15CrMo 钢与16Mn钢焊接工艺设计说明书

指导教师：xx

学生：xx

（xx大学机械与材料学院）

摘要：本文通过分析15CrMo 钢与16Mn钢的化学成份和及其相关性能，对所给材料的焊接性能进行了重点分析。15CrMo 钢与16Mn钢对接采用的接头形式为平板焊缝对接接头，所选用的焊接方法为手工电弧焊。根据有关的数据依据，制定了合理的焊接工艺，并分析工艺的合理性，同时还阐述了焊接前的准备工作、焊接中的注意事项以及焊后的检验处理工作以保证获得质量好的焊缝。

关键字：15CrMo钢与16Mn钢；焊接性能；焊接工艺；焊后检验

1.母材成分和焊接性分析

待焊母材为15CrMo钢与16Mn钢两个，规格：—6×100×300，平板对接。

1.1 化学成分及基本性能

表1 15CrMo钢的化学成分质量分数（GB/T 3077-1988)

化学成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo
15CrMo钢	0.12～0.18	0.17～0.37	0.40～0.70	≤0.035	≤0.035	0.80～1.10	≤0.030	≤0.030	0.40～0.55

15CrMo钢热处理规范及金相组织：热处理规范：淬火900℃,空冷;回火650℃,空冷，金相组织：铁素体+珠光体+少量贝氏体　

表2 15CrMo钢的室温力学性能（GB/T 3077-1988）

钢种	抗拉强度 σb (MPa)	屈服强度 σs (MPa)	冲击功Akv (J)	硬度（HB）	伸长率 (%)
15CrMo钢	≥440(45)	≥295(30)	94	179	280

表3 16Mn钢的化学成分质量分数（GB/T1591－1988)

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化学成分	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu
15CrMo钢	0.13～0.19	0.20～0.60	1.20～1.60	≤0.030	≤0.030	≤0.030	≤0.30	≤0.25

16Mn钢主要特性:综合性能好，低温性能好，冷冲压性能，焊接性能和可切削性能好。热处理：控轧，正火等等。

表4 16Mn钢的室温力学性能（GB/T1591－1988）

钢种	抗拉强度 σb (MPa)	屈服强度 σs (MPa)	冲击功Akv (J)	硬度 (HB)
16Mn钢	450～600	≥275	ccenter≥31	121～178

1.2 母材焊接性分析

1.2.1 碳当量分析

按照国际焊接学会推荐的碳当量公式算得15CrMo的碳当量为：

0.15+0.6/6+1.3/5+0.06/15 ≈0.51

按照国际焊接学会推荐的碳当量公式算得16Mn钢的碳当量为：

0.16+1.4/6+0.03/5+0.25/15 ≈0.41

15CrMo钢与16Mn钢具有优良的焊接性，焊接时要焊前不需要预热，也不需要进行焊后热处理.。

1.2.2 焊接时存在的问题

电梯砝码●焊接裂纹敏感性 16Mn钢属于热轧钢与正火钢，15CrMo钢属于珠光体耐热钢，焊接时主要考虑16Mn钢的焊接性能热裂纹敏感性 16Mn钢，含碳量较低，含Mn量又较高，因而w(Mn)/w(S)较高，具有良好的抗热裂纹能力。焊接热轧钢16Mn快冷时会出现少量的铁素体，珠光体，贝氏体和大量的马氏体，脆硬倾向比低碳钢稍大，其冷裂倾向也比低碳钢稍大，15CrMo钢对再热裂纹较为敏感

●过热区的脆化 16Mn钢中当碳的质量分数偏于下限（<0.12％）时，脆化一般是由于过热区晶粒粗化而形成魏氏组织造成的，当碳含量较高时，除了由于形成魏氏组织而脆化外，在发生偏析等情况下还可能出现由于形成高碳马氏体组织而引起的脆化。

●再热裂纹在为加强淬透性和抗回火性而加入一些合金元素中，大多是属于能引起再热裂纹的元素，15CrMo钢有一定的再热裂纹倾向，过热区的粗晶加剧了再热裂纹的敏感性，焊缝厚度方向外层区域存在较大的残余拉应力，会导致该区域再热裂纹的产生。

2 焊接方法选择

15CrMo 钢与16Mn钢对焊接方法没有什么特殊要求，一般的焊条电弧焊，TIG焊，MIG焊，埋弧焊，电渣焊，压焊等方法均可采用，这里选用手工电弧焊（SMAW）。

3 焊接工艺参数

在焊接过程中，每一项参数都直接影响焊接质量，而且各参数之间又相互影响，相互制约。为了获得优质的焊缝，除了注意各焊接参数对焊缝成形和焊接过程的影响外，还必须考虑各参数的综合影响，即各项参数合理匹配。

15CrMo 钢与16Mn钢的手工电弧焊接参数主要有焊接电流种类，焊条直径，电弧电压，焊接速度，焊接层数，焊条和电源。具体数据见表3

表 3 5CrMo 钢与16Mn钢的手工电弧焊接工艺参数

板厚/mm	焊接位置	焊道层数	第一层焊缝焊接电流/A	第一层焊缝焊条直径/mm	焊接速度/（m/h）	封底焊缝焊条直径/mm	封底焊缝焊接电流/mm	电弧电压/V
6	平	1	180-210	4.0	6-8	3.2	100-130	16-25
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