为了降低结构自重、提高承载能力,低合金高强度钢在工矿机械上的应用越来越受重视。近年来屈服强度> 800MPa超高强度钢在国内的工程机械上被普遍采用,以满足工程机械向大型化、轻量化、高效能化方向发展的需求。目前国内普遍使用的超高强钢系列主要有:HQ系列(鞍钢)、DILLINGER系列(德国)、SUM-ITEN系列(日本住友金属)、JFE -HITEN系列(日本JFE)、WELDOX系列(瑞典SSAB公司)等。由于超高强钢合ζ　金系统复杂、淬硬性较大,焊接时容易产生冷裂纹;此外超高强钢强度级别高,焊接过程中容易导致●包括焊接热影响区在内的焊接接头脆化。因此防止焊接冷裂纹产生、确保焊接接头具有优良的力学性能是该系列钢材的焊接技术关键。
1.焊接材料的选择和匹配
 
  超高强度钢由于强度提高,钢材塑性、韧性相应下∩降。如果仍采用等强原则,选用高组配的焊接◥接头,焊缝的韧性不容易保证,将可能导致由于焊缝金属韧性不足引起低应力脆性破坏。因此高强钢焊接应采用等韧性原则,选择焊缝韧性不低↘于基体金属的低组配焊接接头比较合理。采用低强的焊缝金属并不总是意味着焊接→接头的强度一定低于母材。根据多年来的焊接接头力学性能试验经验,只要焊缝金属的强度不低于卐母材的87%,仍可保证接头与母材等强。

 当焊接※较厚的超高强度钢板材时,在焊缝的不同部位应匹配不同强度级ξ别的焊接材料。即:根部焊道采用低强度焊材打底,填充与盖面焊道采用高强度焊材;对角焊而言通∏常采用低强焊材。选用低强焊接材料比选择高强焊接材料的优点在于:焊缝金属的塑韧性储备大、焊接接头『延伸性能好,使接头产生裂纹的可能性减小。

  超高强钢焊接时应选用超低氢焊接材料,熔敷金属〓的含氢量应不超过5 ml/100 g(水银法),以尽量减少焊︽接过程中由焊接材料带入ω焊接接头的氢含量。同时为了避免吸潮,焊〓接材料应根据规定进行储存,使用前按要求重新烘焙。

  2.预热温度的确定

  实际焊接过程中应特别☉重视对超高强度钢对接焊缝和根部焊◆道的预热。钢板越厚,预热的必要性越大。预热温度与钢板的当量板厚相关,此外,预热温度应根据实际↑情况进行相应调整:

  (1)如果环境湿度大或温度低于5℃ ,则预热温度应再增加25℃ ;如果工〒件属刚性固定,预热温度『也应相应增加;

  (2)在当量板厚小于极限值,工件温度低于5℃或空气湿度大于65%时,应将工件预热至50～ 80℃。

  3.焊接热输入控制

  焊接热输入量的变化将改变焊※接冷却速度,从而影响焊缝金属及热影响区的组织组成,并最终影响焊接接头的力学性能及抗裂性。为了避免超高强钢焊接时产生焊接冷裂纹和焊缝热影响〖区韧性的降低,必须严格控制焊接热输入量,控制焊接冷却速度以得到理想的焊缝及焊接热影♀响区金相组织。冷却时间t8 /5是决定焊后超强钢的性能和焊接接头性能的一个重要参数,冷却时间主要取决于焊接热输入、预热ぷ或层间温度。为了确保超强钢的性能不会因为焊接过程中过大的热输入量而削弱,必须对冷却时间设定【上限;另一方面,如果冷却太快,会造成热影响区产生脆硬组织,并且阻止氢的排除,导致冷裂纹的产◤生,所以也必须对冷却时间的下限进行设定。

  根据各种超强钢的不同特性,确定合理的冷却时间,这样在保证焊接热影响区性能的同时也能够有效阻止冷裂纹的出现,从而确保焊接接头的质量。

  4.其它工艺措施

  (1)确保焊接面的清洁和干燥。产生冷裂纹的主要原因是有应力存在的□　焊缝金属中有氢的存在。焊件在组装前应彻底清除坡口表面及附近母材上的氧化皮,铁锈、油污、水分等,直至露出金属光泽并保证清理范围内无裂纹与夹层等缺陷。

  (2)减小构件内应力。采用合理的焊接顺序进行装焊,避免强力组对以减少构¤件的残余应力;焊接组装时应将工件压紧或垫置牢固,以防止因焊接受热而产生附加的应力和变形。

  (3)焊后消氢处理。在焊接完♀成后,立即将焊件后热到150～ 250℃ ,并按每毫米板厚不少于5 min进行恒温处理后缓冷(且总的恒温时间不得小于1 h),确保焊接接头中的残余氢能扩散逸出,减少延迟↙冷裂纹的产生。

  (4)焊后热处理。进行焊后热处理是为了减少焊接残余应力,高强钢焊后一般不进行焊后热处理,热处理会使接头的某些力学性能下降,如:冲击◤韧度等。只有在设计规则有】特殊说明时,方应进行焊后热处理。但应注意其焊后热处理№温度不能超过其调质回火温度。

  5.结论

  超高强度钢结构件制作虽然存在一定的难度,但只要合理地选择焊接方法及工艺参数,加强焊接与制作过程质量的控制,完全能∩制造出高质量的超高强钢结构件。