新型鏈輪材料NK02與42CrMo異種鋼焊接性研究

【摘要】NK02是我公司近年來新開發(fā)的新型鏈輪材料。異種鋼NK02與42CrMo之間的焊接采用HS-70焊絲，做了斜Y形坡口焊接裂紋試驗和焊接接頭試驗，實驗證明，該實驗參數(shù)情況下異種鋼NK02與42CrMo之間的焊接接頭強度較高，沖擊韌性偏低，塑性較差。

【關(guān)鍵詞】NK02；異種鋼；焊接性

1、概述

NK02是我公司近年來新開發(fā)的新型鏈輪材料，該材料以其非常高的耐磨性和較高的強度、韌性用于我公司的鏈輪產(chǎn)品中。經(jīng)過實踐證明，NK02材料用于制作煤炭運輸設(shè)備的鏈輪，其耐磨性已經(jīng)達到國際先進水平。

隨著我公司煤機產(chǎn)品的重型化和在市場上所占份額日趨增長，我公司在鏈輪產(chǎn)品制造上已形成一定的規(guī)模和數(shù)量，其焊接技術(shù)也比較成熟。42CrMo等鏈輪材料公司在結(jié)構(gòu)件焊接產(chǎn)品中已有成熟的應用，但是對于新型鏈輪材料NK02與42CrMo異種鋼之間的焊接工藝性評定在公司內(nèi)部還是一個空白。因此為了填補這個空白和為了更好更全面的了解NK02材料的焊接性能，所以對NK02鏈輪材料的異種鋼焊接性進行了工藝性評定和研究。

2、試驗材料、設(shè)備及方法

2.1試驗材料

由表1可知：NK02與42CrMo的錳硫比較高，焊接熱裂紋傾向較小；而其冷裂敏感指數(shù)、碳當量都比較高，所以兩種材料的焊接冷裂紋傾向都比較大。

2.2試驗設(shè)備

1）焊接設(shè)備：松下水冷焊機 YD-400GE型

2）預熱保溫設(shè)備：上海試驗儀器總廠干燥箱 101-1型

3）其它設(shè)備：立式銑床、線切割機、拉伸試驗機、沖擊試驗機等

2.3 母材坡口形式設(shè)計

根據(jù)鏈輪板厚尺寸設(shè)計以下兩種坡口形式進行試驗：

1）雙V型坡口帶鈍邊（見圖1）

2）雙U型坡口帶鈍邊（見圖2）

2.4試驗方法及焊接參數(shù)

1）斜Y形坡口焊接裂紋試驗：對鏈輪材料NK02、42CrMo進行異種材料之間的冷裂敏感性試驗，為確定材料預熱溫度提供參考。

焊接參數(shù)：U：27-29V；I：260-270A；V：約30cm/min

2）焊接接頭試驗：根據(jù)斜Y形坡口焊接裂紋試驗結(jié)果等因素確定的焊接預熱溫度，及根據(jù)鏈輪板厚尺寸設(shè)計接頭坡口形式，進行焊接接頭試驗，并進行焊接接頭拉伸、沖擊試驗。

焊接參數(shù)（見表3）。

3、試驗結(jié)果

3.1斜Y形坡口焊接裂紋試驗

由表2得知：預熱溫度124℃、178℃試驗結(jié)果都不理想，而200℃以上的預熱溫度和焊后處理措施能夠滿足要求。

3.2焊接接頭試驗

1）試驗分組情況及焊接參數(shù)設(shè)置：

根據(jù)坡口形式，焊接接頭試驗分為兩組，預熱溫度、焊接參數(shù)及后熱要求見表3。

2）拉伸試驗結(jié)果記錄：

3）沖擊試驗結(jié)果記錄：

3）焊接接頭晶相

圖3、圖4對比結(jié)果：基材NK02與焊材的熔合比基材42CrMo與焊材的熔合差

4、結(jié)論

通過異種鋼NK02與42CrMo在試驗焊接工藝參數(shù)下進行的斜Y形坡口焊接裂紋試驗和焊接接頭試驗證明：

1）自編號為1、2的試驗結(jié)果得知，雙面V型和U型坡口對試驗的結(jié)果影響不大（見表5）；

2）焊接接頭強度較高，但塑性較差（見表4）；

3）焊縫區(qū)沖擊性能較好，融合區(qū)、熱影響區(qū)性能不穩(wěn)定并且偏低（見表5）；

4）基材NK02與焊材的焊接熔合比基材42CrMo與焊材的熔合差（見圖3、圖4）；

5）NK02與42CrMo側(cè)熱影響區(qū)均表現(xiàn)為淬硬組織回火馬氏體，NK02側(cè)比42CrMo側(cè)回火馬氏體細小些（見圖5、圖6）；

6）異種鋼NK02與42CrMo焊接冷裂紋傾向大，需要較高的預熱溫度（≥200℃）和嚴格焊后熱處理工藝（焊后消氫處理）。

總結(jié)

異種鋼NK02與42CrMo焊接熱影響區(qū)淬硬傾向大，冷裂傾向高，焊接接頭強度較高，沖擊韌性偏低，塑性較差。

異種鋼NK02與42CrMo焊接接頭可以用作靜載荷剛性聯(lián)接件；若用于沖擊載荷較大的聯(lián)接件，必須嚴格控制其焊接工藝，預防焊接接頭淬硬組織和冷裂紋的產(chǎn)生，必要時應進行焊接工藝的使用性驗證。