高碳高合金钢CMT焊接方法与焊接工艺研究(2)
1.1 高碳高合金钢焊接技术研究现状
1.2 CMT焊接技术应用现状
1.3本课题研究内容
钢材中的碳和合金对钢的焊接性影响不同，碳提高了钢的碳当量，增加了钢的淬硬和冷裂纹倾向，不利于焊接，而合金元素虽一定程度增加了钢的裂纹倾向，但主要用于改进钢材的使用性能。本课题以GCr15为试验材料，解决某企业对塑料模具的生产要求。为满足模具对塑料生产的需求，焊接获得的焊缝在力学性能上要求较低，只需实现两个3/4圆管的对接，要求实现连接和密封。
本课题通过对GCr15高碳高合金钢成分特点、焊接性分析，采用不同的预热及后热处理，不同焊接参数工艺设置对填丝的CMT焊接高碳高合金钢工艺试验进行研究。具体研究内容如下：
（1）分析GCr15高碳高合金钢的成分特点、焊接性；
（2）采用焊前不同预热及焊后不同热处理方法对比试验以得出最佳热处理工艺；
（3）设置焊接电流、电压、焊速等不同参数，探究CMT焊接高碳高合金钢最佳焊接工艺规范；
（4）分析不同焊接工艺下高碳高合金钢焊接接头的性能及微观组织结构。
2 GCr15高碳钢CMT焊接工艺试验研究
CMT（冷金属过渡）技术是在MIG/MAG焊接工艺基础上开发的一种革新技术，热输入极低，可焊接薄至0.3mm的板材。CMT技术是近些年新出现的一种焊接技术，这种方法可以高效、优质的实现异种材料的连接，受到越来越多的重视和研究。CMT技术将焊接过程中的送丝系统与金属熔滴过渡进行数字化协调，采用回抽式送丝方式帮助熔滴脱落，从而对热输入量进行精确控制。因此，研究高碳钢CMT焊接工艺具有重要的实际应用意义。
2.1GCr15高碳高合金钢的焊接性分析
GCr15钢的含碳量均在0.6%以上，属于高碳高合金钢钢，碳当量很大，淬硬倾向明显，焊接热过程由于电弧温度很高，对焊接接头热输入量大，加热熔化速度快，由于过热会使金属晶粒粗大，同时，又是在自然条件下的连续冷却，而且冷却速度过快会使焊接接头的热影响区极易得到粗大的高碳针状马氏体组织。这种淬硬组织在焊接接头中能产生很大的内应力和应力集中，从而使焊缝产生缺陷，如裂纹。
由于GCr15高碳高合金钢的这些成分特点，其焊接一直是焊接制造业回避的问题。当钢中的含碳量大于0.6%时，焊接会出现很多缺陷，焊接质量难以控制，如焊缝中心的结晶裂纹，热影响区的冷裂纹和热影响区析出网状碳化物等，都会导致接头性能恶化。GCr15高碳高合金钢焊接的主要问题是高碳合金钢质硬，塑性韧性差，断面收缩率小，所以焊接后就相对容易产生裂纹，尤其在温度差大的地方容易出现，严重恶化了接头的力学性能,这已成为焊接领域的研究热点和难点问题。近年来,许多学者对高碳高合金钢的焊接进行了详细的研究,几乎涉及到焊接领域的各种方法,CMT焊接是一种在该类金属连接中具有广阔应用前景的方法,在高碳高合金钢焊接中受到了越来越广泛的重视和研究，以下就GCr15高碳钢的CMT焊接工艺进行了研究。
2.2 GCr15高碳钢CMT焊接工艺试验方案
通过分析GCr15钢CMT焊接试验研究现状发现，CMT技术焊接高碳高合金钢过程中，采用焊前不预热，焊后不缓冷方式，即使填充塑韧性好的奥氏体焊丝，焊后一段时间焊缝就会开裂。在热影响区的近缝区生成大量针状马氏体，熔合线附近有黑色物质析出。为了实现CMT填丝焊接高碳钢，只有采取焊前预热，并配以适当的后热，降低接头焊后的冷却速度，才可能保证焊接接头的质量，控制焊缝和热影响区中淬硬组织形成，避免焊缝缺陷。因此，本次实验采用不同温度焊前预热，焊后后热并随炉缓冷的试验方案对GCr15高碳钢CMT焊接工艺试验进行再次深入研究。
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