- 40Cr圆钢订购热线
冷拉40Cr圆钢的碳当量公式及其在焊接中的应用
钢的碳当量就是把钢中包括碳在内的对淬硬、冷裂纹及脆化等有影响的合金元素含量换算成碳的相当含量。通过对钢的碳当量和冷裂敏感指数的估算，可以初步衡量低合金高强度钢冷裂敏感性的高低，这对焊接工艺条件如预热、焊后热处理、线能量等的确定具有重要的指导作用。
50年代初，当时钢的强化主要采用碳锰，在预测钢的焊接性时，应用较广泛的碳当量公式主要有国际焊接学会(IIW)所推荐的公式和日本JIS标准规定的公式。
60年代以后，人们为改进钢的性能和焊接性，大力发展了低碳微量多合金之类的低合金高强度钢，同时又提出了许多新的碳当量计算公式。
由于各国所采用的试验方法和冷拉40Cr圆钢的合金体系不尽相同，所以应搞清楚各国所使用的碳当量公式的来源、用途及应用范围等，以免应用不当。
国际焊接学会推荐的碳当量公式CE(IIW)：
［1］CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)
(1)(式中的元素符号均表示该元素的质量分数，下同。)
该式主要适用于中、高强度的非调质低合金高强度钢(σb=500-900MPa。当板厚小于20mm，CE(IIW)＜0.40%时，冷拉40Cr圆钢淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE(IIW)=0.40%-0.60%，特别当大于0.5%时，冷拉40Cr圆钢易于淬硬，焊接前需预热。
2日本推荐的碳当量公式
2.1日本JIS和WES标准规定的碳当量公式：
［2］Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14(%)(2)该式主要适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb=500-1000MPa)。
当板厚小于25mm，手工焊线能量为17kJ/cm时，确定的预热温度大致如下：
冷拉40Cr圆钢σb=500MPa，Ceq(JIS)≈0.46%，不预热
σb=600MPa，Ceq(JIS)≈0.52%，预热75℃
σb=700MPa，Ceq(JIS)≈0.52%，预热100℃
σb=800MPa，Ceq(JIS)≈0.62%，预热150℃
(1)、(2)式均适用于含碳量偏高的钢种(C≥0.18%)，即C≤0.20%；Si≤0.55%；Mn≤1.5%；Cu≤0.50%；Ni≤2.5%；Cr≤1.25%；Mo≤0.70%；V≤0.1%；B≤0.006%。
2.2Pcm公式
日本伊藤等人进行了大量试验后，提出了冷裂敏感指数(Pcm)的计算公式：Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+
Mo/15+V/10+5B(%)
(3)该式适用于C=0.07%-0.22%，σb=400-1000MPa的低合金高强度钢。
适用化学成分范围：C0.07%-0.22%；Si0-0.60%；Mn0.40%-1.40%；Cu0-0.50%；Ni0-1.20%；Cr0-1.20%；Mo0-0.70%；V0-0.12%；Nb0-0.04%；Ti0-0.05%；B0-0.005%。
伊藤等又根据Pcm、板厚h或拘束度(R)，建立了冷裂敏感性(Pw)、冷裂敏感指数(Pcm)及防止冷裂所需要的预热温度的计算公式：
Pw=Pcm+［H］/60+h/600(3-1)
或Pw=Pcm+［H］/60+R/40000(3-2)
式中，［H］熔敷金属中扩散氢含量(ml/100g，甘油法)
R接缝拉伸拘束度(kg/mm.mm)
h板厚(mm)
Pcm冷裂敏感指数
当Pw＞0时，即有产生裂纹的可能性。
利用(3-1)、(3-2)两公式可以计算出无裂纹焊缝所需预热温度：
T0=1440Pw-392(℃)
(3-1)、(3-2)两式适用条件：扩散氢含量［H］为1.0-5.0ml/100g；板厚为19-50mm；线能量为17-30kJ/cm；化学成分范围同(3)式。
(3-1)、(3-2)两式不仅考虑了钢中化学成分的影响，还考虑到合金圆钢厚度或拘束度，以及熔敷金属中含氢量，利用这两式可以计算出防止冷裂纹所需的预热温度。
3.3新日铁的碳当量公式
日本新日铁公司近年来为适应工程需要提出的新的碳当量公式：［5-6］CE=C+A(C)｛Si/24+Mn/16+Cu/15+
Ni/20+(Cr+Mo+V+Nb)/5+5B｝(%)
(4)该CE公式是新日铁公司近年提出的，适用于w(C)为0.034%-0.254%的钢种，是目前应用较广、精度较高的碳当量公式。
式中，A(C)碳的适用系数
A(C)=0.75+0.25tgh［20(C-0.12)］
A(C)与钢中含碳量的关系见表1。
表1A(C)与钢中含碳量的关系
w(C)/%00.080.120.160.200.26
A(C)0.500.5840.7540.9160.980.99
下一篇：湘钢40Cr圆钢的管道直径含义