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应用广泛,用于制作飞轮、车辆车钩、水压机工作缸、机架、蒸气锤气缸、轴承座、连杆、箱体、曲拐
中碳铸钢,有一定的韧性及塑性,强度和硬度较高,切削性良好,焊接性尚可,铸造性能比低碳钢差.
屈服点ós或屈服强度ó0.2/MPa ≥270
抗拉强度ób/MPa ≥500
伸长率δ (%) ≥18
按合同规定断面收缩率Ψ (%) ≥25
按合同规定冲击吸收功AK/J ≥22
按合同规定冲击韧度aK/(J/cm2)≥35
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270xh-270是踏步宽度270X踏步高度h-踏步宽度270
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元素最高含量(质量分数)(%)
C 0.40
Si 0.50
Mn 0.90
S 0.04
P 0.04
残余元素-残余元素总量不超过1.00%,如需方无要求,残余元素可不进行分析。
Ni 0.30
Cr 0.35
Cu 0.30
Mo 0.20
V 0.05
ZG270-500完全退火又称重结晶退火,一般简称为退火,一般常作为一些不重要铸钢件的结尾热处理,或作为某些工件的开始热处理。完全退火不适用于过共析钢,由于过共析钢完全退火需加热到Acm以上,在缓慢冷却时,渗碳领会沿奥氏体晶界分出,呈网状分布,致使材料脆性增大,给结尾热处理留下危险。是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,取得挨近平衡状况组织的退火工艺。完全退火首要用于亚共析钢,一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材,有时也用于它们的焊接构件。
ZG270-500钢的Ac1为724℃,Ac3为802℃,在760℃退火加热时,组织没有完全奥氏体化,此时的显微组织为奥氏体和铁素体,即铸态一般有些粗晶的块状铁素体和晶内的针状铁素体没有完全溶化而保管下来,已奥氏体化的组织在退火冷却时分解成十分纤细的、等轴的铁素体和网状分布的小块状珠光体。所以在Ac1~Ac3之间退火的温度越低,残留的铸态组织越多,功用也越差,但在Ac1~Ac3之间退火可以消除大有些铸造应力。
淬火+高温回火=调质
淬火办法:将铸钢件加热到Ac3以上30~50度(832~852度),通过保温过程,然后疾速冷却。取得不稳定的组织,通常为马氏体。
回火办法:淬火或正火后的ZG270-500碳钢铸件加热到Ac1以下恰当的温度(500~680度),通过保温,然后以恰当的速度冷却。
Q235与ZG270-500异种钢的焊接
碳素钢Q235与铸钢ZG270-500的焊接属于异种钢之间焊接,其中ZG270-500焊接性较差,焊接接头容易出现裂纹等缺陷,在实际操作当中,选用合适的焊接方法、焊接材料以及焊接工艺,有效避免裂纹缺陷的产生。
ZG270-500与Q345B异种钢的焊接裂纹研究
以单柱立式车铣中心的部件横梁的组装、焊接为契机,针对复杂受力的高拉伸应力、厚板高拘束度下ZG270-500与Q345B的焊接易出现焊接裂纹的问题进行了研究;结合生产实践中的实验对比,从材料的力学性能、受力情况、焊接性能等方面综合分析了ZG270-500与Q345B异种钢焊接因焊接接头的受力情况复杂、厚板拘束度大,如果在焊接接头中存在微裂纹、非金属夹杂物、未熔合等缺陷作为裂纹源时极易产生层状撕裂。针对这种情况提出了相应的工艺措施,较好地解决了裂纹缺陷的发生。
阀体:ZG270-500 ZG1Cr18Ni9Ti
阀盖:45钢 1Cr18Ni9Ti
阀杆、推杆:1Cr18Ni9Ti
阀芯、阀座:在1Cr18Ni9Ti主体上堆焊司太莱合金2100433B
固定铰座是大型水库闸门弧形启闭机上使用的关键备件,承受力大,要求铸件无缩孔、疏松、裂纹等缺陷。该件材质为ZG270-500 , 铸件重5 t 左右。现将工艺实践过程总结如下 。
中碳钢是指含碳量0.25%~0.60%的碳素钢,包括优质碳素结构中的30、35、45、50、55等和铸造碳钢中的ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640等钢种。由于中碳钢的含碳量比低碳钢高,其焊接性比低碳钢差。当碳的质量分数接近0.30%而含锰量不高时,焊接性尚好,但随着含碳量的增加,焊接性逐渐性明显变差。当碳的质量分数达到0.50%左右时,焊接性明显变差。
一、焊接中碳钢易出现的问题及工艺措施
焊接中碳钢时容易发生的问题如下:
1、冷裂纹问题
由于钢材的含碳量较高,焊接时热影响区很容易产生硬脆的马氏体组织,因此容易产生冷裂纹。如果焊接材料选用不当或焊接工艺制定不当,焊缝也容易产生冷裂纹。
2、热裂纹问题
焊接时,含碳量较高的母材熔化后,也会把碳带入焊缝中,使焊接中碳的含量增高。碳能加剧金属中硫、磷等引发热裂纹的作用,因此焊接中碳钢时焊缝容易产生热裂纹。特别是当母材或焊接材料中硫、磷含量控制不严时,更容易产生热裂纹。
此外,钢中碳的含量高,也使焊接缝产生CO气孔的倾向增大。
工艺措施
由于中碳钢焊接时容易产生冷裂纹、热裂纹等缺陷,因此焊接时需要采取一些特殊的工艺措施才能正常焊接。
1、焊接方法
各种电弧焊方法均可用于焊接中碳钢。由于中碳钢多用于制造机器零件,并非大型焊接结构,所以生产中焊条电弧焊方法应用的最多。
2、焊接材料
为了防止焊接接头产生冷裂纹和热裂纹,焊条电弧焊时通常都采用低氢焊条焊接。低氢焊条不仅使焊缝中含氢量较低,而且具有一定的脱硫、磷作用,能提高焊缝的塑性和韧性。当钢中碳的含量较低且接头拘束度不大时,也可采用钛铁矿型或钛钙型焊条焊接,但一定要采取严格的工艺措施相配合,例如尽量减少熔合比、对焊件严格预热和控制层间温度等。如果焊件不能预热,也可有采用铬镍奥氏体不锈钢焊条焊接,
例如E308L-16(A102)、E308L-15(A107)、E309-16(A302)、E309-15(A307)、E310-16(A402)、E310-15(A407)等。
3、 预热温度和层间温度
焊前预热是焊接中碳钢时防止产生裂纹最有效的工艺措施。预热不仅能降低接头的冷却速度,从而防止产生马氏体,而且能减少焊接应力和加速氢的扩散逸出。大多数情况下都需要预热和保持层间温度。预热温度和层间温度的选择取决于钢材的碳当量、母材的厚度、结构的刚性、焊条的类型等。预热温度可通过焊接性试验来确定,也可通过经验公式T0=550(C-0.12)+0.4δ确定,式中T0表示预热温度(℃),C表示所焊母材的碳的质量分数(%),δ表示钢板厚度(mm)。
30、35、45钢焊接时的预热温度和层间温度可参表1。
4、坡口型式
焊件最好开U形或V形坡口,这样可以减少母材金属熔入焊缝的比例。如果是焊补铸件缺陷,铲挖出的坡口外形应圆滑,以减少母材熔入焊缝的量。
5、焊接参数
焊接宜采用直流反极性电源。多层焊时,由于母材溶化到第一层焊缝中的比例(质量分数)最高可达30%左右,因此宜采用小直径焊条、小电流、慢焊接速度焊接。
6、焊后热处理
焊后,焊件最好立即进行消除应力热处理。特别是对于大厚度焊件、大刚性结构件和在动载荷或冲击载荷下工作的焊件。
消除应力回火的温度一般为600~650℃。
如果焊后不能立即进行消除应力热处理,则应进行后热,即进行略高于预热温度的加热,保温时间为大约每10mm厚度1h。
二、典型中碳钢焊接工艺汇编
(一)35钢与ZG270-500铸造碳钢
35碳钢的质量分数为0.32%~0.39%,ZG270-500铸造碳钢碳的质量分数为0.31%~0.40%。碳当量约为0.45%,因此这类钢的焊接性尚可。但焊接时热影响区仍有可能产生硬脆的马氏体组织,有产生裂纹的倾向,所以焊接这类钢时应采取一定的工艺措施。
1、焊接材料的选用
焊条电弧焊时,当要求焊缝与母材等强度时,可选用E5016(J506)或E5015(J507)焊条焊接;当不要求焊缝与母材等强度时,可选用E4316(J426)、E4315(J427)、E4303(J422)、E4310(J423)等焊条焊接。
埋弧焊时,焊剂可选用HJ430、HJ431;焊丝可选用H08MnA、H10Mn2等。
电渣焊时,焊剂可选用HJ430、HJ431、HJ360;焊丝可选用H10Mn2、H08Mn2Si、H08Mn2SiA等。
2、 预热温度和层间温度
焊接35钢和ZG270-500铸造钢时,通常焊件的预热温度和层间温度为150℃左右,当焊件刚性比较大时,预热温度和层间温度应提高到200~250℃。
局部预热的加热范围为坡口两侧150~200mm。
3、 焊后热处理
对于大厚度焊件,大刚性结构件和工作条件为动载荷或冲击载荷的焊件,焊后宜立即进行消除应力回火处理,回火温度一般为600~650℃。
对于一般厚度的焊件可采用后热,以使扩散氢逸出。
后热温度一般为200~350℃,保温时间为2~6h,视焊件厚度而定。
(二)45钢与ZG310-570铸造碳钢
45钢碳的质量分数为0.42%~0.5%,ZG310-570铸钢碳的质量分数为0.41%~0.50%。碳当量约为0.56%,淬硬倾向比较大,容易产生裂纹,焊接性比较差。
1、焊接材料的选用
焊条电弧焊时,尽量选用低氢型焊条,当要求焊缝与母材等强度时,可选用E5516-G(J556)、E5515-G(J557)焊条;当不要求焊缝与母材等强度时,可选用E4316(J426)、E4315(J427)、E5016(J506)、E5015(J507)、E4303(J422)、E4301(J423)等焊条。
埋弧焊时,焊剂可选用HJ350或SJ101,焊丝可选用H08MnMoA。
2、焊接参数的选择
焊接45钢和ZG310-570铸造碳钢,应选用较小的焊接电流,以降低焊缝的熔合比,减少母材中碳向焊缝中过渡的数量。
3、 预热温度和层间温度
焊接这类钢,焊前最好采取整体预热,预热温度为200℃以上。
对于T形接头,由于比平对接头散热方向多,会导致焊接接头冷却加快,增加产生冷裂纹倾向,预热温度应适当提高,预热温度为250~400℃,视焊件厚度而定。
层间温度不应低于预热温度。
4、焊后热处理
焊件焊后应立即进行消除应力回火处理,回火温度为600~650℃。