钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究应用.doc
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1、陕西航空职业技术学院毕业设计(论文)阐明书陕西航空职业技术学院学院 焊接技术及自动化专业 毕业设计(论文)题目Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究 学生姓名 张梦石 学号 1473109 指引教师 薛书微 职称 年 月 日毕业设计(论文)任务书 陕西航空职业技术学院 学院 焊接技术及自动化 专业学生姓名 井黎明 学号 1373121 一、毕业设计(论文)题目 Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究 二、毕业设计(论文)时间 年 9月 9 日至 10月 8 日三、毕业设计(论文)地点: 陕西航空职业技术学院 四、毕业设计(论文)内容规定:(1)、明确Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织变化
2、特点。(2)、明确Q235钢化学成分、基本性能、应用。(3)、分析Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织。(4)、分析Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织。(5)、阐述防止Q235钢埋弧焊焊接裂纹办法。(6)、分析Q235钢埋弧焊焊接质量检查办法。 指引教师 薛书微 年 月 日批 准 年 月 毕业设计(论文)评估表姓名张梦石学号1473109专业焊接技术及自动化毕业设计(论文)题目Q235钢埋弧焊焊接热影响区组织及性能研究评阅意见评阅教师: 年 月 日答辩构成员张玉萍、薛书微答辩时间答辩地点本人陈述答辩过程要点答辩组提问回答问题状况答辩组评语成绩答辩委员会主任签字目录前言-2第一节Q235钢埋弧焊热影响
3、区组织变化特点-4第二节Q235钢化学成分、基本性能、应用-6第三节Q235钢埋弧焊热影响区组织分析-10第四节Q235钢埋弧焊热影响区组织性能-12第五节Q235钢埋弧焊焊接裂纹防止办法-16第六节Q235钢埋弧焊焊接质量检查-18课设总结-23道谢-24参照文献-25前言本阐明书是依照熔焊原理、金属热解决等几本专业教材教学大纲,以及各类参照资料编写。具备一定真实性、精确性。对于初学者可以用来参照、学习。本阐明书重要分为七某些,第一节涉及到Q235钢埋弧焊热影响区组织变化特点。简要对材料埋弧焊组织有关性能、变化特点做了分析。第二节重要讲Q235钢化学成分、基本性能、应用。从而将内容详细化,简
4、易化是初学者容易掌握学会从各个方面分析焊接构造可焊接性、焊到性等,从而选取更好方案进行生产。第三节和第四节重要讲Q235钢埋弧焊热影响区组织分析过程和性能。在这两章中重要要掌握Q235钢埋弧焊热影响区组织成分构成和分析办法,明白分析过程。第五节中重点讲Q235钢埋弧焊焊接裂纹防止办法。重点掌握裂纹种类,防止办法。第六节将Q235钢埋弧焊焊接构造检查。在焊接构造检查过程中,重要掌握检查办法选取,检查办法操作,涉及焊件内部缺陷检查和综合力学性能测验。除理论文字论述外,为了便于读者理解,在关于方面附带有图,从而加深对知识理解。本阐明书以突出应用性、实践性、简易性为原则,在尊重知识,尊重科学前提下对某
5、些专业知识加以运用整合,提高了材料价值性。在写阐明书时候,尽管借助了许多专业知识,访问了许多权威性网站,尽量体现出材料价值,但因编写者知识能力有限,因此在阅读过程中有什么不当地方请见谅。 编者:张梦石第一节焊接热影响区组织变化特点一、 焊接热影响区热循环特点依照金属学热解决理论,金属在加热和冷却过程中发生变化,取决于其她化学成分与经历热过程这两个因素,因而,对热影响区组织变化带来特殊影响是焊接热循环如下特点:(1) 加热温度 对大多数钢材,熔合区附近母材最高加热温度可达1400左右,热解决时,加热温度仅略高于Ac3.(2) 加热速度快 如下表所示: 不同焊接办法时加热速度VH焊接办法板厚/mm
6、VH/s单层埋弧焊251060200(3) 高温停留时间短 焊接时,热影响区温度因热源移动而随时间变化,不像热解决时依照产品与工艺规定可对保温时间加以控制.因而,焊接热影响区在高温停留时间很短焊条电弧焊时只有十几秒;埋弧焊时要长点,也仅为20100s.(4) 各点温度随时间与位置而变化 这是局部加热与热运动所导致.这种复杂温度场,是热影响区组织不均匀及复杂应力状态形成主线因素.(5) 自然条件下持续冷却 在不采用缓冷或保温办法条件下,焊接热影响区冷却都属于自然条件下持续冷却.同步由于温度分布极不均匀,冷却速度必然很高.因而冷却过程还受到焊接参数和产品构造等诸多因素影响.二、焊接加热时热影响区组
7、织转变特点 焊接加热特殊条件,对热影响区组织转变有如下特点:(1) 使相变温度升高 普通焊接构造惯用亚共析钢室温组织转变是铁素体+珠光体,在平衡条件下,加热温度超过A1时一方面发生珠光体奥氏体转变,随后温度继续上升,余下铁素体不断溶入奥氏体,到达A3温度所有溶解,待奥氏体化过程终了时得到单一相.在实际生产条件下,转变温度因相变滞后而高于上述理论值.加热温度越高,相变滞后越严重,实际相变温度越高. (2) 影响奥氏体均质化限度 焊接迅速加热不利于元素扩散,使得已形成奥氏体来不及均匀化.加热速度越高,高温停留时间越短,不均匀限度就越严重.这种不均匀高温组织,将影响冷却过程组织转变. (3)焊接冷却
8、时热影响区组织转变特点焊接加热时热影响区组织转变特点对冷却时转变有明显影响.也就是说虽然同一材料,在焊接条件下,尽管冷却速度相似,但因高温组织不完全相似,冷却后室温组织并不同样.此外,详细影响还与钢成分关于.(4) 焊接CCT图CCT图是持续冷却转变曲线简称. 绘制CCT图 时,将奥氏体试件以各种冷却速度持续冷却到室温,测定冷却过程中过冷奥氏体转变开始(温度和时间)与终了点,把测量数据描绘在温度时间(对数)坐标系平面上,最后将分别连接各个开始点与终了点,就得到CCT图.运用CCT图可以判断在不同冷却速度下过冷奥氏体转变过程及转变产物.焊接CCT图又分为焊接热影响CCT图与焊接CCT图两种.其中
9、焊接热影响区CCT应用比较广泛.(1) 焊接热影响区CCT图 由于热影响区内不同部位热循环不同,因而在一定加热条件下绘制CCT图只能代表某一特定位置.实用热影响区CCT图都是按tA=1350条件下绘制.这是由于加热峰值温度tmax=1350部位往往是整个接头薄弱环节.(2) 焊接CCT图 由于焊接是由液态持续冷却到室温,与未熔化热影响区相比,焊缝凝固组织属于锻造组织 ,并且普通具有比母材较多氧和氢等 ,这些因素都对相对相变过程有一定影响.第二节Q235钢成分、性能、应用Q235钢属于碳钢又称为碳素钢,是钢材中产量最多、应用最广材料。一、Q235钢焊接性(1)焊接性分析低碳钢因含碳及其她合金元素
10、少,塑性、韧性好,普通无淬硬倾向,不易产生焊接裂纹等缺陷,焊接性能优良。焊接低碳钢,普通不需要采用预热和焊后热解决等特殊工艺办法。手工电弧焊焊接低碳钢时可适合全位置焊接,且焊接工艺和操作技术比较简朴,容易掌握。不需要选用特殊和复杂设备,对焊接电源无特殊规定,普通交流、直流弧焊机都可焊接。(2)焊接材料熔化焊时用焊接材料可以依照等强度原则选用,也就是使焊缝强度等于或接近于母材强度。(3)焊接工艺要点如果母材和焊接材料合格,这种钢焊接时普通不需要预热、保持层间温度和后热解决,也能获得优良焊接接头。只有在下列状况下才干采用相应办法:1、在低温环境下焊接厚件时,应预热焊件,防止产生冷裂纹;2、厚度超过
11、50mm焊件,应进行焊后热解决以消除应力;3、电渣焊焊件焊后应正火以细化HAZ晶粒。 由于低碳钢含碳量低,锰、硅含量也少,因此,普通状况下不会因焊接而产生严重硬化组织或淬火组织。低碳钢焊后接头塑性和冲击韧度良好,焊接时,普通不需预热、控制层间温度和后热,焊后也不必采用热解决改进组织,整个焊接过程不必采用特殊工艺办法,焊接性优良。 但在少数状况下,焊接时也会浮现困难: 1)采用旧冶炼办法生产转炉钢含氮量高,杂质含量多,从而冷脆性大,时效敏感性增长,焊接接头质量减少,焊接性变差。 2)沸腾钢脱氧不完全,含氧量较高,P等杂质分布不均,局部地区含量会超标,时效敏感性及冷脆敏感性大,热裂纹倾向也增大。
12、3)采用质量不符合规定焊条,使焊缝金属中碳、硫含量过高,会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时,因焊条药皮中锰铁含碳量过高,会引起焊缝产生热裂纹。 4)某些焊接办法会减少低碳钢焊接接头质量。如电渣焊,由于线能量大,会使焊接热影响区粗晶区晶粒长得十分粗大,引起冲击韧度严重下降,焊后必须进行细化晶粒正火解决,以提高冲击韧度。 总之,低碳钢是属于焊接性最佳、最容易焊接钢种,所有焊接办法都能合用于低碳钢焊接。二、 Q235碳素构造钢化学成分牌号级别化学成分(质量分数)(%)脱氧办法CMnSPSPQ235AO.1O.22O.30O.650.30O.050O.045F、b、ZB0.1O.2
13、0O.300.700.045C0.18O.350.800.0400.040ZD0.170.0350.035TZ三、Q235碳素构造钢性能Q235 力学性能 Q235表达屈服点(s)为235 MPa碳素构造钢。 重要力学性能(试件厚度16mm,摘自GB/T 700-88): s=235 MPa、b=275460Mpa、5/%26 Q235为中碳钢,综合力学性能较好,可在一定限度上代替45钢QT450-10力学性能抗拉强度 b (MPa):450 q235 力学性能 条件屈服强度 0.2 (MPa):250 冲击韧性值 kv (J/cm2):18 硬度 :130180HB Q235是较惯用普碳素构
14、造钢,在焊接过程中浮现裂纹。也许因素如下:1.工字钢型号较大(板厚大则焊接时冷却速度,当气温低时快引起裂纹;2.工字钢自身金相组织有缺陷存在裂纹,焊接后引起裂纹扩展;3.工字钢自身化学成分不合格(C、Si、Mn、S、P)中含量超标,特别是C、S、P含量较高时,导致碳当量超标,引起焊接裂纹产生; 4.强制装配时也会因内应力作用引起裂纹;5.施焊顺序不当(普通应对称交叉施工,防止后焊焊缝拉裂先焊焊缝)引起裂纹;6.焊接材料不纯,坡口脏(含水、锈、油等)引起裂纹; 7.施焊工艺和焊工技能不良(电流大小、用低氢型焊条、挡风、引弧和收弧方式)引起裂纹。专门用途碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等。第三节焊接热影
15、响区组织普通构造钢都属于有相变重结晶多相合金,随着温度升高,要发生晶格构造变化。合金元素在基体中溶解度不但随温度变化,同步在不同晶格中也不同。焊接接头各部位加热峰值分布如图2所示.加热时各部位组织转变状况则依tmax而定,如tmax达到Ac1部位开始要发生相变达到Ac3部位转变终了;峰值温度达到Ac3+300(tks),则晶粒急剧长大等。可见影响区组织变化取决于tmax。因而按照tmax之不同将热影响区划分为几种区。(1) 过热区 是紧邻熔合区具备过热组织或晶粒明显粗化部位,加热温度在固相温度tstks之间。由于温度高,奥氏体晶粒急剧长大,同步难熔质点不断熔入,甚至也许发生局部晶界熔化现象。对
16、于淬硬倾向小钢,如低碳钢这个区冷却后将得到晶粒粗大过热组织;在这个区塑性和韧性都很低,特别是韧性将交母材下降2030。对于淬硬倾向比较大钢,晶粒粗化和难熔质点溶解都使过冷奥氏体稳定性提高,冷却后过热区将得到马氏体组织。(2) 相变重结晶区 紧邻过热区,加热温度Ac3tk3,加热时相变重结晶进行完全淬硬倾向小钢,这个区冷却后得到细小正火组织,晶粒比母材小。对于淬硬倾向大钢冷却后则为细小马氏体。(3) 不完全重结晶区 加热温度在Ac1Ac3之间.这个组织变化比较复杂,加热温度达到Ac1珠光体转变为奥氏体,而铁素体只有某些溶解,大某些没有变化。这时奥氏体中 含碳量比较高,接近于共析成分,虽然加热时得
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