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无锡锅炉用合金无缝钢管牌号|低碳钢施焊工艺要点
金属焊接基础 主讲: 第二章 碳素钢的焊接 复习思考题 第四节 高碳钢的焊接性 第三节 中碳钢的焊接性 第二节 低碳钢的焊接性 第一节 碳素钢概述 第一节 碳素钢的概述 一、碳素钢的种类 二、碳素钢的焊接性 含碳量小于2.11%，并含有少量的Si、Mn、S、P等杂质 的铁碳合金叫碳素钢。 碳素钢简称碳钢 (生产用碳钢含碳量<1.35%)，在钢 的用量中约占90%以上。 缺点:强度低、淬透性低、回火抗力差、高温性能极差。 一、碳素钢的种类 按含碳量分类: 低碳钢<0.3%C 中碳钢 0.3%~0.6%C 高碳钢>0.6%C 按用途分类: 碳素结构钢 碳素工具钢 按质量分类: 普通碳素钢 S≤0.05% ;P≤0.045% 优质碳素钢 S≤0.04% ;P≤0.04% 高级优质碳素钢 S≤0.03% ;P≤0.035% 钢材脱氧程度 沸腾钢: 不完全脱氧所得的钢，含氧量高，硫、磷杂 质较多，且分布不均，焊接时有产生热裂纹和气孔倾 向。 镇静钢:镇静钢 脱氧彻底，故含氧量低，杂质少。半镇静钢:介乎沸腾钢和镇静钢之间。 行业特殊要求及用途(专用钢) 按照某些专业的特殊要求，对普通或优质结构 钢的成分和性能进行调整，从而生产出满足各种 专业要求的专用钢。
一、碳素钢的种类 锅炉用钢:制造锅炉过热器、主蒸汽管、锅筒、炉胆和 炉管 压力容器用钢:制造空气瓶、锅炉汽包、石化工业的气 体分离或贮运设备的压力容器等 要求: ?一般为低碳优质镇静钢，含碳量在0.15%~0.26%C，严 格控制S、P、O 2 、N 2 等的含量 ?良好不冷变形性和焊接性，一定的强度、高温强度和韧 性、耐蚀性和一定的形变时效值 、机械性能 专用钢的牌号:在碳素结构钢或合金钢的钢号末尾加 “锅”-“g”或“容”-“R”或“桥”“q”。例如20g、15MnVg或 15MnVR、16Mnq等 一、碳素钢的种类 二、碳素钢的焊接性 (成分、工艺) 名称 W(C) % 典型硬度 典型用途 焊接性 低碳钢 小于0.15 60HRB 特殊板材和、 型材薄板等 优 0.15~0.30 90HRB 结构用型板 带材、焊丝 良 中碳钢 0.30~0.60 25HRC 机械部件及 工具 中 高碳钢 大于0.60 40HRC 弹簧、模具、 钢轨 差 表2-1 碳素钢焊接性和含碳量的关系 焊接性主要取决与碳含量。 成分 二、碳素钢的焊接性 焊接性主要取决与碳含量，锰、硅对焊接性也 有一定的影响。 Ceq=w(C)+1/6w(Mn)+1/24w(Si) 对于碳钢来说，硅含量较少(<0.5%)，不考 虑硅对碳当量的影响。 Ceq=w(C)+1/6w(Mn) 碳当量>0.4%时，冷裂纹的敏感性增大。 其他合金元素对碳含量的影响，磷、硫、 氧、氮对焊接性的影响。 硫在钢中常以硫化铁的形式存在，并呈网状分布在晶 粒边界，因而显著地降低钢的韧性。铁加硫化铁的共晶温 度较低(985℃)，因此，在进行热加工时，由于加工开 始温度一般为1150~1200℃，而铁和硫化铁共晶已经熔 化，从而导致加工时开裂，这种现象就是所谓“硫的热脆 性”。硫的这种性质使钢在焊接时产生热裂纹。因此，一 般在钢中对硫的含量都严格加以控制。另一方面，硫还容 易引起焊接气孔。 磷在钢中能全部溶于铁素体内。它对钢的强化作 用仅次于碳，使钢的强度和硬度增加，磷能提高钢的 抗腐蚀性能，而塑性和韧性则显著降低。特别在低温 时影响更为严重，这称为磷的冷脆倾向。故它对焊接 不利，增加钢的裂缝敏感性。作为杂质，磷在钢中的 含量也要加以限制。 氧、氮危害较大，提高了时效敏感性。 碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的 钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。被淬硬的焊缝和热影响 区因其塑性下降，在焊接应力作用下容易产生裂纹。碳素钢被 淬硬主要是因马氏体组织形成而引起。马氏体是碳在中过饱和 的固溶体，它的硬度既和钢中含碳量有关，又和所形成的马氏 体数量有关，见图2-1 。马氏体的数量受冷却速度影响，非常 快的冷却速度可以产生100%马氏体，从而可达到最高硬度。 因此，焊接含碳量较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度， 使马氏体的数量减至最少。 工艺 图2-1含碳量对碳钢快速冷却产生 各种%(马氏体)时的硬度影响 焊接的冷却速度 受焊接热输入、母 材板厚和环境温度 的影响。厚板或在 低温条件下焊接， 其冷却速度加快; 预热或加大焊接线 能量，可以降低冷 却速度。 碳素钢的碳含量增加到约0.15% 以上时，对氢致裂纹尤其 敏感。因此，焊接碳含量高于0.15% 的碳素钢时，须注意减 少氢的来源。例如，减少焊条药皮中或埋弧焊剂里及母材上 或大气中的水分，焊前对待焊部位及其附近须清除油污、铁 锈等。手弧焊时宜选用低氢型焊条，在其它焊接方法中应制 造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的含氢量。对已溶入焊 缝和热影响区的氢，可采取后热措施使之向外扩散。 措施 焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束应力和不 均衡的热应力。即使是不易淬硬的低碳钢，在受枸束条件下采 用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。 总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应 的工艺措施。当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构 拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹;当含碳量较高时， 如高碳钢，除了防止因这些应力所引起的裂纹外，还要特别注 意防止因淬硬而引起的裂纹。 措施 低碳钢的成分特点与焊接性 成分特点:碳的质量分数较低，硅、锰含量较少。
焊接性优良 焊接时一般不需预热、控制道间温度和后热，焊后也 不必采取热处理来改善组织，可以说在整个焊接过程 中不需要特殊的工艺措施 焊接时具有以下特点: 第二节、低碳钢的焊接 1)可装配成各种接头形式，适应各种不同位臵的 焊接，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。 2)塑性好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制 造各种大型结构和受压容器。 3)不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源和 焊接材料没有特殊要求，交直流焊机、酸碱性焊 条和焊剂都可以使用。 4)如果焊接时热输入过大，例如焊条直径或焊接 电流选择不当、埋弧焊电流或焊速不当，也可能 出现热影响区晶粒长大而引起塑性降低。 第二节、低碳钢的焊接 由于低碳钢含碳量低，锰、硅含量也少， 所以，通常情况下不会因焊接而产生严重硬 化组织或淬火组织。低碳钢焊后的接头塑性 和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、 控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处 理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的 工艺措施，焊接性优良。 但在少数情况下，焊接时也会出现困难: 1)采用旧冶炼方法生产的转炉钢含氮量高，杂质含量多，从 而冷脆性大，时效敏感性增加，焊接接头质量降低，焊接性变差。 2)沸腾钢脱氧不完全，含氧量较高，P等杂质分布不均，局 部地区含量会超标，时效敏感性及冷脆敏感性大，热裂纹倾向也 增大。 3)采用质量不符合要求的焊条，使焊缝金属中的碳、硫含量 过高，会导致产生裂纹。如某厂采用酸性焊条焊接Q235-A钢时， 因焊条药皮中锰铁的含碳量过高，会引起焊缝产生热裂纹。 4)某些焊接方法会降低低碳钢焊接接头的质量。如电渣焊， 由于线能量大，会使焊接热影响区的粗晶区晶粒长得十分粗大， 引起冲击韧度的严重下降，焊后必需进行细化晶粒的正火处理， 以提高冲击韧度。
1.焊接方法 低碳钢焊接性良好，几乎可以选择所有的 焊接方法，并能保证焊接接头的良好质量。 第二节、低碳钢的焊接 2.焊接材料 选择焊接材料应遵循等强匹配的原则，也 就是根据母材强度等级及工作条件来选择 焊接材料。低碳钢结构通常使用抗拉强度 平均值为420MPa的钢材，因而常选用 E43××系列焊条。表2-2列出了焊接低碳 钢常用的焊接材料。 第二节、低碳钢的焊接 表2-2 焊接低碳钢常用的焊接材料 钢号 焊条电弧焊 埋弧焊 CO 2 焊 一般结构 焊接动载荷、复杂与厚板结构、 重要受压容器和低温下焊 接 焊丝牌号 焊剂牌号 Q235 Q255 E4303、E4313、 E4301、 E4320、 E4311 E4315、E4316 (E5015、E5016) H08A HJ430 HJ431 H08Mn2Si H08Mn2SiA Q275 E5015、E5016 E5015、E5016 H08MnA 08、10 15、20 E4303、E4301 E4320 、E4311 E4315、E4316 (E5015、E5016) H08A H08MnA HJ430 HJ431 HJ330 25、30 E4315、E4316 E5015、E5016 H08MnA、 H10MnA 20g E4303、E4301 E4315、E4316 (E5015、E5016) H08MnA H08MnSi、 H10Mn2 20R E4303、E4301 E4315、E4316 (E5015、 E5016) H08MnA 3. 低碳钢施焊工艺要点 低碳钢焊接一般不需要特殊的工艺措施， 但在工件厚度较大或环境温度较低 (T≤0℃)时，会因冷速加快而导致接头 裂纹倾向增加，例如在焊接直径 Φ≥3000mm且壁厚δ≥50mm的结构、焊 接壁厚δ≥90mm的第一层焊道、受压容器 壁厚δ≥20mm时的焊缝有可能产生裂纹。 第二节、低碳钢的焊接 因此焊接时应采取如下工艺措施: 1)焊前预热，焊接时保持道间温度。 2)采用低氢或超低氢型焊接材料。 3)连续施焊整条焊缝，避免中断。 4)在坡口内引弧，避免擦伤母材，注意熄弧 时填满弧坑。 5)不在低温下进行成形、矫正和装配。 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。 第二节、低碳钢的焊接 低碳钢的特殊焊接工艺 1.窄间隙埋弧焊 窄间隙埋弧焊可用于低碳钢焊接，也可用于合金 结构钢的焊接，在我国已有多套窄间隙焊接装臵， 例如，大型火电站锅炉、核电站主容器、石油化 工装臵中的热壁加氢反应器等厚壁筒体结构， 都 可以采用这一工艺方法进行焊接。该法比普通埋 弧焊间隙小得多，因而节省焊接材料、缩短焊接 时间和减少母材开坡口时的浪费，同时还提高接 头焊接质量。
第二节、低碳钢的焊接 2.窄间隙自动MIG全位臵焊(惰性气体保护金属极电弧 焊 metal inert-gas welding ) 该工艺方法主要用于大直径厚壁管件的焊接，采用 射流过渡的脉冲MIG焊，Ar+CO2富氩混合气体作 保护，焊丝直径φ0.8~φ1.2mm，调节参数多，可 以很好地适应在不同空间位臵时的焊接需要，并能 保证获得满意的焊接接头质量。 3.TIG焊封底背面成形工艺(钨极惰性气体保护焊 英文简称TIG(Tungsten Inert Gas Weiding)焊 ) 该工艺主要用于无法进行两面焊接、但又要求必须 焊透的受压容器、管道或其他结构的焊接施工。焊 接时要求根部熔化，背面形成焊缝;或背面不要求 成形，但根部必须完全熔透。 第二节、低碳钢的焊接 4.多头MIG焊 大型电站锅炉中的膜式壁很大，由许多根 钢管与钢带彼此相间焊接而成，材料都为 低碳钢，正、反两面都要求焊接。 国内采用12头的MIG焊膜式壁专用焊机， 正反面各有6个焊头同时焊接，即6个平焊、 6个仰焊。焊接过程不必翻转工件，效率高。 目前，日本已有20个头(10个平焊、10个 仰焊)专用焊机，且焊接质量完全合格。 第二节、低碳钢的焊接 等离子体是物质的第四态(以H 2 O为例) 要是把水蒸汽再加热，比方几千度、上万度地烧， 会怎样呢?这就是物质的第四态，等离子体状态! PLASMA PLASMA GAS GAS LIQUID LIQUID SOLID SOLID ENERGY ENERGY 5.等离子弧焊接 等离子体又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的 原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气 体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、 液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好 的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动 和加速等离子体。 普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒 子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的电子被撞掉， 当温度高达百万K到1亿K，所有气体原子全部电离.电离 出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等.这种 高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体. 其实，人们对等离子体现象并不生疏。在自然界里， 炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极 光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲，几 乎99.9%以上的物质都是以等离子体态存在的，如恒 星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法， 如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离 子体。 等离子体主要用于以下3方面。 ①等离子体冶炼:用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如 高熔点的锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、钨(W)等金属。 ②等离子体喷涂:许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温， 为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料。用等离子体沉积 快速固化法可将特种材料粉末喷入热等离子体中熔化，并喷涂到基 体(部件)上，使之迅速冷却、固化，形成接近网状结构的表层， 这可大大提高喷涂质量。 ③等离子体焊接:可用以焊接钢、合金钢;铝、铜、钛等及其 合金。特点是焊缝平整，可以再加工,没有氧化物杂质,焊接速度快。 用于切割钢、铝及其合金，切割厚度大。 等离子处理过程 等离子处理 气体电离 气体电离 电电 弧弧 压压 缩缩 热热 能能 动动 能能 金属材料的熔融喷出物 金属材料的熔融喷出物 尖端快速的被冷却 = 弧压缩 电弧中心的温度 (15,000 to 35,000°C) = 融化金属材料 高速等离子射流 - DC ①机械压缩效应(作用)--电弧经过有一定孔径 的水冷喷嘴通道，使电弧截面受到拘束，不能自由 扩展。 ②热压缩效应--当通入一定压力和流量的氩气或 氮气时，冷气流均匀地包围着电弧，使电弧外围受 到强烈冷却，迫使带电粒子流(离子和电子)往弧 柱中心集中，弧柱被进一步压缩。 ③电磁收缩效应--定向运动的电子、离子流就是 相互平行的载流导体，在弧柱电流本身产生的磁场 作用下，产生的电磁力使孤柱进一步收缩。 当小直径喷嘴，大的气体流量和增大电流时，等 离子焰自喷嘴喷出的速度很高，具有很大的冲击力，这 种等离子弧称为“刚性弧”，主要用于切割金属。反之， 若将等离子弧调节成温度较低、冲击力较小时，该等离 子弧称为“柔性弧”，主要用于焊接。 用等离子弧作为热源进行焊接的方法称为等离子孤焊接。 焊接时离子气(形成离子弧)和保护气(保护熔池和焊缝不受 空气的有害作用)均为氩气。 等离子弧焊所用电极一般为钨极(与钨极氩弧焊相同，国 内主要采用钍钨极和铈钨极，国外还采用锆钨极和锆极)，有 时还需填充金属(焊丝)。一般均采用直流正接法(钨棒接负 极)。故等离子弧焊接实质上是一种具有压缩效应的钨极气体 保护焊。 1.小孔型等离子弧焊 小孔型焊又称穿孔、锁孔或穿透焊。利用等离子弧能量密度 大、和等离子流力强的特点，将工件完全熔透并产生一个贯穿工 件的小孔。被熔化的金属在电弧吸力、液体金属重力与表面张力 相互作用下保持平衡。焊枪前进时，小孔在电弧后方锁闭，形成 完全熔透的焊缝。 穿孔效应只有在足够的能量密度条件下才能形成。板厚增加: 所需能量密度也增加。由于等离子弧能量密度的提高有一定限制， 因此小孔型等离子弧焊只能在有限板厚内进行。 2.熔透型等离子弧焊 当离子气流量较小、弧抗压缩程度较弱时，这种等离子弧在 焊接过程中只熔化工件而不产生小孔效应。焊缝成形原理和钨极 氢弧焊类似，此种方法也称熔入型或熔蚀法等离子弧焊。主要用 于薄板加单面焊双面成形及厚板的多层焊。 第三节 中碳钢的焊接 中碳钢的成分特点与焊接性 中碳钢中碳的质量分数为wc=0.30%~0.60%， 其强度和硬度较高，塑性和韧性较差，淬硬性较 大，当wc接近下限时焊接性良好，随wc的增加焊 接性严重恶化。 同时在物理性能方面，中碳钢比低碳钢线膨胀系 数略大，热导率稍低，这也就增加了中碳钢焊接 时的热应力和过热倾向。 当钢中碳的质量分数大于0.15%时，碳本身的偏 析以及它促进硫等其它元素的偏析都明显起来， 如果钢中的硫较多，则会因形成低熔点硫化物而 导致热裂纹倾向增加，因此用于焊接的中碳钢必 须严格控制硫的质量分数; 其次，由于碳的质量分数较大，在焊接冶金反应 中，C和FeO反应生成的CO有可能产生CO气孔; 第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如 果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且 中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接 应力作用下容易发生冷裂纹和脆断 中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而 越来越差，焊接时的主要问题是热裂纹、冷裂纹、 气孔和脆断，有时还会存在热影响区强度降低， 钢中杂质越多、结构刚性越大，问题就越严重。 中碳钢一般不用作焊接结构材料，而是用作机器 部件和工具较多，多利用其坚硬耐磨的性能，而 非利用其高强度。这种坚硬耐磨性能通常是经过 热处理来达到的，因此焊接时就要注意母材的热 处理状态。如果是焊接已经过热处理的部件，则 必须采取措施防止裂纹产生;如果是焊后进行热 处理，要求热处理后接头与母材性能相匹配，则 必须注意选择焊接材料。 1.焊接方法 中碳钢焊接性较差，一般用作机器部件， 其焊接一般是修补性的，所以焊接中碳钢 最合适的焊接方法是焊条电弧焊。 2.焊接材料 一般情况下选用去硫能力强，熔敷金属扩 散氢含量低，塑、韧性较好的低氢型焊条; 在要求焊缝金属与母材等强度时，选相应 级别的低氢焊条; 在不要求等强度时，选用强度级别低于母 材的低氢焊条，例如焊接强度级别为 490MPa的母材，可选择E4315、E4316焊 条，切不可选择强度级别比母材高的焊条。 对强度不做要求的中碳钢工具、模具等， 焊接时要考虑其焊前状态: 如果是在退火状态下(热处理前)焊接， 选用焊条则必须要使焊缝金属与母材化学 成分接近，以使焊后经热处理的焊缝金属 达到与母材性能相同; 如果是在热处理后的部件上焊接，则要选 择低氢焊条，并采取相应的工艺措施，以 防止裂纹和热影响区软化。 3.坡口制备 中碳钢焊接时为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应减小 熔合比，所以一般采用U形或V形坡口，并注意将坡口及 两侧20mm范围内的油污、铁锈等污物清理干净。 4.预热与后热 中碳钢焊接时大多需要预热和控制道间温度，以降低焊缝 金属和热影响区的冷却速度，抑制马氏体的形成，提高接 头的塑性，减小残余应力。预热温度取决于碳当量、母材 厚度、结构刚度和焊条类型等，见表2-3。 中碳钢焊后应立即进行消除应力热处理，不能立即进行热 处理的，也应至少在冷却到预热温度或道间温度之前进行， 特别是在工件厚度和结构刚度较大时更应如此。热处理温 度一般为600~650℃。 焊接领域中，是指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属 中所占的百分比。 熔合比也可以以焊道金属中母材金属熔化的横截面积 SB与整个焊道横截面积SA+SB之比值来计算，即: 熔合比=SB/(SA+SB)。 坡口和熔池形状改变时，熔合比都将发生变化，如焊 件开坡口后与I形坡口相比，会显著降低熔合比。电弧焊 接中碳钢、合金钢和有色金属时，常通过改变熔合比的 大小来调整焊缝的化学成分，降低对焊接裂纹的敏感性 和提高焊缝金属的力学性能。
中碳钢焊接的焊条、预热温度及焊后热处理温度 钢牌号 焊接性 选用焊条牌号 预热温度 /℃ 焊后热处理温 度 /℃ 不要求等强度 要求等强度 25 好 E4303、E4301 E5015、E5016 ＞50 600~650 30 较好 E4315、E4316 E5015、E5016 ＞100 35 ZG270- 500 较好 E4303、E4301 E4315、E4316 E5015、E5016 ＞150 45 ZG310- 570 较差 E4303、E4301、 E4315、E4316、 E5015、E5016 E5015、E5016 ＞250 55 ZG340- 640 较差 E4303、E4301、 E4315、E4316、 E5015、E5016 E5015、E5016 - -
5.施焊特点 中碳钢焊接时，尤其是在不预热的情况下焊接， 应采取工艺措施减小熔深，降低冷却速度，防止 产生裂纹。例如，选U形坡口减小熔合比;多层 焊第一层焊道采用小直径焊条、小电流焊接;将 焊件臵于立焊或半立焊位臵、焊条横向摆动(摆 动幅度取焊条直径的5~8倍，这样就相当于短段 连续多道多层焊)，以使母材热影响区的任何一 点都在短时间内多次重复受热以取得预热和保温 效果。 典型中碳钢零件的焊接工艺 1.焊条电弧焊焊接法兰长轴 法兰长轴的主要尺寸见图2-2，材料为35钢。 采用焊条电弧焊焊接，选用E5015低氢型焊 条，焊前经300~350℃烘干保温1h;焊件 仔细清理坡口两侧20mm范围内的油污、铁 锈等杂质;焊件水平放臵，焊缝处于立焊 位臵，预热150~200℃，焊固定焊缝4~5 段，每段长50mm;圆周焊缝分成6段或4 段，分段跳焊以减小应力和变形，第一道 焊缝焊速要稍慢，熄弧时注意填满弧坑。
焊接法兰长轴 第三节 高碳钢的焊接 高碳钢的成分特点与焊接性 高碳钢中碳的质量分数wc＞0.6%，焊接性 很差，在实际中不用作焊接结构，一般是 用作工具钢和铸钢，用于要求高硬度和高 耐磨性的部件、零件和工具，所以高碳钢 的焊接大多为修复性焊接。 其特点如下: 1)由于碳的质量分数更大，因此焊接时比中碳钢 更容易产生热裂纹; 2)高碳钢对淬火更加敏感，焊接时热影响区极易 产生脆硬的高碳马氏体组织，所以淬硬倾向和冷 裂纹倾向都很大; 3)高碳钢导热性比低碳钢差，在焊接高温下晶粒 长大快，且碳化物容易在晶界上集聚、长大，使 焊缝脆性增大，从而使接头强度降低;同时在接 头中引起的内应力也较大，更容易促使裂纹的产 生。 第三节 高碳钢的焊接 高碳钢的焊接工艺要点 1.焊接方法 高碳钢焊接主要是高硬度、高耐磨性部件、零件和工具的 焊接与修复，所以主要的焊接方法是焊条电弧焊和钎焊。
2.焊接材料 高碳钢焊接一般不要求接头与母材等强度。焊接材料根据 钢中碳的质量分数、结构特点和使用条件来选择。 高碳钢的抗拉强度一般在675MPa以上，当要求接头强度 较高时可选择E7015-D2(J707)或E6015-D2(J607)焊 条;强度要求不高时可选择E5015(J507)或E5016 (J506)焊条;或者选择与以上焊条强度等级相当的低氢 型低合金钢焊条;必要时可选用奥氏体不锈钢焊条，牌号 与中碳钢所选焊条相同。 3.施焊工艺要点 1)高碳钢零件一般经过淬火+回火的热处理，因 此焊接之前要先行退火，以减小裂纹倾向。 2)采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热 和道间温度控制在250~350℃以上。 3)采取与中碳钢相同的焊接工艺措施，如减小熔 合比、小电流、低焊速焊接，整个工件应连续施 焊完成，并采取措施减小内应力。 4)焊后将焊件立即放入炉中，在650℃保温，进 行消除应力热处理。 1.刀具钎焊 在机加工中使用的车刀、刨刀等很多刀具 是由刀头和刀体焊接而成的。刀头一般是 碳素工具钢，其中wc=0.8%~1.4%，属于 高碳钢;刀体一般由wc=0.4%~0.6%的中 碳钢或低合金钢(40Cr)制造。 如图2-3所示为刀头和刀体的火焰钎焊 第三节 高碳钢的焊接 图2-3 火焰钎焊刀具 待钎料凝固后放在石灰石中凝固，降低冷却速度。 2.钢索对接 某钢索斜拉桥(图2-4)的钢索直径为 146mm，是由许多根直径为7mm的80优质 高碳钢丝拧绞而成，每根钢索都很长，安 装时要求拉紧钢索，因此要求事先在钢索 端头对接上一个高碳钢拉紧接头。 焊接采用焊条电弧焊，选用强度级别比钢 索低的焊条，预热温度和道间温度不低于 350℃，焊后采取缓冷措施。
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