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q355nhb耐候钢中的碳有什么作用?

作者: 发布于:2019/7/10 15:54:19 点击量:

q355nhb耐候钢的碳当量公式及其在焊接中的应用

钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算,可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低,这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。

50年代初,当时钢的强化主要采用碳锰,在预测钢的焊接性时,应用较广泛的碳当量公式主要有国际焊接学会(IIW)所推荐的公式和日本JIS标准规定的公式。

60年代以后,人们为改进钢的性能和焊接性,大力发展了低碳微量多合金之类的低合金高强度钢,同时又提出了许多新的碳当量计算公式。

由于各国所采用的试验方法和q355nhb耐候钢的合金体系不尽相同,所以应搞清楚各国所使用的碳当量公式的来源、用途及应用范围等,以免应用不当。

国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW):

[1]CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)

(1)(式中的元素符号均表示该元素的质量分数,下同。)

该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb=500-900MPa。当板厚小于20mm,CE(IIW)<0.40%时,q355nhb耐候钢淬硬倾向不大,焊接性良好,不需预热;CE(IIW)=0.40%-0.60%,特别当大于0.5%时,q355nhb耐候钢易于淬硬,焊接前需预热。

2日本推荐的碳当量公式

2.1日本JIS和WES标准规定的碳当量公式:

[2]Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)(2)该式主要适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb=500-1000MPa)。

当板厚小于25mm,手工焊线能量为17kJ/cm时,确定的预热温度大致如下:

q355nhb耐候钢σb=500MPa,Ceq(JIS)≈0.46%,不预热

σb=600MPa,Ceq(JIS)≈0.52%,预热75℃

σb=700MPa,Ceq(JIS)≈0.52%,预热100℃

σb=800MPa,Ceq(JIS)≈0.62%,预热150℃

(1)、(2)式均适用于含碳量偏高的钢种(C≥0.18%),即C≤0.20%;Si≤0.55%;Mn≤1.5%;Cu≤0.50%;Ni≤2.5%;Cr≤1.25%;Mo≤0.70%;V≤0.1%;B≤0.006%。

2.2Pcm公式

日本伊藤等人进行了大量试验后,提出了冷裂敏感指数(Pcm)的计算公式:Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+

Mo/15+V/10+5B(%)

(3)该式适用于C=0.07%-0.22%,σb=400-1000MPa的低合金高强度钢。

适用化学成分范围:C0.07%-0.22%;Si0-0.60%;Mn0.40%-1.40%;Cu0-0.50%;Ni0-1.20%;Cr0-1.20%;Mo0-0.70%;V0-0.12%;Nb0-0.04%;Ti0-0.05%;B0-0.005%。

伊藤等又根据Pcm、板厚h或拘束度(R),建立了冷裂敏感性(Pw)、冷裂敏感指数(Pcm)及防止冷裂所需要的预热温度的计算公式:

Pw=Pcm+[H]/60+h/600(3-1)

或Pw=Pcm+[H]/60+R/40000(3-2)

式中,[H]熔敷金属中扩散氢含量(ml/100g,甘油法)

R接缝拉伸拘束度(kg/mm.mm)

h板厚(mm)

Pcm冷裂敏感指数

当Pw>0时,即有产生裂纹的可能性。

利用(3-1)、(3-2)两公式可以计算出无裂纹焊缝所需预热温度:

T0=1440Pw-392(℃)

(3-1)、(3-2)两式适用条件:扩散氢含量[H]为1.0-5.0ml/100g;板厚为19-50mm;线能量为17-30kJ/cm;化学成分范围同(3)式。

(3-1)、(3-2)两式不仅考虑了钢中化学成分的影响,还考虑到钢板厚度或拘束度,以及熔敷金属中含氢量,利用这两式可以计算出防止冷裂纹所需的预热温度。

3.3新日铁的碳当量公式

日本新日铁公司近年来为适应工程需要提出的新的碳当量公式:[5-6]CE=C+A(C){Si/24+Mn/16+Cu/15+

Ni/20+(Cr+Mo+V+Nb)/5+5B}(%)

(4)该CE公式是新日铁公司近年提出的,适用于w(C)为0.034%-0.254%的钢种,是目前应用较广、精度较高的碳当量公式。

式中,A(C)碳的适用系数

A(C)=0.75+0.25tgh[20(C-0.12)]

A(C)与钢中含碳量的关系见表1。

表1A(C)与钢中含碳量的关系

w(C)/%00.080.120.160.200.26

A(C)0.500.5840.7540.9160.980.99


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