碳钢的焊接性及焊接工艺

碳钢的焊接性及焊接工艺
来源：本站编辑发布日期：2010-8-21 阅读次数：149 次
碳钢又称为碳素钢，是钢材中产量最多、应用最广的材料。

一、低碳钢的焊接
（1）焊接性分析
①低碳钢因含碳及其他合金元素少，塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等缺陷，焊接性能优良。

②焊接低碳钢，一般不需要采取预热和焊后热处理等特殊工艺措施。

③手工电弧焊焊接低碳钢时可适合全位置焊接，且焊接工艺和操作技术比较简单，容易掌握。

④不需要选用特殊和复杂的设备，对焊接电源无特殊要求，一般交流、直流弧焊机都可焊接。

（2）焊接材料
熔化焊时用的焊接材料可以根据等强度的原则选用，也就是使焊缝的强度等于或接近于母材的强度。

（3）焊接工艺要点
如果母材和焊接材料合格，这种钢焊接时一般不需要预热、保持层间温度和后热处理，也能获得优良的焊接接头。

只有在下列情况下才能采取相应的措施：
1、在低温环境下焊接厚件时，应预热焊件，防止产生冷裂纹；
2、厚度超过50mm的焊件，应进行焊后热处理以消除应力；
3、电渣焊焊件焊后应正火以细化HAZ晶粒。

二、中碳钢的焊接
中碳钢主要是在铸、锻毛坯的组合件以及补焊工作中应用。

（1）焊接性
1、热影响区易产生低塑性的淬硬组织，含碳量越高，板厚越大，焊件刚性越大，焊条选用不当时，容易产生冷裂纹。

2、焊缝金属易产生热裂纹。

3、焊缝区易产生气孔。

4、焊前经调质处理的中碳钢，焊后在热影响区会出现回火软化区，从而影响到焊接接头的使用性能。

（2）焊接材料
中碳钢主要采用手弧焊和气焊。

手弧焊时最好采用低氢焊条，因为低氢焊条扩散氢含量少、具有一定的脱硫能力，熔敷金属塑韧性良好，抗冷裂、热裂的能力都高。

如果允许焊缝与母材不等强，可以采用强度级别低的焊条。

当焊件不允许预热时，可以采用奥氏体不锈钢焊条，因为它塑性好可以避免裂纹。

（3）焊接工艺要点
1、焊接坡口尽量开成U形，以减少焊件熔入量。

2、焊前预热，预热温度一般在150-250℃。

当含碳量高、板厚度大或结构刚性大时，预热温度可提高到250-400℃，局部预热的加热范围为焊缝两侧50～200mm左右。

3、采用小电流多层焊，尤其焊接第一层焊缝时，更应采用小电流慢速焊，以减小焊件熔入焊缝金属的比例（减小熔合比），防止热裂纹。

4、采用碱性焊条。

焊前焊条要烘干，烘干温度350-400℃，烘干2h。

5、选用合理的装焊顺序，改善应力分布状态；采用锤击焊缝的方法，以减小焊接残余应力，细化晶粒。

6、焊后缓冷。

焊件焊接后放在石棉灰中，或放在炉中缓慢冷却。

7、焊后热处理。

对含碳母高、厚度大和刚性大的焊件，焊后作600～650℃的回火处理以消除应力。

三、高碳钢的焊接
（1）焊接性分析
高碳钢的含碳量比中碳钢还高（>0.6％），所以更容易产生脆硬的马氏体组织，脆硬倾向和冷裂敏感性更大，因此焊接结构一般不采用这种钢，它们的焊接通常只用在焊补修理工作中。

（2）焊接材料
高碳钢焊接可以采用手弧焊和气焊。

高碳钢的抗拉强度大多都在675Mpa以上，要求强度高时，手弧焊一般用J707、J607焊条，要求不高时，可以用J506、J507，或者选用和以上强度级别相当的低合金钢焊条或填充金属。

所有焊接材料都应该是低氢型的，以提高焊缝塑韧性和抗裂性能。

（3）焊接工艺要点
①高碳钢要先进行退火才能进行焊接。

②采用结构钢焊条时，焊前应进行250-350℃以上的预热（如果用奥氏体不锈钢焊条可以不预热）。

③多层焊焊接过程中，还应保持与预热温度相同的层间温度，并在焊后缓冷。

④通常焊后要进行650℃高温回火消除应力。