新型链轮材料NK02与42CrMo异种钢焊接性研究

【摘要】NK02是我公司近年来新开发的新型链轮材料。异种钢NK02与42CrMo之间的焊接采用HS-70焊丝，做了斜Y形坡口焊接裂纹试验和焊接接头试验，实验证明，该实验参数情况下异种钢NK02与42CrMo之间的焊接接头强度较高，冲击韧性偏低，塑性较差。

【关键词】NK02；异种钢；焊接性

1、概述

NK02是我公司近年来新开发的新型链轮材料，该材料以其非常高的耐磨性和较高的强度、韧性用于我公司的链轮产品中。经过实践证明，NK02材料用于制作煤炭运输设备的链轮，其耐磨性已经达到国际先进水平。

随着我公司煤机产品的重型化和在市场上所占份额日趋增长，我公司在链轮产品制造上已形成一定的规模和数量，其焊接技术也比较成熟。42CrMo等链轮材料公司在结构件焊接产品中已有成熟的应用，但是对于新型链轮材料NK02与42CrMo异种钢之间的焊接工艺性评定在公司内部还是一个空白。因此为了填补这个空白和为了更好更全面的了解NK02材料的焊接性能，所以对NK02链轮材料的异种钢焊接性进行了工艺性评定和研究。

2、试验材料、设备及方法

2.1试验材料

由表1可知：NK02与42CrMo的锰硫比较高，焊接热裂纹倾向较小；而其冷裂敏感指数、碳当量都比较高，所以两种材料的焊接冷裂纹倾向都比较大。

2.2试验设备

1）焊接设备：松下水冷焊机 YD-400GE型

2）预热保温设备：上海试验仪器总厂干燥箱 101-1型

3）其它设备：立式铣床、线切割机、拉伸试验机、冲击试验机等

2.3 母材坡口形式设计

根据链轮板厚尺寸设计以下两种坡口形式进行试验：

1）双V型坡口带钝边（见图1）

2）双U型坡口带钝边（见图2）

2.4试验方法及焊接参数

1）斜Y形坡口焊接裂纹试验：对链轮材料NK02、42CrMo进行异种材料之间的冷裂敏感性试验，为确定材料预热温度提供参考。

焊接参数：U：27-29V；I：260-270A；V：约30cm/min

2）焊接接头试验：根据斜Y形坡口焊接裂纹试验结果等因素确定的焊接预热温度，及根据链轮板厚尺寸设计接头坡口形式，进行焊接接头试验，并进行焊接接头拉伸、冲击试验。

焊接参数（见表3）。

3、试验结果

3.1斜Y形坡口焊接裂纹试验

由表2得知：预热温度124℃、178℃试验结果都不理想，而200℃以上的预热温度和焊后处理措施能够满足要求。

3.2焊接接头试验

1）试验分组情况及焊接参数设置：

根据坡口形式，焊接接头试验分为两组，预热温度、焊接参数及后热要求见表3。

2）拉伸试验结果记录：

3）冲击试验结果记录：

3）焊接接头晶相

图3、图4对比结果：基材NK02与焊材的熔合比基材42CrMo与焊材的熔合差

4、结论

通过异种钢NK02与42CrMo在试验焊接工艺参数下进行的斜Y形坡口焊接裂纹试验和焊接接头试验证明：

1）自编号为1、2的试验结果得知，双面V型和U型坡口对试验的结果影响不大（见表5）；

2）焊接接头强度较高，但塑性较差（见表4）；

3）焊缝区冲击性能较好，融合区、热影响区性能不稳定并且偏低（见表5）；

4）基材NK02与焊材的焊接熔合比基材42CrMo与焊材的熔合差（见图3、图4）；

5）NK02与42CrMo侧热影响区均表现为淬硬组织回火马氏体，NK02侧比42CrMo侧回火马氏体细小些（见图5、图6）；

6）异种钢NK02与42CrMo焊接冷裂纹倾向大，需要较高的预热温度（≥200℃）和严格焊后热处理工艺（焊后消氢处理）。

总结

异种钢NK02与42CrMo焊接热影响区淬硬倾向大，冷裂倾向高，焊接接头强度较高，冲击韧性偏低，塑性较差。

异种钢NK02与42CrMo焊接接头可以用作静载荷刚性联接件；若用于冲击载荷较大的联接件，必须严格控制其焊接工艺，预防焊接接头淬硬组织和冷裂纹的产生，必要时应进行焊接工艺的使用性验证。