二氧化碳气体保护焊在调质钢焊接中的应用

在焊接的热影响区能够得到最佳的组织 ， 同时， 保证对氢含量的有效控 制， 以此对冷 裂现象 进行进一 步 的预 防。 ２ 二氧化碳 气体保护 焊分析 ２ ． １现状 分析 在对调质状态下的铸钢进行焊接时多数以电弧焊接方式作为焊 接的首选 ， 相对 比母材， 采用电弧焊进行焊接时， 设计过程 中不会承受 过多 的荷 载 ， 联 系焊缝是 采用 电弧 焊接方 式最基本 的焊缝形 式 ， 并 且焊 接过程 中只要保 证焊缝 不会 开裂 即可 。该 种焊 接方式在进 行此类 钢材 的焊接时往往都受到焊接方式的局限 ， 因而焊接效率较低 ， 并且会产生 较宽的热影响区， 从而降低焊接接头的强度 ， 使得接头脆性增大 ， 均匀 性上较 差 。 在焊接 时可 以选 用不 同的焊丝 ， 从 而保证 焊接接头 能够 同母 材之间良好匹配， 保证工作焊缝的强度 ， 同时增加焊缝的联系。 ２ ． ２二氧化碳 焊 的热输 入 针对此类焊接处理 ， 不但要保证焊接头同设计预期要求相适应 ， 最 重要的是保证有效控制热输入， 使其适中处在合理的范围中。 这是由于 热输入会对接头的性能造成巨大的影响。 若热输入超过合理范围， 则会 导致 Ｈ Ａ Ｚ晶体过大， 在焊接过程中生成的珠光体、 铁素体较为粗大 ， 降 低了焊接体的韧性 ， 尤其针对此类钢材 ， 会形成 Ｍ － Ａ组元， 对韧性的不
域。 １ ． ２ ． ２焊接 区域 的软化 区 。回火 温度对 于焊 接性 能的影 响极大 ， 在 调 质处理 时 ， 处理 回火会对软 化程度造 成严重 影响 ， 温 度越低 软化越 严 重 。在焊接过 程 中必 须保证 焊接工 艺在设计 上能够 保证焊接 接缝 的金 属性 能适 中保 持 良好 ， 即化学性 能和力 学 陛能 均能够有 效保持 ， 对适 合 的热输入 进行选 择同时保 证层 间温度 同预热温度 配合默契 ，爆炸 能够
科技创 新 与应用 ｌ ２ ０ １ ４ 年 第１ ９ 期
工 业 技 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
氧化碳气体保护焊在调质钢焊接中的应用
二
姚 大 勇 康 文
（ 北方重 工集 团沈 阳铸锻 ｘ － ＿ ， Ｉ ｋ 有 限公 司， 辽 宁 沈阳 １ １ ０ ０ ２ ３ ）
摘 要： Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 调质钢的焊接 中， 焊接效果要求较高， 若使 用电弧焊对其进行焊接 ， 其接 头效果往往达不到标准要求， 因此文章 便针对二氧化碳 气体保护焊在 Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 调质钢焊接 中的应用进行 了分析， 并通过 实验研 究， 对其焊接后的性能进行了论述。
１ ． ２热 影响 区分析 １ ． ２ ． １脆化 。高碳马 氏体不仅 仅会 引发冷 裂纹 ， 同时也 会引起 过热
利影 响同样十 分巨大 。 反之， 热输入 不足 ， 则会 生成高碳 马 氏体 ， 降低韧 性的同时， 会对脆 陛转变温度造成影响， 使之相对升高。 ２ ＿ ３二氧化碳 焊的飞溅 控制 飞溅 问题一 直是二 氧化碳焊 自身 的一个 较大缺 陷， 调 质钢 的焊接 同样存在如何减少飞溅的问题。 经过深入研究和对比， 笔者选择的脉冲 电弧 焊是一种 非常有 效的方法 。 同直 流 电源 相 比， 脉 冲电弧焊具 有 良好 的引弧性能和对所焊工件良好的适应性能等诸多优点 ，在整个脉冲功 率区可以使熔滴平稳过渡最 大限度地减少了飞溅。 ３焊接试验 ３ ． １焊接工 艺 ３ ． １ ． Ｉ 焊接材料 的选择 。调质状 态下 的焊接， 焊 后又 不再进 行热 处 理， 焊材的选择首先要保证接头的力学性能， 即熔敷金属的强度、 韧性 等均不能低于母材规定的最小要求。 考虑到产品自动焊接的要求 ， 层间 不易进行清理工作 ， 实芯焊丝就是较好的选择。 保护气体为纯二氧化碳
关键 词 ： 二 氧化 碳 ； 焊接 ； Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ ； 工艺 引言
Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ 属于中碳钢 ， 且状态为调质状态， 在经济性能以及力学 性上具有 良好 的性质 ， 因而被广泛 应用于大 型设备 重要部 件的制 造 中 ， 而该类部 件 的生 产加工 大多采 用了焊接 的形式 ，并且 由于其制造 过程 以及零件的设计都会受到局限， 所以， 需要在生产中对焊接部件进行调 质， 即焊 接处理 对象处 于调质状 态。该状态 下无法 进行焊 后热处 理 ， 因 此焊接 后接头会 发生 软化或者 热影 响区会 发生催 化甚 至断裂 的现象 。 １裂纹 产生原 因分 析 １ ． １裂纹 的产 生 １ ． １ ． １热裂纹。由于 Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ 属于中碳钢 ， 因而材料 中碳元素以 及合金元素都具有较高的质量分数， 从而使得焊缝的结晶温度区间相 对于 普通钢 材高 出许 多 ，热裂 纹敏感 性受到偏 析加重 的影响会 有所增 加， 所以， 焊接所选用的材料应当为碳元素、 硫元素、 磷元素等含量较低 的材料 ， 同 时对材 料 中 Ｍｎ ／ Ｓ比予 以提 升， 以此对 热 裂纹 在焊 接接 缝 发 生 的几率予 以降低 。 １ ． １ ． ２冷裂纹。 一般来说低碳钢在焊接时 ， 焊接效果较好， 作为中碳 钢的 Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍｏ 钢来说，由于材料中合金元素以及碳元素质量分数较 高， 因此 ＭＳ 点相对较低 ， 材料具有较高的淬硬倾向， 所以材料极易发 生冷裂纹。 淬硬倾 向增加。 另外受到 Ｍ Ｓ 点的影响焊 接时， 钢材无法自 动 形成 回火效应 ，而且受 到材料 中碳含量 的影 响 ，无法产 生低碳 马 氏 体， 只能产生高碳马氏体 ， 而此种马氏体脆硬性较高， 因此发生冷裂纹 便 是在所 难免 的。所 以 Ｚ Ｇ ３ ５ Ｃ ｒ Ｍ ｏ 钢的冷 裂纹倾 向是低合 金钢材 中最 严重的，而避免该类裂纹产生的有效方式便是减少产生焊接中高碳马 氏体 的量 。
（ 气 体纯度／ ９ ９ １ ５ ％） 气体 。
区脆化， 由于冷却速度快 ， 因此会生成大量的马氏体 ， 而马氏体会弓 ｌ 起 严重的脆化现象。 虽然冷却速度受到热输入焊接影响而有所减缓， 但是 由于高温区停留时间的增加 ， 反而使得奥氏体晶粒发生变大， 待冷却后 得到的马氏体体积更为粗大 ， 无法对焊接处胎ｆ 生 予以改善。 而通过二氧 化碳 保护 焊的工 艺 ， 结 合预 热 、 后 热 以及焊 后缓 冷等措 施 ， 不但 能够有 效缩短高温停留时间， 同时能够减少马氏体的生成。 并且能够有效控制 热输 入 ， 在焊接 过程 中有 效减少 热影 响区的宽度 ， 同时缩小 引起 脆化 区