碳当量
钢的「碳当量」及其计算方法
钢的「碳当量」及其计算方法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。
与含碳量的区别碳当量须与含碳量相区分。
碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。
钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。
也就是说，含碳量越高，可焊性越差。
合金钢（主要是低合金钢）中，除碳以外，各种合金元素对钢材的强度与可焊性都起着重要作用，不能简单地以含碳量来作为衡量指标。
为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能，通过大量试验数据的统计，简单地以碳当量来表示。
碳当量与含碳量的根本区别在于，碳当量用来评估钢中所有合金元素对钢材焊接性能的影响程度。
标示符号碳当量的英文符号通常写为CEV，即Carbon Equivalent Value的首字母缩写，有时也把V去掉，直接写作CE。
除了CEV之外，实际应用中碰到的碳当量符号还有不少，如CET、Ceq 等。
计算方法①国际焊接学会(IIW)推荐的碳当量公式：CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15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，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE(IIW)=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材易于淬硬，焊接前需预热。
②日本JIS和WES标准规定的碳当量公式：Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14适用于低碳调质的低合金高强度钢(σb=500～1000MPa)。
③冷裂敏感指数Pcm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该式适用于C=0.07%～0.22%，σb=400～1000MPa的低合金高强度钢。
铸铁碳当量计算公式
铸铁碳当量计算公式
铸铁碳当量计算公式是根据铸铁中的碳含量来计算其碳当量的一种方法。
碳当量是指与铁原子在化学反应中具有相同的化学当量的碳的质量。
在铸铁中，碳可以以两种形式存在：自由碳和化合碳。
自由碳是以图形形式存在的碳，多为石墨。
化合碳是与铁原子结合形成化合物的碳，常见的化合碳有莫氏体和奥氏体。
铸铁碳当量的计算公式是：
碳当量 = 自由碳 + 化合碳
自由碳可通过石墨形态的碳含量或者直接测定得到。
然而，化合碳却很难直接测定。
因此，一般采用碳临界温度方法来确定化合碳的含量。
碳临界温度指的是高碳铸铁加热至一定温度时，石墨形态的碳完全转变为球墨铸铁。
在该温度下，碳含量的一部分会以球墨铸铁的形式存在，称为有效碳。
有效碳通过化学分析可以得到。
因此，铸铁碳当量计算公式可以进一步简化为：
碳当量 = 自由碳 + 有效碳
其中，自由碳和有效碳的含量可以通过化学分析仪器如显微镜、测碳仪等来测定。
在实际应用中，测定铸铁的碳含量和计算碳当量非常重要。
铸铁的碳当量直接影响其力学性能、磨损性能等。
通过计算碳当量，可以预测铸铁的性能和确定合适的热处理参数。
总之，铸铁碳当量的计算公式是根据铸铁中的碳含量来计算其碳当量的方式。
通过测定自由碳和有效碳的含量，可以得到铸铁的碳当量，进而研究铸铁的性能和确定热处理方案。
焊接碳当量
焊接碳当量（Welding Carbon Equivalent）是用于评估焊接接头中的合金元素含量对焊接性能的影响的一个指标。
它主要用于预测焊接接头的冷裂纹倾向性。
焊接碳当量的计算公式可以根据具体的焊接标准和材料而有所不同，常见的计算公式包括以下两种：
1.简化碳当量公式（CEV）：
CEV = C + (Mn/6) + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
其中，C、Mn、Cr、Mo、V、Ni和Cu分别表示焊接材料中的碳、锰、铬、钼、钒、镍和铜的质量百分比。
CEV值越高，焊接接头的冷裂纹倾向性越大。
2.Ito-Bessyo碳当量公式（Pcm）：
Pcm = C + Si/30 + (Mn+Cu+Cr)/20 + (Ni+Mo)/60 + V/100
其中，C、Si、Mn、Cu、Cr、Ni、Mo和V分别表示焊接材料中的碳、硅、锰、铜、铬、镍、钼和钒的质量百分比。
Pcm值越高，焊接接头的冷裂纹倾向性越大。
需要注意的是，不同的焊接材料和标准可能会采用不同的碳当量公式或修正因子。
此外，碳当量只是预测焊接接头的冷裂纹倾向性的指标之一，实际焊接性能还受到其他因素的影响，如焊接工艺、残余应力等。
对于具体的焊接项目，建议参考相关的焊接标准或咨询专业的焊接工程师以获取准确的焊接碳当量计算方法和评估指导。
碳当量——精选推荐
碳当量⽣产球墨铸铁⽤到的经验公式球墨铸铁中⽯墨成球后是能够引起铸件体积膨胀的，通常⽯墨球引起的体积膨胀量是：每析出 1%的碳，铸件体积约增加 2%，⽽析出的碳量由公式 C ⽯墨=C 总－C 奥⽒体给出，总含碳量⾼，析出的⽯墨就多，因此，通过提⾼碳含量利⽤其⽯墨化时析出碳形成⽯墨球的体积膨胀来解决铸件的缩松若同时提⾼硅含量则可能引起球铁的⽯墨漂浮缺陷；和绝⼤多数物质⼀样，球墨铸铁也遵循热胀冷缩特性；球铁的液态收缩约为 1%/100℃，凝固收缩⼀般为 3%；⑴所以，铁⽔温度越⾼时铸件的收缩越⼤、⼤型铸件其收缩也⼤，因此，⽣产上只是熔炼时要求⾼温以便把铁⽔中的杂质和所含废⽓尽可能排净，⽽铁⽔浇注到铸型时不⼀定要太⾼的⾼温，能保持好的流动性和充型性，不产⽣冷隔、冷夹就⾏； 1.4.2 碳当量计算公式和碳、硅、锰三元素的调节：CE=C%+1/3Si%+1/5Mn%,因此可以看出碳、硅、锰三元素增加都能提⾼碳当量，但各⾃对碳当量的影响是不⼀样的，⽽这三元素对铸铁组织的影响也是有很⼤区别的，也就是说“C、Si、 Mn”三元素各⾃对产品的性能影响是不⼀样的。
⽣产上⼀定要根据产品要求的组织性能来做调整：硅——具有强烈的⽯墨化倾向，是能促进铁素体化的元素，硅⾼⽯墨球数量多，铁素体含量增加，铸件的延伸率增加，但当硅量超过 3.4%后，厚⼤铸件容易发⽣“冷脆” ，铸件的低温冲击性能变差，要求在低温环境下⼯作的铸件其含硅量不宜超过2.5%；锰——在球墨铸铁中能中和硫，增强镁的球化作⽤，是促进珠光体形成的元素，能提⾼铸件的珠光体量、增加强度、增加硬度，但锰的最⼤问题是容易在晶界组织中形成偏析，显著降低铸件韧性、降低延伸率，使产品的综合性能变差；所以，⽣产厚⼤铸件时特别要考虑硅、锰含量对产品的影响。
⼀般情况下控制锰的含量后铸件的综合性能能得到较好的控制，即使是⾼牌号的珠光体类球铁把锰量控制在 0.6%以下也是有好处的⑵。
⼆、⼏种典型的球墨铸铁⽣产实例 1、铸态⾼韧性铁素体球铁的⽣产 2.1.1 潮模砂⽣产纺机铸件，铸件壁厚 3-8 ㎜化学成分：Cw3.65%～3.8%、Siw2.6%～2.8%、Mnw≤0.4%、Pw≤0.07%、Sw≤ 0.02%;砂型含⽔量 5-6%、湿压强度0.07MPa、表⾯硬度≥85 普通 148 造型机造型；铁⽔由 5 吨/⼩时冲天炉熔炼，出⽔温度 1450-1480℃,浇注温度≥1380℃，⽤ 1.5%的 7-8ReMg 球化剂球化处理。
碳当量计算
适用范围：钢材：普通碳钢和低合金 化学成分：=C≤0.6%；Mn≤1.6%；Ni≤3
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
钢种
C 0.2
碳当量计算(美国焊接学会AWS推荐)
Hale Waihona Puke 算公式：CE=C+ Mn/6+ Si/24+ Ni/15+ Cr/5+ Mo/4+ Cu/13+ P/2 (%)
：钢材：普通碳钢和低合金高强钢 ≤0.6%；Mn≤1.6%；Ni≤3.3%；Cr≤1.0%；Mo≤0.6%；Cu=0.5~1%；P=0.05~0.15%
序号 钢种
C
Mn
Si
Cr
1
2
3
4
5
6
7
8
日本JIS标准规定)
+ Ni/40+ Cr/5+ Mo/4+ V/14 (%)
强钢（σb=500~1000MPa） 5%；Cu≤0.5%；Ni≤2.5%；Cr≤1.25%；Mo≤
Ni
Mo
V
碳当量(CE)
0
0
0
0
0
0
0
0
碳当量计算
计算公式：CE=C+ Mn/6+ Si
碳当量计算(国际焊接学会IIW推荐)
计 算 公
适用范围：钢材：中高强度钢（σb=500~900MPa）的非调质低合金高强钢
化学成分：=w（C）≥0.18%
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
钢种
C
Mn
Cr
Ni
Mo
0.5
1.4
0.3
V
Cu
0.12
荐)
碳当量计算公式
碳当量计算公式碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。
合⾦钢(主要是低合⾦钢)除碳以外各种合⾦元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作⽤。
为便于表达这些资料的强度功能和焊接功能便通过⼤量试验数据的统计简略地以碳当量来表⽰。
有许多碳当量指标，如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量，还有裂纹敏感性指标(实质上也是碳当量)。
每⼀种元素的碳当量以1/X 表⽰，X⼀般为正整数，由统计数据决定。
若⼲元素的碳当量核算之和即各个1/X值之和。
同⼀元素在不同的碳当量核算法中其X值不同。
不同研究者得到的X值也不相同。
碳钢及合⾦结构钢的碳当量经验公式C当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量碳当量Ceq（百分⽐）值可按以下公式核算：Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15(碳当量Ceq的允许偏差为+0.03%）国际焊接学会(IIW)的碳当量CE公式CE= [W(c) +W(Mn)/6+[W(Cr)+W(Mo)+W(V) ]/5+[W(Ni)+W(Cu)]/15焊接性的Ce(碳当量)评价CE≤0.4%焊接性好；当CE=0.4~0.6%焊接性稍差，焊前需恰当预热；当CE≥0.6%焊接性较差，属难焊资料，需选⽤较⾼的预热温度和严格的⼯艺⽅法；钢材中氧、氢、氮、硫、磷属有害元素，相同影响焊接功能；铸铁碳当量核算公式CE=[C+0.3（Si+P）+0.4S－0.03Mn]%⼀般铸铁中S很低，⽽Mn的影响⼜较⼩，因此常简化为：CE=[C+0.3(Si+P）]%。
a516 70n 碳当量
a516 70n 碳当量
A516是一种常见的碳素钢材料，通常用于制造压力容器和锅炉。
它的70N表示它的最小屈服强度为70 ksi（千磅每平方英寸）。
而
碳当量是用来衡量钢中碳含量对其焊接性能的影响的一个参数。
碳
当量通常用以下公式计算，碳当量=碳含量+（硅含量/3）+（磷含量
/3）+（铬含量/5）+（镍含量/15）+（铜含量/15）。
对于A516
70N钢材，具体的碳含量、硅含量、磷含量、铬含量、镍含量和铜
含量将影响其碳当量的数值。
碳当量的大小将影响钢材的焊接性能，一般来说，碳当量越低，焊接性能越好。
因此，在实际应用中，需
要根据具体的化学成分来计算A516 70N钢材的碳当量，并结合焊接
工艺要求来进行评估和选择。
ceq 碳当量算法 cet
ceq 碳当量算法 cet 碳当量算法（C a r b o n E q u i v a l e n t,C E T）是一种计算方法，用于比较不同材料中的碳含量和其他影响气候变化的气体排放之间的等效性。
该算法是在工程和材料科学领域中广泛使用的一种工具，有助于评估材料的环境影响和选择更可持续的材料。
首先，我们需要了解碳当量的概念。
碳当量是一种指标，用来表示化学反应中产生的温室气体排放的总量。
它会将不同温室气体的排放转换为等效的二氧化碳排放，以便进行比较。
碳当量算法的核心原理是将不同气体的温室效应转换为等效的二氧化碳排放量。
这是通过将不同气体的排放量乘以其相应的温室效应系数（G l o b a l W a r m i n g P o t e n t i a l,G W P）来实现的。
温室效应系数是一个相对于二氧化碳的单位，用于表示不同气体对增加地球大气温度的贡献程度。
在实际的应用中，碳当量算法需要考虑多种气体的排放，并将它们加权平均转换为等效的二氧化碳排放。
常见的温室气体包括二氧化碳（C O2）、甲烷（C H4）和氧化亚氮（N2O）。
下面是碳当量算法的具体步骤：步骤一：确定需要计算的材料或产品的每种气体排放量。
这可能需要收集相关数据，包括原材料的生产和加工过程中产生的排放。
步骤二：获得每种气体的对应温室效应系数。
这些系数可以通过国际组织（如联合国政府间气候变化专门委员会）提供的数据表来获取。
步骤三：将每种气体的排放量与其对应的温室效应系数相乘，得到该气体的碳当量。
步骤四：将每种气体的碳当量相加，得到整体的碳当量。
步骤五：将整体的碳当量转换为等效的二氧化碳排放量。
这可以通过将碳当量除以二氧化碳的温室效应系数（一般为1）来实现。
通过以上步骤，我们可以得出不同材料或产品间的碳当量比较结果。
这个结果可以帮助我们评估材料的气候变化潜力，选择更可持续的材料。
碳当量算法的应用范围广泛，包括建筑材料、交通工具和工业生产中的材料选择等方面。
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碳当量
碳当量：碳和硅是铸铁的主要组成元素，又都是强烈促进石墨化的元素，一般情况下碳和硅含量越高，越有利于石墨化。
为了简化和避免使用多元合金相图，可以将碳、硅等元素，按照其影响石墨化的程度，以一定的比例近似换算成相应的碳含量，这就是碳当量。
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钢材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。
1 国际焊接学会推荐的08韩国饰品加盟碳当量公式CE(IIW)：
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=500～900 MPa。
当板厚小于20 mm，CE(IIW)＜0.40%时，钢材淬硬倾向不大，焊接性良好，不需预热；CE(IIW)=0.40%～0.60%，特别当大于0.5%时，钢材易于淬硬，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：
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=500～1000 MPa)。
当板厚小于25 mm，手工焊线能量为17 kJ/cm时，确定的预热温度大致如下：
钢材σb=500 MPa, Ceq(JIS)≈0.46%,不预热
σb=600 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%,预热75 ℃
σb=700 MPa, Ceq(JIS)≈0.52%,预热100 ℃
σb=800 MPa, 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%。
2.2 Pcm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=400～1000 MPa的低合金高强度钢。
适用化学成分范围：C 0.07%～0.22%;Si 0～0.60%;Mn 0.40%～1.40%;Cu 0～0.50%;Ni 0～1.20%;Cr 0～1.20%;Mo 0～0.70%;V 0～0.12%;Nb 0～0.04%;Ti 0～0.05%;B 0～0.005%。
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1.0～5.0 ml/100g；板厚为19～50 mm；线能量为17～30 kJ/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，还考虑到钢板厚度或拘束度，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：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)］。