低碳钢的焊接性与焊接缺陷分析

母材在焊缝 中所 占的比率较大 （ ７ ％）使焊缝金属 约 ０ ， 中的碳 、 、 硫 磷含量超过了产生热裂纹的临界值 ， 如焊 缝成 形 系数 小 于 １ － ３就会 导 致焊 缝金 属形 成 热裂纹 。 为 防 止这 种热 裂 纹 的形 成 ， 是可 选 用碳 含 量较 一 低 的焊 丝 ； 二是调 整 焊接参 数 ， 以改善焊 缝 的成形 。如 采取这两种措施均未凑效 ，则必须修改焊接工艺 ， 在 接 缝边 缘 开 一 定深 度 的 Ｖ形 或 ｕ形 坡 口 ，减 少 母 材
【】 稼祥 ． 纤维复合材料在 民用航 空上的应 用卟 高科技 纤 ３赵 碳
维 与应 用 ， ０ ３Ｊ ｎ Ｖｏ． ， ３ ３ ￣ ５ ２ ０ ， ， １ ８ Ｎｏ ， ３ ３ ． ｕ ２
高速列车制动 ， 德国 Ｋ ｏｒＢｅ ｓ 公司也研制出了高 ｎｏ ｒ ｅ ｍ 速列车用碳纤维复合材料盘型制动器 。 随着我 国高速
目前 我 国碳 纤 维 复合 材料 发 展迅 速 ，在大 飞 机 、
应用 。 汽车 车身 、 在 零部 件 中使用 碳纤 维 复合材 料 ， 不 但可 以降低 汽 车 的重量 ，而且 可 以更 加 经济 环保 ， 降
低油 耗 。洛克 希德 马 丁能源研 究 所 （ ｏ ｋ ｅｄ ｍ ｒｎ Ｌ ｃ ｈ ｅ ａｔ ｉ Ｅ ｅｇ ｅｅｒｈ 的瓦 伦 （ ａｉ Ｗａｒｎ 统计 过 ， 果 ｎ ｒ Ｒ ｓａｃ ） ｙ Ｄ ｖｄ ｒ ） ｅ 如
２ Ｎ ０６． ￣４１ ２． ３９ ．
２１ ０ ２年 第 ３期
科技 经济市场
４ ０ Ｐ 的钢材 ，而 Ｅ ３ｘ ２Ｍ ａ ４ ｘ 系列焊条熔敷金属 的抗拉 强度 不低 于 ４ ０ ａ ２ＭＰ ，在 力 学性 能 上 正好 与 之相 互 匹 配。 这一系列焊条有多种型号 ， 可根据具体情况选用 。 １３ 低 碳钢 施焊 工 艺要点 ．
在 焊缝 中的混合 比 ， 从而 降低 焊缝 中的碳 、 硫含 量 。
２２ 液 化 裂纹 问题 ．
３ 结 束 语
综 上 所述 ， 碳 钢是 目前 工 业用 钢 中焊 接性 最好 低 的钢 种 ，几 乎 所 有 的 焊接 方 法 都 可 以用 来 焊 接 低碳 钢 。当采 用 高热 输入 焊接 法 焊接 低碳 钢 时 ， 要采 取 相 应 措施 ， 证焊 缝质 量 。 保
的 ｗ（ 超 过 ０２ ％ ， Ｓ 大 于 ００ ％ ， 板 厚 大 于 Ｃ） ． ０ Ｗ（ ） ．３ 且
１ｍｍ时 ， ６ 往往 会 在焊缝 的 中心 线形 成热 裂纹 。 当母 材 的 偏 析 现 象严 重 时 ，也 可 能 在 枝 晶间 形 成 人 字形 裂 纹 。这 些裂 纹形 成 的原 因是 ， 在直边 对 接接 头焊 接 时 ，
技 术 平 台
技 经 济市 场
低碳 钢 的焊接性与焊接缺 陷分析
张 国政
（ 陕西 国防工 业职 业技 术 学院 ， 陕西 西安 ７０ ０ ） １３２
摘 要： 低碳 钢 由于含碳量较低 ， 焊接 性较好 ， 在焊接生产上得 到 了广泛 的应用。 本文分析 了低碳 钢的焊接性和 常见焊接 缺 陷， 并针对各种 焊接缺 陷提 出了预 防措施。
和重力 焊 条 电弧 焊 、氩弧 焊封 底 一快 速焊 剂埋 弧 焊 、
窄问隙埋弧焊 、 药芯焊丝气体保护焊等回 。
１ ． 焊接 材料 ２
１ 低 碳 钢 的焊 接 性
１１ 焊 接 方法 ．
低 碳 钢 焊 接 时选 择 材 料 应 遵 循 等 强 度 匹 配 的原
则 ， 就是 根据 母 材强 度等 级 及工 作 条 件来 选 择焊 接 也
展， 如不 仔细 检查 ， 则很 难发 现这种 裂纹 。 为 消 除这种 液 化裂 纹 ， 首先 可适 当降低 焊接 热 输
入， 加快焊接速度 ， 以缩短焊缝在高温停 留的时间 ； 但
热输 入 量 的降低 可 能会 引起 未焊 透 。 因此 ， 当热 输 入
降低至容许的最低值而仍未消除液化裂纹时， 则必须 采取第 二种 办法 ，即将 直边 对接 改 成 Ｖ形坡 口对接 ， 并 将单 层 焊改 为多层 焊 。这样 ， 虽然 降低 了焊接 效率 ，
关键词 ： 低碳 钢 ； 接 性 ； 焊 焊接 缺 陷
低碳 钢 的碳 含量 较低 ， 合金 元 素锰 和 硅 的含 量亦 不 高 。总 的来说 ， 焊接 眭良好 ， 会 因焊接 热周 期 的 其 不 快 速 冷却 ， 引起 淬硬 而使 组织 脆化 。因此 ， 焊 接板厚 在 小 于 ７ ｍ 的 焊件 时 ， 前 不 需 预 热 ， 必 严 格保 持 ０ｍ 焊 不 层 间温度 。除 了锅 炉 、 压力 容器 等重 要 的焊接 结构 外 ，
满 弧坑 。
材 的冶炼质量较差 ， 存在较多的非金属夹杂物 ， 在 则 焊接应力较高的接头中， 在焊接热影响区或靠近热影
响 区部 位 ， 时会 形 成 层状 撕 裂 ， 向平 行 于 钢板 轧 有 并 制 方 向扩展 。 状撕 裂在 角接 和对接 接头 中均可 能产 层 生 。 种 裂纹通 常 在接 头冷却 至 ２０ｃ 这 ０ ｃ温度 以下 ， 受较 高 的焊 接应 力 的作 用 而产 生 。 因此 ， 层状 撕裂 是 焊接 冷 裂纹 的一 种特 殊形式 。 状 撕裂 主要是 由于钢 板夹 层 层 中 ， 在非 金 属 夹 杂 物 ， 钢 板 厚度 方 向焊 接拉 应 存 在 力 的作 用下 ， 使其 与基 体剥 离 ， 成层状 撕裂 斑点 。当 形 这些 斑 点 长大 到一 定尺 寸 时 ，则 以脆 断 的形式 扩 展 ， 再合 并 成宏 观裂 纹 。 避 免层 状撕 裂 最基 本 的方 法 ， 是选 择保 证 厚 度方 向性 能 的钢 材 ，如 建 筑 结 构 用 钢 中 的 Ｑ ３ Ｇ — １ 、 ２５ ＪＺ ５ Ｑ ３Ｇ — ２ ２ ５ ＪＺ ５和 Ｑ ３ Ｇ — ３ ； 次是从 焊 接工 艺 上采 ２５ ＪＺ ５ 其 取 相应 措施 ， 例如 ， 焊件 进行 适 当 的预热 ； 对 降低 焊接 热 输入 量 和减 小焊 缝 尺寸 ； 降低焊 接 收缩 应力 等 。对 于 钢板 分层 严 重 的焊件 ， 种 有效 的解决 办法 是 在坡 一 口表面 做一 定厚 度 的预堆 焊 。
列 车 的飞速 发 展 ， 纤 维 复合 材料 刹 车 片有 着 广 阔的 碳
［ ４ 】韩冰， 陈平． 纤维复合 材料 火箭发 动机 壳体用韧性环 氧树 碳 脂基体的研 无 复合材料学报 ，０ ２ Ａ ｒ Ｖ １ ９Ｎｏ ，５ ２ ． ２ ０ ， ｐ， ｏ． ， ２ ２ ￣ ７ １ 【 ５ 】袁健 ． 纤 维复合材 料 天线反射 面研 制 Ｕ＿ 碳 】 火控 雷达技 术 ，
２ ３， ｐ， １ ００ Ｓｅ Ｖａ． ３２， ４－ ６． ４ ，４ －
发展空间。 碳纤维复合材料在运动器材中也得到了广 泛 应用 。 括高 尔夫球 杆 、 包 网球 拍 、 雪板 、 鱼竿 、 滑 钓 自 行车架 、 冰球拍 、 船桨 、 艇等 ， 已经形成 了成熟 的 赛 都
市场。
焊 后不 必作 消 除应 力处 理 ， 个焊 接 过程 不 必 采取 特 整 殊 的 工艺措 施 ， 接性 能优 良。当采 用 高热 输 入焊 接 焊 法 焊 接低碳 钢 时 ， 也会 出现各种 问题 【 “ 。
法， 并能保证焊接接头的 良好质量 ， 例如氧乙炔 、 焊条 电弧焊 、 埋弧焊 、 氩弧焊 、 二氧化碳气体保护焊 、 电渣 焊 、 离子 弧焊 、 等 电阻焊 、 擦 焊 和钎 焊等 。近年 来 新 摩 开发的一些高效 、 高质量的焊接方法和焊接工艺也在 低 碳钢 焊 接 中得 到 了广泛 应 用 ， 例如 高 效 率铁 粉 焊条
但避免 了液化裂纹 ， 保证了焊缝的质量。
２３ 层 状撕 裂 问题 ．
２ 采用 低 氢或超 低 氢 型焊接 材料 。 ）
在焊 接 厚度 大 于 ６ｒｍ 的碳钢 厚 板接 头 时 ， 钢 ０ ａ 如
３ 连续施焊整条焊缝 ， ） 避免中断。 ４ 在坡 口内 引弧 ， 免 擦 伤母 材 ， 意 息 弧 时 填 、 正和装 配 。 ） 矫 ６ 尽可 能改 善严 寒 的劳动 条 件 。 ）
上述措施可单独使用 ， 有时需要综合使用。
２ 焊 接 缺 陷与 预 防措 施
２１ 焊 缝金属 的热裂 纹 问题 ．
在 直边 对 接接 头 的单 面 或双 面埋 弧焊 中 ， 当母材
有 所 不 同。
技 术 平 曾 内 ， 因冶炼质量低劣 ， 但 存在明显 的偏析带 ， 使硫 、 磷 等有害杂质含量局部偏高 ；当以高热输入焊接时 ， 焊 缝熔合区在高温停 留的时间较长 ， 如焊接应变速率高 于晶体变形能力的增长速度 ，就会产生液化裂纹 ； 但 弧 焊热 周期 高温 段 的 时间较 短 ， 限制 了液化 裂 纹 的扩
【 ６ 】吴则 中， 田丰 ， 海宴， 永生， 张 郑 郑银 强． 纤 维复合 材料 连续 碳 抽 油杆 的特 点及 应 用前 景 【．石 油机 械 ，０ ２ Ｖ １ ０ Ｎｏ ， ｌ １ ２ ０ ， ｏ． ， ２ ３
５ ￣５ ３ ６．
［ ７ 】储 长 流 ， 宁． 纤 维 的 性 能 与 应 用 Ｕ． 京 纺 织 ，０ １Ｖ １ 朱 碳 】 北 ２ ０ ， ｏ．
高速列车等项 目 上都有着巨大的需求 ， 但我 国碳纤维 复合材 料 的发 展 与发 达 国家 相 比还有 很 大 差距 ， 纤 碳
维 复合 材 料还 需要 大量 进 口 ， 在碳 纤 维 的低 成 本上 和 复合材 料成 型技 术上 我们 还要 花很 大 的力气 。
参 考 文献 ：
每一 辆北 美 的汽 车用 ２２ ｇ ． 碳纤 维 ， 北美 １０ 辆 ｋ 那 ８０万 小 车 的 碳纤 维 总量 就 超 过 当前 全 球 大 丝 束 碳 纤 维 总 生产 能力 的 ４倍 ｌ ７ ｌ 国通用 汽 车公 司 和帝人 公 司 日 。美 前 宣 布将 联 合 研 制 应 用 在 汽 车上 的先 进 碳 纤 维 复合 材料 。碳纤 维 复合 材料 刹 车 片主要 用 于 高速 列 车 ， 是 碳纤 维 复合 材料 的又一 重要 应 用 。 日本 、 国 已经 成 法 功 地 将碳 纤 维 复合 材 料 刹 车 片 应 用 于新 干 线 和 Ｔ Ｖ Ｇ