第二章 碳素钢的焊接

1、金属材料焊接 第二章碳素钢的焊接 第二章碳素钢的焊接 第一节碳素钢概述 第二节低碳钢的焊接 第三节中碳钢的焊接 第四节高碳钢的焊接 复习思考题 第一节碳素钢概述 一、碳素钢的种类 二、碳素钢的焊接性 碳素钢的焊接性主要决定于它的含碳量，随着含碳量增加，焊接性 逐渐变差。表2 1表明了这一情况。 表2-1碳素钢焊接性与含碳量的关系 第一节碳素钢概述 图2-1碳钢含碳量、马氏体量和最大硬度值的关 第二节低碳钢的焊接 一、低碳钢的焊接性 遇到下述情况，低碳钢的焊接性也会不好，焊接时出现困难。 1)低碳钢母材不合格，含碳、硫过高，焊接时可能出现裂纹，尤其 是遇到下列情况，如角焊缝、对接多层焊第一道焊道

2、、整个板面采 用单面焊单层焊缝和大间隙对接第一道焊缝等。 2)采用旧冶炼方法生产的低碳转炉钢。 3)低碳沸腾钢。 4)焊接方法不当，如埋弧焊热输入大，会使焊接热影响区过热区出 现粗晶组织，使热影响区韧性降低;电渣焊的热输入比埋弧焊还要大， 热影响区晶粒更加粗大，韧性降低更为明显，所以低碳钢电渣焊接 头焊后通常要经正火处理，细化晶粒，以提高其韧性。 第二节低碳钢的焊接 二、低碳钢的焊接工艺 (一)焊接方法的选择 (二)焊接材料的选用 第二节低碳钢的焊接 表2-2焊接低碳钢常用的焊接材料选用举例 第二节低碳钢的焊接 (三)焊接工艺要点 1)焊前预热，焊时保持层间温度。 2)采用低氢或超低氢焊接材料

3、。 3)定位焊时加大焊接电流，减慢焊接速度，适当增加定位焊缝截面 和长度。 4)整条焊缝连续焊完，尽量避免中断。 5)不在坡口以外的母材上引弧，熄弧时，弧坑要填满。 6)弯板、矫正和装配时，尽可能不在低温下进行。 7)尽可能改善严寒下的劳动条件。 第二节低碳钢的焊接 表2-3低碳钢梁、柱、桁架结构焊接预热温度表 第二节低碳钢的焊接 表2-4低碳钢管道、容器结构焊接预热温度 第二节低碳钢的焊接 三、焊接低碳钢的先进焊接工艺方法 压力容器制造、锅炉制造以及电站安装工程中用到的比较先进的焊 接工艺方法如下。 1.窄间隙埋弧焊 2.自动窄间隙MIG全位置焊 3.钨极氩弧焊封底背面成形工艺 4.多头Ml

4、G焊 5.等离子弧焊 6.电阻焊 第二节低碳钢的焊接 表2-5锅炉和压力容器焊接的应用举例 第二节低碳钢的焊接 表2-5锅炉和压力容器焊接的应用举例 碳钢焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置和焊接电流 种类来划分，例： E4315 表示焊条药皮为低氢钠型，采用直流反接电源 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值430MPa 表示焊条 其中第三个数字表示焊条的焊接位置。“0”及“1”表示焊条适用于全位置 焊接，“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊。 E 308 L-15 表示全位置焊接，采用直流反接电源 表示含碳量较低 表示熔敷金属化学成分

5、分类代号 表示焊条 数字后字母“L”表示碳含量较低，“H”表示碳含量较高，“R”表示硫、磷、 硅含量较低。 焊条型号焊接电流焊接位置 E（）-15直流 反接 全位置 E（）-25平焊、横焊 E（）-16 交流或直流反接 全位置 E（）-17 E（）-26平焊、横焊 焊条牌号：是用一个汉语拼音字母或汉字与三位数字来表示，汉语拼 音字母或汉字表示焊条各大类，后面的三位数字中，前两位数字表示 各大类中的若干小类，第三位数字表示各种焊条牌号的药皮类型及焊 接电源种类。 例：碳钢焊条牌号 J 42 2 表示药皮为钛钙型，采用交流或直流电 表示熔敷金属抗拉强度最小值420MPa 表示结构钢焊条 不锈钢焊条

6、牌号 A 0 2 2 表示钛钙型药皮；交直流两用 表示牌号分类编号为2 表示熔敷金属主要化学成分组成等级为含碳量0.04% 表示奥氏体不锈钢焊条 第三位数字表示药皮类型和焊接电源种类。不锈钢焊条牌号只应用2和 7两位数字。2表示钛钙型焊条，交流或直流反接电源焊接；7表示 低氢型焊条（又称碱性焊条），只限于直流反接焊接。 第三节中碳钢的焊接 一、中碳钢的焊接性 二、中碳钢的焊接工艺 (一)焊接方法的选择 (二)焊接材料的选用 第三节中碳钢的焊接 1.应尽量采用低氢型焊接材料 2.注意焊缝金属与母材强度匹配 3.在特殊情况下选择焊接材料 4.考虑焊前状态 (三)焊接工艺要点 表2-6中碳钢焊接的焊

7、条、预热及消除应力热处理温度 第三节中碳钢的焊接 三、中碳钢焊接实例 中碳钢的焊接并不少见，例如40、45或50钢的焊接时有发生。不 过，这些钢材往往制成机器零件，并非大型结构，所以大多为焊 条电弧焊。 第四节高碳钢的焊接 一、高碳钢的焊接性 高碳钢的w（C）大于06%，除了高碳结构钢外，还包括高碳碳 素钢铸件和碳素工具钢等。它们的w（C）比中碳钢更高，更容易 产生硬脆的高碳马氏体，所以淬硬倾向和裂纹敏感倾向更大，从 而焊接性更差。因此，这类钢实际上不用于制造焊接结构，而用 于硬度或耐磨部件、零件和工具，以及某些铸件，亦即用于工具 钢和铸钢，所以它们的焊接大多数为焊接修复。为了获得高硬度 或耐

8、磨性，高碳钢零件一般都经过热处理，常为淬火+回火，因此， 高碳钢焊接前应经过退火，这样可以减少裂纹倾向，焊后再进行 热处理，以达到高硬度和耐磨要求。 二、高碳钢的焊接工艺 (一)焊接方法的选择 第四节高碳钢的焊接 (二)焊接材料的选用 (三)焊接工艺要点 1)高碳钢应先退火然后方能焊接。 2)采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热温度和层间温度一 般在250350以上。 3)采取与焊接中碳钢相同的工艺措施，尽量减少熔合比，小电流、 低的焊接速度，焊接过程中应尽量连续施焊不间断。 4)焊后焊件应立即送入炉中，在650保温，进行消除应力热处理。 5)焊件刚度、厚度较大时，应采取减少内应力的措施，例如合理排 列焊道，分段倒退焊法，焊后锤击等。 第四节高碳钢的焊接 三、高碳钢焊接实例 例如，某钢索斜拉桥的钢索直径为146mm，是由许多根直径为7mm 的80优质高碳钢丝拧绞而成，每根斜拉钢索很长，安装钢索时必须 用力将钢索拉紧，才能保证桥的安全，这又要事先在钢索端头，以 对接方式焊上一个高碳钢拉紧接头。这些钢索焊前必须在较高温度 下预热，采用强度级别比钢索低的焊条进行焊接，焊时保持与预热 温度相同的层间温度，焊后缓冷。 复习思考题 1.在焊接结构制造中常用的碳钢都有哪些?为什么在研究其焊接性 时采用按含碳量分类的方法? 2.低碳钢焊接时，选择焊接方法的原则是