中碳钢的焊接

出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《焊工简明实用手册》第441页（1740字）

常用中碳钢的化学成分及力学性能参阅GB／T 699－1999《优质碳素钢结构》的相关内容。

1．中碳钢的焊接特点

中碳钢由于含碳量较高，对焊接接头会发生如下影响：

①受热影响的母材部分容易产生淬硬组织。含碳量越高，板材越厚，淬硬倾向也越大。焊接结构刚度大、冷却速度较快、焊接材料或焊接工艺参数选择不当时，都容易在淬硬区产生冷裂纹。

②焊接过程中母材中的碳将熔化到焊缝中去，尤其是第一层焊缝金属中的母材比例达到30%，这样会使焊缝金属中碳含量增高，再结合焊缝中硫、磷等杂质的影响，容易在焊缝金属中产生热裂纹。

③由于含碳量较高，对气孔的敏感性也增加了，因此要求焊接材料的脱氧性要好，对坡口的清理和焊接材料的烘干要求更加严格。

由于上述原因，中碳钢焊接接头的塑性及抗疲劳强度相对低碳钢焊接接头较低。

2．中碳钢的手工电弧焊焊接工艺要点

①焊条选用。选用抗冷裂纹和抗热裂纹能力较强的低氢型焊条，如E5016(J506)、E5015(J507)、E6015－D1(J607)等。不重要结构件的焊接也可选用钛铁矿型或钛钙型焊条。在工件不允许预热的特殊情况下，可选用铬镍奥氏体不锈钢，如E308－16(A102)、E309－16(A302)、E309－15(A307)、E310－15(A407)等。中碳钢的焊条选用见表7．2－6。

表7．2－6 中碳钢焊条的选用

②预热。预热可减小冷却速度、降低近缝区的淬硬倾向，防止冷裂纹的产生；还可改善中碳钢焊接接头的塑性，减小焊接的残余应力。预热温度的高低与焊接工件的含碳量、厚度、结构的刚性、焊条类型、焊接工艺参数等有关。常用预热温度可参考表7．2－7。

表7．2－7 中碳钢预热和焊后高温回火温度

③焊接坡口最好开成U形，也可开成V形，目的是尽量减小母材的熔合比，以减少热裂纹和气孔的产生。

④焊条使用前烘干，坡口及附近的油锈和氧化皮等要清除干净。

⑤最好采用直流反接，以减少焊件的受热量，降低裂纹倾向，减少金属的飞溅和焊缝金属中的气孔。焊接电流应较低碳钢小10%～15%；第一层采用小直径焊条、小电流慢速施焊，以免出现裂纹。

6)焊接过程中可采用锤击焊缝的方法减小焊接残余应力。

7)焊后缓冷，必要时按表7．2－7中推荐的高温回火温度进行消除应力回火。

3．中碳钢埋弧焊工艺要点

1)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。

2)焊接坡口形式采取U形或V形，减少母材金属熔入焊缝金属中的比例。

3)采用小直径焊丝(一般为3mm)，小的焊接电流。

4)也可在焊缝坡口上预先用H08A焊丝堆焊一层过渡层，然后再进行焊接。

5)焊前预热和焊后回火与手工电弧焊相同。焊后也可不进行热处理。

6)尽量用小电流和慢焊速，使熔深减小，以减少母材的熔化。