas de alta resistência e alta tenacidade)
Análise de soldabilidade de aço modulado com baixo carbono
A fração de massa do aço carbono temperado e revenido com baixo carbono não excede 0,18%, e o desempenho de soldagem é muito melhor do que o do aço temperado e revenido com médio carbono.
A correspondência entre resistência e tenacidade da solda (coeficiente de correspondência de resistência da solda S=(Rm)w/(Rm)b) é um dos parâmetros que caracteriza a heterogeneidade mecânica da junta.
Quando (Rm)w/(Rm)b>1, é chamado de "correspondência superforte"
Quando (Rm)w/(Rm)b=1, é chamado de “correspondência igualmente forte”
Quando (Rm)w/(Rm)b<1, é chamado de "correspondência de baixa resistência"
crack frio
O princípio de liga do aço modulado de baixo carbono é baseado em baixo carbono, adicionando uma variedade de elementos de liga para melhorar a temperabilidade para garantir alta resistência e boa tenacidade, martensita "auto-temperada" de baixo carbono e parte de tecido misto inferior.
Rachaduras a quente e rachaduras por reaquecimento
Influência da composição química: o teor de C é baixo, o teor de Mn é alto e o teor de S, O controle de P também é mais rigoroso, portanto a tendência de trincamento a quente é menor. No entanto, tipos de aço com alto Ni e baixo Mn apresentam certa sensibilidade à trinca a quente. Está relacionado ao C, Mn/S e N, e é produzido principalmente na área superaquecida da zona afetada pelo calor. Chamadas de fissuras de liquefação.
Quanto maior o aporte térmico de soldagem, mais grossos serão os grãos na zona afetada pelo calor e maior será a fusão dos limites dos grãos. Sério, quanto mais tempo existe a camada intergranular líquida entre os grãos de cristal, mais líquido Quanto maior a tendência de rachaduras. Para evitar a ocorrência de trincas de liquefação: pequeno aporte e controle de calor devem ser adotados no processo. Controle a forma da poça fundida e reduza a concavidade da zona de fusão
V tem o maior impacto no craqueamento por reaquecimento, seguido por Mo. Quando V e Mo são iguais Será mais sensível quando adicionado. O impacto do Cr está relacionado ao conteúdo (1%)
Mudanças no desempenho da zona afetada pelo calor
Características microestruturais da zona termicamente afetada de aço temperado e revenido
Fragilização da zona afetada pelo calor
Sob a ação do ciclo térmico de soldagem, quando t8/5 continua a aumentar, a zona superaquecida da zona afetada pelo calor do aço modulado com baixo carbono fica propensa à fragilização, ou seja, a resistência ao impacto é significativamente reduzida.
A causa da fragilização na zona afetada pelo calor não é apenas o engrossamento dos grãos de austenita, mas também a formação de bainita superior e componentes MA.
Amolecimento da zona afetada pelo calor
A temperatura de pico da zona afetada pelo calor do aço modulado com baixo carbono é maior do que a temperatura de revenido do metal base para Ac1, e ocorrerá amolecimento (resistência e dureza são reduzidas).
Características do processo de soldagem de aço modulado de baixo carbono
1. É necessário que a taxa de resfriamento durante a transformação da martensita não seja muito rápida, para que a martensita tenha um efeito de auto-revenido para evitar a ocorrência de trincas a frio. 2. A taxa de resfriamento entre 800 e 500°C deve ser maior que a velocidade crítica para produzir estrutura mista frágil.
Métodos de soldagem e seleção de materiais de soldagem
Evite rachaduras
Ao garantir que os requisitos de alta resistência sejam atendidos, a tenacidade do metal de solda e da zona afetada pelo calor é melhorada.
Geralmente, são usados métodos de soldagem mecanizados automatizados ou semiautomáticos, como soldagem por arco de gás metálico ou soldagem por arco de gás ativo.
Seleção de parâmetros de soldagem
Determinação do aporte térmico de soldagem
A determinação do aporte térmico de soldagem E é baseada nos requisitos de resistência à fissuração e tenacidade da zona afetada pelo calor.
Para aço de baixa liga com baixo teor de carbono, o aumento da taxa de resfriamento (reduzindo a entrada de calor) formou martensita com baixo teor de carbono, o que é benéfico para garantir a tenacidade.
Temperatura de pré-aquecimento e tratamento térmico pós-soldagem
O objetivo do pré-aquecimento é reduzir a taxa de resfriamento durante a transformação da martensita e melhorar a resistência à trinca através do efeito de "auto-revenimento" da martensita.
Estruturas soldadas de aço temperado e temperado com baixo teor de carbono são geralmente usadas no estado soldado, e o tratamento térmico pós-soldagem não é realizado em circunstâncias normais. A menos que a resistência e a tenacidade da área da junta após a soldagem sejam muito baixas, O tratamento térmico pós-soldagem só é realizado quando a estrutura soldada está sob forte tensão ou sujeita a corrosão sob tensão e requer processamento de alta precisão após a soldagem para garantir as dimensões estruturais.
Propriedades mecânicas de juntas soldadas de aço temperado e revenido com baixo teor de carbono
Os elementos de fragilização prejudiciais ao metal de solda do aço modificado com baixo carbono são S, P, N, O e H, que devem ser restringidos.