浅析40Cr与Q345钢材间的焊接工艺

贾学菊 刘盼 贾学敏

摘  要：40Cr與Q345的焊接日益增多，本文列举了几种焊接方法来解决40Cr与Q345焊接中易出现裂纹现象，探讨几种焊接方法的优缺点，以期为焊接应用提供参考。

关键词：40Cr;Q345;焊接;预热;裂纹;缓冷

中图分类号：TG44     文献标识码：A     文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

1简介

随着焊接技术水平的不断提高，很多以前不采用焊接结构的部件选用了焊接结构，以使其达到提高效率、节约成本的目的。目前机械产品中销轴类为了节省材料及加工量，通常也采用两种材料焊接成型的方式来代替单一材料进行加工，由于40Cr的焊接性能差，因此两种材料间的焊接也比较困难，因此所采用的焊接工艺尤为重要，否则及易产生焊接裂纹。本文对40Cr材质与Q345材质间的焊接问题进行探讨，以期降低焊接裂缝产生的概率。

2 40Cr与Q345的化学成分及机械性能

两种材料的化学成分及机械性能。40Cr的化学成分及机械性能见表1、表2;Q345的化学成分及机械性能见表3、表4。

40Cr为中碳钢，碳含量较高，同时含有较多的合金元素以保证钢的淬透性，这就造成了其焊接热影响区极易产生硬脆的马氏体，因此对氢致冷裂纹的敏感性很大，焊接时，为了防止氢致冷裂纹的产生，除了尽量采用低氢或超低氢材料和焊接工艺外，通常应采用焊前预热和焊后及时热处理。又由于其碳及合金元素含量高，焊接熔池凝固时，固液温度区间大，结晶偏析倾向大，因而焊接时具有较大的热裂纹倾向，为了防止产生热裂纹，要求采用低碳、低硫、磷的焊接材料。Q345为低合金高强度钢，碳含量控制在0.2%以下，其具有良好的焊接性能。但由于为了保证其具有优良的综合力学性能，添加了适量的合金元素，如果焊接过程中工艺不当，也存在着焊接热影响区脆化、热应变脆化及产生焊接裂纹（氢致裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂）的危险[1]。

3 40Cr与Q345间采用过的焊接方法

40Cr与Q345间的焊接按照低强匹配的原则，可以选用焊接Q345的焊材[2]。采用气保焊的焊接方式。

焊接我们以前采用过三种方法。

方法一：

采用不锈钢焊丝打底，普通焊丝盖面方法焊接。

（1）不锈钢焊丝ER308LT1-1（φ1.2），盖面焊丝ER50-6（φ1.2）。

（2）采用CO2气保焊焊接，焊接电流240±20A，电压28±2V，焊速为300～400mm/min。

（3）焊接时打底焊偏向40Cr处，将其全部覆盖，不需预热。焊后仔细检查，出现裂纹处用砂轮将裂纹完全打磨掉后再焊接。

（4）采用ER50-6焊丝焊接时，采用多层多道焊，道间温度控制在80～200℃。焊后用石棉布覆盖缓冷。

方法二：

（1）全部采用不锈钢焊丝进行焊接。采用多层多道焊，焊接参数同上。

（2）打底焊后必须检查焊缝裂纹，出现裂纹处用砂轮将裂纹完全打磨掉后再焊接。

方法三：

全部采用普通气保焊丝ER50-6，焊前预热200～250℃，采用多层多道焊，焊接参数同上。道间温度控制在80～200℃。焊后用石棉布覆盖缓冷。

这三种方法中，用到了两种气保焊丝，一种是低合金钢焊丝，一种是不锈钢焊丝，低合金钢焊丝的化学成分及主要力学性能见表5、表6，不锈钢焊丝的化学成分及主要力学性能见表7、表8。

两种焊丝相比，焊后都能满足两种材质间焊接的要求，对比而言，不锈钢焊丝抗裂性要优于合金钢焊丝，且焊前可以不预热。但不锈钢焊丝成本高出很多。第三种方法成本低，但不易操作，对焊接过程要求严格，否则易产生裂纹;第二种方法焊接方便但成本高;第一种方法结合了后两种方法，相当于用不锈钢焊丝做了过渡层，然后再选用价格便宜又能满足要求的合金钢焊丝，是选用最多的一种焊接方法。

4 40Cr与Q345间新的焊接方法

现介绍一种新的焊接工艺，已通过焊接工艺评定，得到了合格的焊接接头，是一种实用的焊接工艺方法。此方法也是采用CO2气保焊，按上面方法三，只是焊丝ER50-6更换为ER55-D2-Ti（THQ-60D），此焊丝的化学成分及主要力学性能见表9、表10。

ER55-D2-Ti中相比ER50-6焊丝，合金元素中增加了Mo和Ti改善了焊接性能：Mo能使钢的内部组织晶粒细化，含Mo小于0.6%时，能够增加钢的塑性，减少发作裂纹的倾向;Ti是钢中强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒，降低时效敏感性和冷脆性，能够改善焊接性能。这两种合金元素的增加及焊丝中含碳量的降低，都使ER55-D2-Ti焊丝的焊接性能增加，抗裂性要比ER50-6的抗裂性好，焊后不易出现裂纹。

5总结

用ER55-D2-Ti焊丝代替ER50-6焊丝进行40Cr与Q345材料间的焊接，在厂内实践过程中，也得到了充分的认证。是一种切实可行的焊接方法。

不管哪种焊接方法，都要严格控制焊前、焊中、焊后的各个环节，才能得到一个合格的焊接接头。

参考文献

[1] 中国机械工程学会焊接学会编.《焊接手册》第2卷，材料的焊接[M].北京：机械工业出版社，2008.

[2] 张子荣，时炜编，著.《简明焊接材料选用手册》[M].北京：机械工业出版社，1999.

收稿日期：2019-08-15

作者简介：贾学菊（1975—），女，河北秦皇岛人，本科，工程师，研究方向：工程机械。

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