碳鋼的焊接性

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1、碳鋼的焊接性碳素鋼的焊接性隨含碳量增加而惡化，因為含碳量較高的鋼從焊接溫度快速冷卻下容易被淬硬。被淬硬的焊縫和熱影響區(qū)因其塑性下降，在焊接應(yīng)力容易產(chǎn)生裂紋。碳素鋼被淬硬主要是在馬氏體組織形成而引起，馬氏體的數(shù)量受冷卻速度影響，非?？斓睦鋮s速度可以產(chǎn)生100%的馬氏體，從而可達到最高硬度。因此，焊接含硯較高的碳素鋼時，就應(yīng)當(dāng)注意減緩冷卻速度，使馬氏體的數(shù)量減至最少。焊接的冷卻速度受焊接熱輸入、母材板厚和環(huán)境溫度的影響。厚板或在低溫條件下焊接，其冷卻速度加快；預(yù)熱或加大焊接線能量，可以降低冷卻速度，減少裂紋產(chǎn)生。碳素鋼的碳含量

2、增加到約0.15%以上時，對氫致裂紋尤其敏感。因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素鋼時，須注意減少氫的來源。例如大氣中的水分，焊前對待焊部位及附近須清除油污、鐵銹等。手弧焊時宜選用低氫焊條，在其它焊接方法中應(yīng)制造低氫環(huán)境，以減少焊縫周圍環(huán)境中的氫含量。焊接碳素鋼時產(chǎn)生裂紋的力學(xué)原因是結(jié)構(gòu)的拘束力和不均衡的熱應(yīng)力。即使是不易淬硬的低碳鋼，在受拘束力條件下采用了不正確的焊接程序，也會因這些應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋?？傊?，對碳素鋼的焊接，應(yīng)針對其碳含量不同而采取相應(yīng)的工藝措施。當(dāng)含碳較低時，如低碳鋼，應(yīng)著重注意防止結(jié)構(gòu)拘束應(yīng)力和不均衡

3、的熱應(yīng)力所引起的裂紋；當(dāng)含碳量較高時，如高碳鋼，除了防止因這些因為應(yīng)力所引起的裂紋外，還要特別注意防止因淬硬而引起的裂紋。低碳鋼的焊接焊接特點低碳鋼的含碳量低（≤0.25%），其它合金元素含量較少，故是焊接性最好的鋼種。采用通常的焊接方法后，接頭中不會產(chǎn)生淬硬組織或冷裂紋。只要焊接材料選擇適當(dāng)，便能得到滿意的焊接接頭。用電弧焊焊接低碳鋼時，為了提高焊縫金屬的塑性、韌性、和抗裂性能，通常都是使焊縫金屬的碳含量低于母材，依靠提高焊縫中的硅、錳含量和電弧所具有較高的冷卻來達到與母材等強度。因此，焊縫金屬會隨著冷卻速度的增加，其強

4、度會提高，而塑性和韌性會下降。當(dāng)厚板單層角焊縫時，焊角尺寸不宜過?。欢鄬雍笗r，應(yīng)盡量連續(xù)施焊；焊補表面缺陷時，焊縫應(yīng)具有一定的尺寸，焊縫長度不得過短，必要時應(yīng)采用100-150℃的局部預(yù)熱。11焊接材料電弧焊用焊條用于焊接結(jié)構(gòu)的低碳鋼多是Q235鋼，其抗拉強度平均約417.5N/mm2,按等強度原則應(yīng)選用E43××系列焊條,它的熔敷金屬抗拉強度不小于420N/mm2(43kgf/mm2),在力學(xué)性能上與母材恰好相匹配。當(dāng)焊接重要的或裂紋敏感性較大的結(jié)構(gòu)時，常選用低氫型堿性焊條，如E4316、E4315、E5016、EE50

5、15等。因這類焊條具有較好的抗裂性能和力學(xué)性能，其韌性和抗時效性能也很好。但這類焊條工藝性能較差，對油、銹和水份很敏感，焊前需在350-400℃下烘干1-2小時，并需對接頭作徹底清理干凈。所以對于一般的焊接結(jié)構(gòu)，推薦選用工藝性能較好的酸性焊條，如E4303、E4313、E4320等。這些焊條雖然氣體、雜質(zhì)較高，焊縫金屬的塑性、韌性及抗裂性不及堿性焊條，但一般都能滿足使用性能要求。低碳鋼焊條選用舉例鋼號一般結(jié)構(gòu)（包括壁厚不大的中、低壓容器）動載荷、復(fù)雜和厚板結(jié)構(gòu)，重要的受壓容器，低溫下焊接施焊條件型號牌號牌號型號Q235E4

6、313J421E4303J422一般不預(yù)熱Q255E4303J422E4301J423厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱150℃以上E4301J423E4320J424E4320J424E4311J425E4311J425E4316J426E4315J42708，10，20E4303J422E4316J426一般不預(yù)熱E4301J423E4315J427E4320J424E5016J506E4311J425E5015J50725E4316E426E5016E506厚板結(jié)構(gòu)預(yù)熱150℃以上E4315E427E5015E50720g，22g，20R

7、E4303J422E4316J426一般不預(yù)熱E4301J423E4315J427焊接工藝要點為確保低碳鋼的焊接質(zhì)量，在焊接工藝方面須注意：1)焊前清除焊件表面鐵銹、油污、水份等雜質(zhì)，焊接材料焊前烘干。2)角焊縫、對接多層焊的第一層焊縫以及單道焊鄉(xiāng)要避免采用窄而深的坡口形式，以防止出現(xiàn)裂紋、未焊透或夾渣等焊接缺陷。3)焊接剛性大的構(gòu)件時，為了防止產(chǎn)生裂紋，宜采用焊前預(yù)熱和焊后消除應(yīng)力的措施。111)在環(huán)境溫度低于-10℃以下時焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)時接頭冷卻快，為了防止產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采取以下減緩冷卻速度的措施：a.焊前預(yù)熱，焊時保持

8、層間溫度；b.采用低氫型或超低氫型焊接材料；c.點固焊時須加大焊接電流，適當(dāng)加大點固焊的焊縫載面和長度，必要時焊前也必須預(yù)熱；d.整條焊縫連續(xù)焊完，盡量避免中斷。熄弧時要填滿弧坑。低碳鋼焊接時預(yù)熱及焊后消除應(yīng)力熱處理溫度鋼號材料厚度／mm預(yù)熱溫度和層間溫度／℃消除應(yīng)力熱處理溫度／℃Q235，Q255，0