1、201O年lO月 材料开发与应用 69 文章编号：10031545(2010)05-0069-05 45钢与40Cr钢焊接工艺研究 王晓贞 ，田刚领 ，郑志帅 ，朱超峰 (1河南平高电气股份有限公司，河南平顶山461700；2河南平高东芝高压开关有限公司河南平顶山461700) 摘要：本文着重介绍了45钢与40Cr钢的焊接特点，焊接工艺的选择，试验条件及所采用的焊接工艺，并对 试验结果进行了分析，表明45钢与40Cr钢选择合理的焊接工艺和方法，对焊后的接头性能相当于45钢退火 状态下的机械性能，能够用于公司的批量焊接生产。 关键词：焊接；焊接工艺；残余应力；裂纹敏感性 中图分类号：TQ 457
2、11 文献标识码：A 由于异种钢的物理性能和化学成分存在差 异，而使异种钢焊接的焊接接头性能变差，45钢与 40Cr钢焊接时在焊缝与45钢母材之间往往会存 在一个马氏体组织的熔合区，该区韧性较低，是一 个高硬度高脆性的区域，是导致构件失效破坏的 薄弱区，它会降低焊接结构的使用可靠性。 1 45钢与40Cr钢物化性能分析 由表1、表2可以看出45钢、40Cr钢含碳量 均较高，并含其它合金元素，钢的淬硬倾向大，并 且其机械性能也有很大的差异。 表1 45钢和40Cr钢的化学成分(W) 2 45钢与40Cr钢焊前分析 40Cr与45钢的含碳量较高，焊接性较差，焊 接工艺复杂，焊接过程中易产生焊接冷裂
3、纹。为 了提高抗裂性，宜采用低氢型焊丝(条)，并采用 焊前预热和焊后及时热处理。由于含碳量高，含 合金元素多，焊缝凝固结晶时，结晶温度区间大， 偏析倾向也大，因而焊接时具有较大的热裂纹敏 感性。为了防止产生热裂纹，要求采用低碳焊丝 (条)，在焊接工艺上应注意填满弧坑。低合金超 强钢还具有应力开裂敏感性，这种应力开裂常发 收稿日期：20100527 作者简介：王晓贞，1976年生，女，长期从事焊接材料和焊接工艺研究工作。Email：hnpdswxz163eom。 田刚领，1977年生，男，工程师，长期从事高压六氟化硫断路器和GIS的研究开发。Email：tianglpinggaoeom。 7O
4、材料开发与应用 2010年l0月 生在水或高湿度空气等弱腐蚀介质中。为了降 低焊接接头的应力腐蚀开裂，应采用热量集中的 焊接方法和小的焊接线能量，并注意避免焊件表 面的焊接缺陷和划伤。 3 45钢与40Cr钢焊接工艺的选择 31试验件的选择 本文作者结合公司的实际情况和材料库存， 采用了 5 X 8的40Cr管与 58的45钢管 进行焊接。 32焊接方法和线能量的选择 大部分焊接方法都可以用于异种钢的焊接， 在选择焊接方法时既要考虑满足异种钢焊接的 质量要求，又要尽可能考虑效率和经济效益。在 一般生产条件下，手工电弧焊使用最方便，由为 焊条和种类便于选择，适应性强，可以根据不同 的异种钢组合，
5、确定适用的焊条。采用小的线能 量焊接有利于减少晶粒淬火区的高温停留时间， 降低奥氏体的过热长晶和稳定性，从而降低淬火 区的脆化程度，采用小线能量还有利于缩小软化 区，降低软化程度。在焊接的同时采用焊前预热 和焊后热处理还能提高焊接接头的抗冷裂性 能 J，改善淬火区的组织性能。 33焊接材料的选择 正确选择焊接材料是异种钢焊接的关键，接 头质量和性能与焊接材料关系十分密切，异种钢 焊接时焊缝和熔合区因合金材料被稀释和碳迁 移等因素的影响存在着一个过渡区段，此区段不 但化学成分和金相组织不均匀，而且物理性能也 发生了变化，为确保焊缝金属的韧性、塑性和强 度，提高焊缝的抗裂性，应采用低氢低碳合金焊
6、接材料；要保证不产生冷裂纹、热裂纹，尽量降低 焊缝硫、磷等杂质的含量一 ，对于焊后热处理的 构件，焊缝金属中的合金成分应与基体金属相 近。还应用根据焊缝受力情况，对焊缝性能的要 求及焊后的处理等情况，选择合适的焊接材料。 34工艺参数的确定 为降低熔合比，焊接时采用小直径焊条。在 可能的情况下，应尽量使用低电流、高电压并快 速焊接。 4试验条件及焊接工艺 41试验条件 焊机：ZX5直流焊机。 焊接材料： 32 J507(又称E5015)焊条，焊 前烘干350400 oC。 焊件材料：45钢与40Cr钢。 焊件尺寸及坡口型式：6458，坡1：3角度7O 度，钝边1mm，间隙2mm，详见图1。 4
7、5 放大40Cr 放大 ， ， 图1焊件尺寸及坡口型式 42焊接工艺 采用大坡口，细焊丝，小电流、快速度、多层 焊工艺。采用手工电弧焊；焊接材料：E5015 (J507)；不预热，焊接后不回火。具体见焊接工 艺参数表3。 表3焊接工艺参数 第25卷第5期 王晓贞等：45钢与40Cr钢：晖接工艺研究 7l 5 焊后试件试验结果 51 焊后试件 焊后试件见图2。 图2焊后试件 52焊接试验结果及分析 521 X射线探伤 用x射线进行探伤，确定焊缝为I级。 52 2 机械性能 对于异种钢焊接，要求焊接接头的抗拉强度 不低于两种母材中抗拉强度较低材料的最低值 允许值；背弯、面弯弯头直径为4倍板厚，弯曲
8、 180度，应无裂纹或小于长度3mm的微裂纹视为 合格。经过对焊接接头检测，认定机械性能合 格，具体见表4和表5。 表4焊接接头拉伸试验结果 图3机械性能试验后试件 (注：表中“m”代表面弯试样，“b”代表背弯试样。) 6 结束语 采用大坡口，细焊丝，小电流、快速焊、多层 焊工艺，使用J5O7(E5015)焊条并用手工电弧焊 焊接45钢与40Cr钢，对焊后的接头性能相当于 45钢退火状态下的机械性能，能够用于公司的批 量焊接生产。 参考文献： I邓楚平45钢、4OCt钢调质热处理新工艺研究 J湖南有色金属，2004(6)：3335 2吴宗泽机械设计手册M北京：机械工业出版 社，2005 (下转
9、第77页) 第25卷第5期 付自来：熔体发泡法泡沫铝的加工特性 77 较小进给量加工工艺。 (4)整形加工在合适吨位的液压机上进行效 果较好。 (5)泡沫铝的机加工方法要选择合适的装卡 面与加持力，采用尽可能小的进给量及较高的加 工速度。 (6)泡沫铝的曲面加工要根据曲率大小选择 是否加热。 (7)泡沫铝的连接可采用螺栓、螺钉及胶黏剂 连接，泡沫铝复合板的加工可采用环氧树脂胶接。 (8)通过合适的清洗方法可使泡沫铝表面色 泽一致；通过表面抛光可使泡沫铝表面光滑平 整。采用表面喷塑的方法可给泡沫铝表面着染 成任意颜色。 总之根据泡沫铝的特点，选用合适的加工方 法可对泡沫铝进行方便的加工及安装。
10、参考文献： 1 张迎元，新型绿色环保声学材料一PML-725泡沫铝 J声学工程，2009(2)：45 2 奥HP蒂吉斯切，B克雷兹特主编，左孝青， 周芸译，多孔泡沫金属M北京：化学工业出版 社，20048，61 3王月，王政红，付自来，新型船用吸声材料泡沫铝 J中国造船，2002，43(4)：6367 The Machining Characteristic of Melt foamed Aluminum FU Zilai (Luoyang Ship Material Research Institute，Luoyang 471039，China) Abstract：It is difficu
11、lt tO machine foamed aluminum，especially the large ones for its special structureIn this paper the structure of melt foamed aluminum is introduced and the machining experences are reviewed covering cutting，shaping，joining and sur- face fIeafment Keywords：Melt foaming；Foamed aluminum；Ingot；Cut；Joinin
12、g；Surface machining (编辑：张迎元) (上接第71页) Research on lding Process Of 45 Steel and 40 Cr Steel WANG Xaozhen ，TIAN Gangling ，ZHENG Z shuai ，ZHU Chao- fen (1Henan Pinggao Electric Co，Ltd，Pingdingshan 467001，China； 2Henan Pinggao Toshiba High Voltage Switchgear Co，Ltd，Pingdingshan 467001，China) Abstract：I
13、n this paper the welding characteristic，welding process，testing condition of 45 and 40Cr steel are introducedThe test result indicates that the welding process and method adopted is appropriate to be welding of dissimilar steels 45 and 40 CrThe performance of the butt welded joint of these two steels is e(1llivalent to the mechanical properties of 45 steel at annealed state and the welding procedure，van be used for production in batches Keywords：Welding；Welding technology；Test conditions；Residual stress；Crack sensitivity (编辑：张迎元)
