材料的热处理可能是一个非常复杂的主题,但当涉及到焊接后的热处理时,它归结为一个简单的概念:进行感应加热的焊后热处理是为了保持或提高材料强度和机械性能并减轻残余应力。在钢铁制造中,最常见的感应加热的焊后热处理程序是后加热和应力消除。
当我们焊接时,我们会引入足够的热量来熔化基材。这种升高的温度会导致基材的微观结构发生变化,从而改变非常重要的材料特性,例如拉伸强度、硬度、延展性和韧性。这些性能受影响的程度取决于母材的化学成分和焊接后的冷却速度。感应加热的焊后热处理要求通常由规范和标准以及由于焊接结构的使用条件而产生的任何特殊要求规定。
1.后加热
后加热主要是为了避免氢致开裂,也称为冷开裂和氢辅助开裂 (HAC)。氢致开裂发生,必须具备以下三个条件:
①易受影响的基材微观结构(通常是由于碳含量高)
②氢的阈值水平
③压力水平升高(内部或外部)
如果消除上述三件事之一,就不会发生氢致开裂。后加热允许氢从焊缝和热影响区扩散出来,从而将可扩散的氢减少到阈值水平以下。
后加热前不应让焊缝冷却至室温。一旦材料温度降至 200F 以下,就会发生氢致开裂。在此之前,必须将零件加热到特定温度并保持特定时间,具体时间取决于材料类型和厚度。这允许氢从焊缝中扩散出来并防止在达到室温时出现冷裂纹。
2.规范和标准将指定温度和保持时间。
通常,您必须将零件加热到足够高,以使氢从焊缝和热影响区中扩散出来,但又不能高到足以产生任何类型的微观结构变化。通常,此烘烤程序在149°C–316°C之间进行。该温度每英寸 [25mm] 的材料厚度至少保持 1 小时。
3.缓解压力是应用感应加热的焊后热处理的另一个常见目的。
应力消除是在更高的温度下进行的,并且通常比后加热更长时间。由于高水平的约束力和收缩力,焊件中会产生应力。这些应力可能不会导致零件立即开裂,但会显着降低焊接结构或部件的疲劳寿命。
应力消除将通过仔细控制零件加热到特定温度、将其保持特定时间然后控制冷却速率来减少焊接后存在的这些残余应力。与后加热不同,消除应力的温度要高得多。对于大多数碳钢,应力消除是在[538˚C–760˚C下进行的。
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