低合金结构钢的焊接性分析

低合金结构钢含有一定量的合金元素，其焊接性与碳钢有所差别，主要表现为焊接热影响区达到组织与性能的变化，对焊接热输入较敏感，热影响区淬硬倾向增大，对氢致裂纹敏感性较大，含有碳、氮化合物形成元素的低合金高强度结构钢还存在产生再热裂纹的危险等。只有在掌握了各种低合金高强度结构钢焊接性特点的基础上，才能制定正确的焊接工艺，保证低合金高强度结构钢的焊接质量。

1.焊接热影响区的淬硬倾向

在焊接冷却的过程中，热影响区易出现低塑性的脆硬组织，使硬度明显地升高，塑性、韧性降低，低塑性的脆硬组织在焊缝含氢量较高和接头焊接应力较大时，易产生裂纹。

决定钢材焊接热影响区淬硬倾向的一个主要因素是钢材的碳当量。碳当量越高，则钢材的淬硬程度越厉害。决定钢材淬硬倾向的另一个主要因素是冷却速度，即800～500℃的冷却速度（即t₈/5）。冷却速度越大，热影响区淬硬程度越厉害。

焊接接头中热影响区的硬度值最高。一般用热影响区的最高硬度值来衡量淬硬程度的大小。

2.冷裂纹敏感性

低合金高强度结构钢产生的焊接裂纹主要是冷裂纹。有关资料表明，低合金高强度结构钢（简称高强钢）在焊接中产生的裂纹90%属于冷裂纹。因此，在焊接时应对冷裂纹问题予以极大的重视。随着低合金高强度结构钢的强度级别提高，淬硬倾向增大，冷裂纹敏感性也增大。

产生冷裂纹的因素是：

1）焊缝及热影响区的含氢量。氢对低合金高强度结构钢的焊接产生裂纹影响很大。当焊缝冷却时，奥氏体向铁素体转变，氢的溶解度急剧减小，氢向热影响区扩散，当热影响区的含氢量达到饱和时，就容易产生裂纹。低合金高强度结构钢的焊接，尤其是调质钢焊接时，应保持低氢状态，其焊接坡口及两侧应严格清除水、油、锈及其他污物，焊丝应严格脱脂、除锈，尽量减少氢的来源，以防止产生冷裂纹。冷裂纹一般在焊后焊缝冷却的过程中产生，也可能在焊后数分钟或数天发生，具有延迟的特性（也称为延迟裂纹），可以理解为氢从焊缝金属扩散到热影响区的淬硬区，并达到某一极限值的时间。(www.xing528.com)

2）热影响区的淬硬程度。热影响区的淬硬组织马氏体，由于氢的作用而脆化，因而淬硬程度越大，冷裂倾向越大。

3）结构的刚度大、拘束应力越大，产生焊接冷裂纹的倾向也越大。

4）在定位焊时，由于焊缝冷却速度快，更容易出现冷裂纹。焊接低合金高强度结构钢时更应该予以重视。

3.其他

1）某些低合金高强度结构钢焊接时，还有热裂倾向，主要是S元素在晶间形成低熔点的硫化物及其共晶体而引起。

2）再热裂倾向。当焊接厚壁压力容器等结构件时，焊后进行消除应力热处理。对于含有Cr、Mo、V、Ti、Nb等合金元素的低合金高强度结构钢，在热处理过程中，在热影响区产生晶间裂纹，不仅发生在热处理的过程中，也可能发生在焊后再次高温加热的过程中。

3）层状撕裂。在大型厚板结构件中，特别是T形焊接接头及角焊缝焊接时，由于母材轧制过程中产生层状偏析、各向异性等缺陷，在热影响区，或在远离焊缝的母材中产生与钢板表面成梯形平行的裂纹（称为层状撕裂）。低合金高强度结构钢大厚度钢板的角焊缝焊接时，应注意防止层状撕裂的产生。