中碳钢焊接工艺

出处：按学科分类—工业技术 河北科学技术出版社《实用焊接技术手册》第454页（2548字）

1．手工电弧焊

(1)焊接材料选择 选择焊接材料时，应尽量选择抗裂性较好的焊条，如碱性低氢焊条，其熔敷金属扩散氢含量少，塑性、韧性良好，抗裂性好。特殊情况下，若焊件预热有困难，可以采用Cr－Ni奥氏体不锈钢焊条。由于采用不锈钢焊条获得的焊缝金属塑性良好，可避免热影响区热裂纹的产生。常用的不锈钢焊条有A102、A302、A402、A407等。也可选用其他焊条来焊接中碳钢，但应尽量减少母材熔入量、严格控制预热温度及采取焊后缓冷等措施。

对于焊后需要经过热处理以达到高硬度和高耐磨性的材料，选用焊条必须使熔敷金属成分与母材相近，以使焊后经热处理后的焊缝金属达到与母材相同的性能。若在热处理后的部件上焊接，则应考虑选用低氢碱性焊条，采取相应的工艺措施，防止裂纹和减少热影响区软化。表2－2－53是中碳钢手工电弧焊时选用的焊条。

表2－2－53 中碳钢手工电弧焊焊条^［1，6］

注：①焊前必须预热。35和45号钢预热150～250℃，55号钢或厚度与刚性很大时，要预热到350～400℃。采用塑性好的焊条，焊前可不预热。

②焊后一般要进行600～650℃回火热处理。

(2)焊前准备 大多数情况下，中碳钢焊接需要预热和一定的层间温度，以降低焊缝和热影响区冷却速度，防止产生淬硬组织。预热温度主要取决于碳当量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法。预热和消除应力热处理温度如表2－2－54。

表2－2－54 预热和消除应力热处理温度^［4，8］

(3)焊接工艺参数 焊接工艺参数可参考低碳钢的焊接工艺参数下限值，焊接速度应慢。

(4)焊后处理 焊后最好立即进行消应力处理，特别对于大厚度工件等刚性较大的构件和严厉工作条件下工作的焊件更应如此。若无条件立即消除应力，也应当后热，以使扩散氢逸出。后热保温时间大约每10mm厚度为1小时左右。后热温度可参考预热温度，但应视具体情况而定。

焊后消应力处理温度可参考表2－2－54。

(5)焊接中碳钢注意事项：

①焊接坡口应尽量开成U型，以减少母材金属熔入焊缝中的比例，防止裂纹。

②电焊条使用前要烘干。碱性焊条烘干温度一般为250℃，要求高时，烘干温度可提高到350～400℃，时间1～2小时。钛钙型等酸性焊条使用前一般不烘干。

③条件许可时应尽量采用多层焊，多层焊时必须仔细清除前一道焊缝表面上的焊渣。多层焊第一层焊接时，应尽量采用小电流、慢焊速，以减小母材的熔深，但必须注意将母材熔透。

④焊接时尽量采用直流电源反接法。

⑤焊缝较长时，应采用分段施焊法。

⑥收弧时电弧应慢慢拉长，一定要添满弧坑，以免产生弧坑裂纹。

⑦焊后应尽可能缓慢冷却。

⑧有时可采用锤击焊缝的方法减小焊接残余应力。

⑨焊接沸腾钢时，加入含有足够数量脱氧剂的填充金属，以防止焊缝气孔。

(6)焊接常见的缺陷及防止措施 中碳钢的焊接缺陷主要是裂纹，其中热裂纹多产生于焊缝金属，特别是弧坑处。冷裂纹多产生在近缝区的母材上，有时也出现在焊缝处。其产生原因及防止措施见表2－2－55。

表2－2－55 手工电弧焊焊接中碳钢常见的主要缺陷、产生原因及防止措施^［5］

2．埋弧焊

(1)焊接材料的选择 中碳钢埋弧焊所用焊丝的含碳量不应大于0．10%，通常采用H08A焊丝和HJ431焊剂，有时也可采用H08、H08E、H08Mn焊丝、HJ431焊剂、HJ430焊剂。

(2)焊前处理 焊前预热温度参见表2－2－54。

(3)焊接工艺参数 焊接电流比焊接同样厚度的低碳钢时应小些。尽量采用小直径焊丝(一般为3．0mm)。

(4)焊后处理 焊后回火处理可参见表2－2－54，也可不进行热处理。

(5)焊接注意事项：

①焊接坡口的形式，应以减少母材金属熔入焊缝金属中的比例为原则，以防止产生裂纹。

②在焊接坡口边沿预先用H08A焊丝堆焊一层过渡层，然后再进行焊接。

3．CO₂气体保护焊

对于常用的35、45钢来说，可以选用H08Mn2SiA、H08Mn2Si、H04Mn2SiTiA、H04Mn2SiTiA等焊丝，这类焊丝含碳量较低，并含有较强脱氧能力和固氮能力的合金元素，对减少焊缝金属中的气孔有益。

焊前准备、焊接工艺要点及焊接工艺参数可参见低碳钢焊接。