淺析40Cr與Q345鋼材間的焊接工藝

賈學(xué)菊 劉盼 賈學(xué)敏

摘? 要：40Cr與Q345的焊接日益增多，本文列舉了幾種焊接方法來解決40Cr與Q345焊接中易出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，探討幾種焊接方法的優(yōu)缺點，以期為焊接應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：40Cr;Q345;焊接;預(yù)熱;裂紋;緩冷

中圖分類號：TG44? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

1簡介

隨著焊接技術(shù)水平的不斷提高，很多以前不采用焊接結(jié)構(gòu)的部件選用了焊接結(jié)構(gòu)，以使其達(dá)到提高效率、節(jié)約成本的目的。目前機(jī)械產(chǎn)品中銷軸類為了節(jié)省材料及加工量，通常也采用兩種材料焊接成型的方式來代替單一材料進(jìn)行加工，由于40Cr的焊接性能差，因此兩種材料間的焊接也比較困難，因此所采用的焊接工藝尤為重要，否則及易產(chǎn)生焊接裂紋。本文對40Cr材質(zhì)與Q345材質(zhì)間的焊接問題進(jìn)行探討，以期降低焊接裂縫產(chǎn)生的概率。

2 40Cr與Q345的化學(xué)成分及機(jī)械性能

兩種材料的化學(xué)成分及機(jī)械性能。40Cr的化學(xué)成分及機(jī)械性能見表1、表2;Q345的化學(xué)成分及機(jī)械性能見表3、表4。

40Cr為中碳鋼，碳含量較高，同時含有較多的合金元素以保證鋼的淬透性，這就造成了其焊接熱影響區(qū)極易產(chǎn)生硬脆的馬氏體，因此對氫致冷裂紋的敏感性很大，焊接時，為了防止氫致冷裂紋的產(chǎn)生，除了盡量采用低氫或超低氫材料和焊接工藝外，通常應(yīng)采用焊前預(yù)熱和焊后及時熱處理。又由于其碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固時，固液溫度區(qū)間大，結(jié)晶偏析傾向大，因而焊接時具有較大的熱裂紋傾向，為了防止產(chǎn)生熱裂紋，要求采用低碳、低硫、磷的焊接材料。Q345為低合金高強(qiáng)度鋼，碳含量控制在0.2%以下，其具有良好的焊接性能。但由于為了保證其具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，添加了適量的合金元素，如果焊接過程中工藝不當(dāng)，也存在著焊接熱影響區(qū)脆化、熱應(yīng)變脆化及產(chǎn)生焊接裂紋（氫致裂紋、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂）的危險[1]。

3 40Cr與Q345間采用過的焊接方法

40Cr與Q345間的焊接按照低強(qiáng)匹配的原則，可以選用焊接Q345的焊材[2]。采用氣保焊的焊接方式。

焊接我們以前采用過三種方法。

方法一：

采用不銹鋼焊絲打底，普通焊絲蓋面方法焊接。

（1）不銹鋼焊絲ER308LT1-1（φ1.2），蓋面焊絲ER50-6（φ1.2）。

（2）采用CO2氣保焊焊接，焊接電流240±20A，電壓28±2V，焊速為300～400mm/min。

（3）焊接時打底焊偏向40Cr處，將其全部覆蓋，不需預(yù)熱。焊后仔細(xì)檢查，出現(xiàn)裂紋處用砂輪將裂紋完全打磨掉后再焊接。

（4）采用ER50-6焊絲焊接時，采用多層多道焊，道間溫度控制在80～200℃。焊后用石棉布覆蓋緩冷。

方法二：

（1）全部采用不銹鋼焊絲進(jìn)行焊接。采用多層多道焊，焊接參數(shù)同上。

（2）打底焊后必須檢查焊縫裂紋，出現(xiàn)裂紋處用砂輪將裂紋完全打磨掉后再焊接。

方法三：

全部采用普通氣保焊絲ER50-6，焊前預(yù)熱200～250℃，采用多層多道焊，焊接參數(shù)同上。道間溫度控制在80～200℃。焊后用石棉布覆蓋緩冷。

這三種方法中，用到了兩種氣保焊絲，一種是低合金鋼焊絲，一種是不銹鋼焊絲，低合金鋼焊絲的化學(xué)成分及主要力學(xué)性能見表5、表6，不銹鋼焊絲的化學(xué)成分及主要力學(xué)性能見表7、表8。

兩種焊絲相比，焊后都能滿足兩種材質(zhì)間焊接的要求，對比而言，不銹鋼焊絲抗裂性要優(yōu)于合金鋼焊絲，且焊前可以不預(yù)熱。但不銹鋼焊絲成本高出很多。第三種方法成本低，但不易操作，對焊接過程要求嚴(yán)格，否則易產(chǎn)生裂紋;第二種方法焊接方便但成本高;第一種方法結(jié)合了后兩種方法，相當(dāng)于用不銹鋼焊絲做了過渡層，然后再選用價格便宜又能滿足要求的合金鋼焊絲，是選用最多的一種焊接方法。

4 40Cr與Q345間新的焊接方法

現(xiàn)介紹一種新的焊接工藝，已通過焊接工藝評定，得到了合格的焊接接頭，是一種實用的焊接工藝方法。此方法也是采用CO2氣保焊，按上面方法三，只是焊絲ER50-6更換為ER55-D2-Ti（THQ-60D），此焊絲的化學(xué)成分及主要力學(xué)性能見表9、表10。

ER55-D2-Ti中相比ER50-6焊絲，合金元素中增加了Mo和Ti改善了焊接性能：Mo能使鋼的內(nèi)部組織晶粒細(xì)化，含Mo小于0.6%時，能夠增加鋼的塑性，減少發(fā)作裂紋的傾向;Ti是鋼中強(qiáng)脫氧劑，它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒，降低時效敏感性和冷脆性，能夠改善焊接性能。這兩種合金元素的增加及焊絲中含碳量的降低，都使ER55-D2-Ti焊絲的焊接性能增加，抗裂性要比ER50-6的抗裂性好，焊后不易出現(xiàn)裂紋。

5總結(jié)

用ER55-D2-Ti焊絲代替ER50-6焊絲進(jìn)行40Cr與Q345材料間的焊接，在廠內(nèi)實踐過程中，也得到了充分的認(rèn)證。是一種切實可行的焊接方法。

不管哪種焊接方法，都要嚴(yán)格控制焊前、焊中、焊后的各個環(huán)節(jié)，才能得到一個合格的焊接接頭。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編.《焊接手冊》第2卷，材料的焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 張子榮，時煒編，著.《簡明焊接材料選用手冊》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

收稿日期：2019-08-15

作者簡介：賈學(xué)菊（1975—），女，河北秦皇島人，本科，工程師，研究方向：工程機(jī)械。

Discussion on Welding Technology of Between 40Cr and Q345

JIA Xueju，LIU Pan，JIA Xuemin

（Qinhuangdao Tianye Tolian Heavy Industry & Technology Co.，Ltd.，Qinhuangdao Hebei? 066004）

Abstract：The welding of 40Cr and Q345 is increasing day by day. This paper lists several welding methods to solve the crack phenomenon in 40Cr and Q345 welding， and discusses the advantages and disadvantages of several welding methods，In order to provide reference for welding application.

Keywords：40Cr; Q345; Welding ;Preheat; Crack; Slow cooling