低碳钢的焊接工艺

低碳钢的焊接工艺

1、材料的认识

钣金车间所焊的工件主要有冷轧板、热轧板、槽钢、镀锌板、不锈钢等。其中所用的冷轧板、热轧板、镀锌板的材质为Q195，槽钢的材质为Q235.这两种材质都属于碳素钢。下面介绍各种材料的定义。

1.1冷轧板、热轧板

热轧，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。

冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。

冷轧板跟热轧板的区别：

1）热轧板硬度低，加工容易，有较好的韧性和延展性，但机械性能远不及冷加工，也次于锻造加工。

2）冷轧板采用冷扎加工表面无氧化皮，表面光洁度高，质量好。热板采用热扎加工表面有氧化皮，质量差点(有氧化\光洁度低)，但塑性好。

3）冷轧轧板硬度高，加工相对困难些，但是不易变形，强度较高。

4）冷轧钢板由于有一程度的加工硬化，韧性低，但能达到较好的屈强比，用来冷弯弹簧片等零件，同时由于屈服点较靠近抗拉强度，所以使用过程中对危险没有预见性，在载荷超过许用载荷时容易发生事故。

1.2槽钢

槽钢是截面为凹槽形的长条钢材。其规格以腰高(h)*腿宽(b)*腰厚(d)的毫米数表示，如120*53*5，表示腰高为120毫米，腿宽为53毫米的槽钢，腰厚为5毫米的槽钢，或称12#槽钢。腰高相同的槽钢，如有几种不同的腿宽和腰厚也需在型号右边加a b c 予以区别，如25a# 25b# 25c#等。

槽钢可分为热轧槽钢、低合金槽钢、热镀锌槽钢等。

1.3镀锌板

镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法。全世界锌产量的一半左右均用于此种工艺。镀锌主要是为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命。

2、碳钢

2.1、碳钢的定义

碳钢又称碳素钢，是铁和碳的合金，碳钢中除以碳作为合金元素外，还有少量的锰和硅有益元素。此外，还有S、P等杂质。碳钢的性能主要取决于碳含量。

碳钢时钢材中产量最多，应用最广的材料。大部分焊接结构都是用碳钢来制造。

2.2、碳钢的分类

碳钢有不同的分类方法，可分为：

（1）按含碳量分

按碳钢中碳含量的多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。如下表

主要是根据有害杂质S、P的含量来划分：

1）普通碳素钢：含W（S）%≤0.050%，W（P）%≤0.045%。

2）优质碳素钢：含W（S）%≤0.035%，W（P）%≤0.035%。

3）高级优质碳素钢：含W（S）%≤0.030%，W（P）%≤0.035%。

（2）按脱氧程度分

1）沸腾钢：不完全脱氧所得到的钢，含氧量高，S、P杂质较多，且分布不均匀，焊接时易产生热裂纹和气孔。

2）镇静钢：脱氧彻底，含氧量低、杂质少。

3）半镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间。

下面是钢号的表示方法及各自的含义：

2.3、化学成分

按GB/T 700—1988《碳素结构钢》的规定，这类钢的化学成分见表二。

牌号等级化学成分（质量分数%）

脱氧方法

C Mn Si S P

不大于

Q195 —0.06～0.12 0.25～0.50 0.30 0.050 0.045 F、b、Z

Q235 A 0.14～0.22 0.30～0.65

0.30

0.050 0.045 F、b、Z

B 0.11～0.20 0.30～0.70 0.045

C ≤0.18 0.35～0.80 0.040 0.040 Z

D ≤0.17 0.035 0.035 TZ

。

2）、Q235A和B级沸腾钢锰含量上限为0.60%。

3）、D级钢应有足够的形成细晶粒组织元素。

碳钢中的Si、Mn对焊接性也有影响，它们的含量增加，焊接性就会相对变差，但影响没有碳作用强烈。C、Si、Mn对焊接性的影响可以用下面的经验公式计算。

Ceq=C+Mn/6+Si/24(%)

根据一般生产经验，碳当量Ceq＜0.40时，淬硬性倾小，焊接性良好，焊接时一般不需要预热、控制层间温度或后热；Ceq=0.4%～0.6%时，淬硬倾向较大，焊接性比较差，一般需要预热（如钢号：30、35、45等）；Ceq ＞0.6时，淬硬倾向严重，焊接性很差，焊前必须采用较高的预热温度，控制层间温度和后热，并采用低氢焊接工艺（如碳素钢铸件、碳素工具钢）。

3、焊接性

冷轧板、热轧板、镀锌板、槽钢四种材料都属于低碳钢。低碳钢的特点是含碳量低， Mn和Si的含量也比较少通常不会因焊接在热影响区产生硬化组织，钢材的塑性较好，焊接接头产生裂纹的倾向小，故它们都是焊接性最好的钢种。只要注意一下几个方面就可保证焊缝的焊接质量：

(1) 前清除焊件表面的铁锈、油污、水分等杂质，焊条、焊剂必须烘干。

(2) 焊缝、对接多层焊的第一层焊缝及单道焊缝要避免深而窄的坡口形式，以防止出现裂纹、未焊透、夹渣等

缺陷。

(3) 结构件的刚度增大、焊缝的裂纹倾向也增大，因此焊接刚度大的结构件时，宜选用低氢碱性焊条，焊前预

热或焊后消除应力热处理措施，预热及回火温度见表三。

钢号材料厚度/mm 预热温度/℃热处理温度/℃

Q235、Q25508、10、

15、20

～50 ——

＞50～100＞100600～650

25、20g、20r ～25 ＞50600～650