20  試述低碳調質鋼的焊接性。

碳的質量分數不超過0.21%，加入適量的合金元素Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Cu，經過奧氏體化-淬火-回火熱處理的鋼稱為低碳調質鋼，常用牌號有WCF60、62、HQ70A、B、15MnMoVN、15MnMoVNRE和14MnMoNbB等，其化學成分見表13。

表13  低碳調質鋼的化學成分（質量分數）  （%）

鋼    號	C	Si	Mn	Cr
WCF60、62 HQ70A HQ70B 15MnMoVN 15MnMoVNRE 14MnMoNbB	＜0.09 0.09～0.12 0.11～0.18 0.12～0.20 ≤0.18 0.12～0.18	0.15～0.35 0.15～0.40 0.15～0.40 0.20～0.50 0.20～0.60 0.15～0.35	1.10～1.50 0.60～1.20 0.80～1.20 1.30～1.70 1.20～1.70 1.30～1.80	≤0.30 0.30～0.60 0.40～0.80 — — —
鋼    號	Ni	Mo	Cu	其    它
WCF60、62 HQ70A   HQ70B   15MnMoVN   15MnMoVNRE   14MnMoNbB	≤0.50 0.30～1.0   0.70～1.20   —   —   —	≤0.30 0.20～0.40   0.20～0.40   0.40～0.60   0.35～0.60   0.45～0.70	— 0.15～0.50   0.15～0.50   —   —   ≤0.40	V0.02～0.06 V+Nb≤0.10 B0.0005～0.003 V+Nb0.05～0.10 B≤0.003 V0.10～0.20 N0.01～0.02 N0.02～0.03(加入) RE0.10～0.20(加入) Nb0.02～0.07 B0.0005～0.003

低碳調質鋼具有高的屈服點（490～980MPa）、良好的塑性、韌性、耐磨及耐腐蝕性。

低碳調質鋼由于含碳量不高，雖含有一定量的合金元素，但焊接性較好，主要特點是：在焊接熱影響區，特別是焊接熱影響區的粗晶區有一定的冷裂傾向并有韌性下降的現象；在焊接熱影響區受熱時未完全奧氏體化的區域，以及受熱時其*溫度低于Ac1、高于鋼調質處理時的回火溫度的那個區域有軟化或脆化的傾向。

21  試述低碳調質鋼的焊接工藝。

常用的各種熔焊方法，都可以適用于焊接低碳調質鋼。其焊接工藝如下：

⑴焊前預熱  當板厚較小或接頭拘束度也較小時，焊前可不進行預熱，如15MnMoVN、14MnMoNbB鋼。當板厚小于13mm時，通常采用不預熱施焊。隨著板厚的增加，為了防止產生冷裂紋，必須進行預熱，但是必須嚴格控制預熱溫度，因為過高的預熱溫度會使熱影響區的冷卻速度過于緩慢，使熱影響區強度下降，韌性變壞。

幾種低碳調質鋼的*預熱溫度，見表14。允許的*預熱溫度與表中*值相比，不得大于65℃。若有可能，可采用低溫預熱加后熱或不預熱，只采用后熱的方法來防止低碳調質鋼產生冷裂紋，可以減輕或消除過高的預熱溫度對熱影響區韌性的損害。

表14  低碳調質鋼的*預熱溫度     （℃）

焊件厚度 （mm）	15MnMoVN	14MnMoNbB
＜13 13～16 16～19 19～22 22～25 25～35	不預熱 50～100 100～150 100～150 150～200 150～200	不預熱 100～150 150～200 150～200 200～250 200～250

⑵焊接材料  為防止產生冷裂紋，因此必須嚴格控制焊接材料中的含氫量，要求所使用的焊條必須是低氫型或超低氫型的，焊前應嚴格按規定進行烘干、貯存。用于CO₂氣體保護焊的CO₂氣體應符合GB6052—85中規定的Ⅰ級氣體或Ⅱ級1類氣體的要求。

焊接低碳調質鋼推薦用的焊接材料，見表15。

表15  焊接低碳調質鋼推薦用的焊接材料

鋼     號	手弧焊 焊  條	熔化極氣體保護焊
		焊     絲	保護氣體（體積分數）（%）
HQ70A HQ70B   15MnMoVN 15MnMoVNRE	E7015	H08Mn2Ni2Mo	CO2 或 Ar+CO220 或 Ar+O21～2
15MnMoVNRE（QJ-70） 14MnMoNbB	E7515 E8515	H08Mn2Ni2Mo	Ar+CO220 Ar+O21～2

⑶焊接技術  為避免過度損傷熱影響區的韌性，應避免使用過大的線能量，因此，不推薦使用大直徑的焊條或焊絲。只要可能，應采用多層小焊道焊縫，*采用窄焊道，而不采用橫向擺動的運條技術。

⑷焊后熱處理  大多數低碳調質鋼的焊接構件都是在焊態下使用，只有在下述條件下才進行焊后熱處理。

1）焊后或冷加工后的韌性過低。

2）焊后需進行高精度加工，要求保證結構尺寸的穩定性。

3）焊接結構承受應力腐蝕。

焊后熱處理的溫度必須低于母材調質處理的回火溫度。

22  試述中碳調質鋼的焊接性。

碳的質量分數量較高（含碳量0.25%～0.5%），并加入適量的合金元素（Mn 、Si、Cr、Ni、B、Mo、W、V、Ti等）以保證鋼的淬透性，再通過調質處理以獲得綜合性能較好的高強鋼稱為中碳調質鋼，常用牌號有30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、35CrMoA、35CrMoVA、34CrNi13MoA、40CrNiMoA等。

中碳調質鋼的屈服點可達到880～1176MPa，但焊接性較差，主要表現在：

⑴焊接熱影響區的脆化和軟化  首先，由于中碳調質鋼的含碳量高、合金元素多，鋼的淬硬傾向大，在熱影響區的淬火區會產生大量的馬氏體，導致嚴重脆化。其次，熱影響區被加熱到超過調質處理時回火溫度的區域，將出現強度、硬度低于母材的軟化區。

⑵裂紋傾向嚴重  中碳調質鋼的淬硬傾向大，熱影響區產生的馬氏體組織，增大了焊接接頭的冷裂傾向。

此外，中碳調質鋼的碳及合金元素含量高，熔池的結晶溫度區間大，偏析嚴重，因而具有較大的熱裂紋敏感性。

23  試述中碳調質鋼的焊接工藝。

常用的各種熔焊方法，都可以適用于焊接中碳調質鋼。

⑴預熱及后熱  除了拘束度小、構造簡單的薄殼結構不用預熱外，中碳調質鋼都應采取焊前預熱和后熱措施，預熱溫度約為200～350℃后熱溫度為300℃左右。

如果焊后不能及時進行調質處理，則必需在焊后及時進行中間熱處理，即在等于或高于預熱溫度下進行保溫一段時間的熱處理，如低溫回火或650～680℃高溫回火。若焊件焊前處于調質狀態，其預熱溫度、層間溫度及熱處理溫度都應比母材淬火后的回火溫度低50℃。進行局部預熱時，應在焊縫兩側各100mm范圍內均勻加熱。

⑵焊接材料  為了防止產生熱裂紋，要求采用低碳焊絲，焊絲中的碳的質量分數應控制在0.15%以內，*不超過0.25%，并且控制硫、磷的質量分數應小于0.03%～0.035%。

焊接中碳調質鋼焊條的選用，見表16。表中HTJ-1及HTJ-4焊條涂料只起穩弧作用，焊縫金屬的力學性能和抗裂性能較差，只適用于受力小、待焊處可達性不好及要求變形小的30CrMnSiA鋼薄板的焊接。

⑶焊接線能量  中碳調質鋼宜用小線能量焊接，以有利于減少淬火區的高溫停留時間，降低奧氏體的晶粒長大，從而降低淬火區的脆化程度。

表16  焊接中碳調質鋼的焊條選用

焊條牌號	焊   芯	直 徑 （mm）	焊接鋼種
HTJ-4（鈦型）	H08A	1.6～4.0	25CrMnSiA 30CrMnSiA
HTJ-1（鈦型）	H08CrMoA
HTJ-2（低氫型）	H08CrMoA	1.6～4.0	30CrMnSiA 40CrMnSiMoVA
HTJ-3（低氫型）	H08CrMoA	1.6～6.0	25CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiNi2A 40CrMnSiMoVA
HTG-1（低氫型）	HGH30	1.6～5.0	焊接已調質的： 25CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiNi2A
HTG-2（低氫型）	HGH41
HTB-3（低氫型）	H1Cr19Ni11Si14A1Ti	1.6～4.0	30CrMnSiA
A507（低氫型）	E1-16-25Mn6N-15		焊接已調質的 30CrMnSiA
A502（鈦鈣型）	E1-16-25Mn6N-16

注：“HT”——航空焊條、“J”——結構鋼焊條、“G”——高溫合金焊條、“A”——不銹鋼焊條及A5××焊條——焊縫中的鉻的質量分數（含鉻量）為16%，鎳的質量分數（含鎳量）為25%。