第2章非合金钢(碳钢)的焊接

1、第2章 非合金钢（碳钢）的焊接碳钢：含碳量不超过2.11%，含Mn量不超过 1.2%，含Si量不超过0.5%，其他合金元 素的含量都在限度范围内，对杂质元素 也有严格控制的铁碳合金。应用：船舶、车辆、压力容器、矿山设备、家 用电器、工具等。产量为钢材总量80% 也是钢材中经受焊接加工量最大、覆盖 面最广的钢种。钢的编号碳素结构钢Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。脱氧方法符号: 沸腾钢F；镇静钢Z；半镇静钢b；特殊镇静钢TZ。优质碳素结构钢两位数字焊接性决定:含碳量 Mn、Si含量 冷却速度2.1 低碳钢的焊

2、接性知识目标： 1.掌握低碳钢焊接性的分析方法 2.掌握低碳钢焊接工艺设计能力目标： 1.能够对低碳钢的焊接工艺进行分析与设计2.1 低碳钢的焊接性2.1.1 低碳钢的焊接性合金元素含量少，不容易出现焊接缺陷，接头性能良好，不用采取特殊的工艺，焊接性好。少数时候焊接，焊接会出现困难：（1）旧的冶炼方法或非正规小型钢厂生产的转炉钢。（2）沸腾钢脱氧不完全（3）低碳钢母材成分不合格（4）焊条质量不好（5）焊接方法选择不恰当2.1.2低碳钢焊接工艺（1）焊条电弧焊焊接材料（焊条）大多使用E43XX系列焊条，一般条件下使用酸性焊条，焊接大厚度、大刚度及低温环境下选用碱性焊条。焊前清理酸性焊条：进行简单

3、清理碱性焊条：严格清理焊前预热一般不预热，大厚度、有拘束和低温焊接时需要预热。焊接工艺参数选择合适的焊接电流和焊条直径焊后热处理刚性大的结构件进行消除应力处理（2）埋弧焊焊接材料（焊丝 焊剂）焊丝和焊剂匹配：高锰高硅焊剂+含锰焊丝（抗热裂和抗气孔能力强） 无锰高硅/低锰中硅焊剂+高锰焊丝（低温韧性好）焊前准备焊接参数焊后热处理刚度大的进行焊后热处理焊后600-650回火，保温板厚1mm保温1-2min计算（30min-3h之间）。如果晶粒粗大，要进行正火或退火（3）二氧化碳气体保护焊焊接材料实芯焊丝和药芯焊丝焊前清理可不用清理焊接参数焊丝直径 干伸长度 焊接电流 电弧电压 气体流量 焊接速度（

4、4）低温条件下焊接接头冷却快，增加了裂纹倾向。焊接厚板角焊缝和多层焊时开裂倾向很大。为了避免裂纹的产生采取以下措施:焊前预热并保证层间温度采用低氢或超低氢焊接材料点固焊时加大电流降低焊速保持焊缝连续性不再坡口外打弧弯板、矫正和装配时尽量不在低温下进行改善工作环境焊后缓冷典型低碳钢（Q235）的焊接实例（1）焊条电弧焊工艺（2）埋弧焊工艺（3）二氧化碳保护焊工艺2.2 中碳钢的焊接知识目标： 1.掌握中碳钢焊接性的分析方法 2.掌握中碳钢焊接工艺设计能力目标： 1.能够对中碳钢的焊接工艺进行分析与设计2.2 中碳钢的焊接2.2.1 中碳钢的焊接性含锰量不高时，焊接性好。当合金元素增加淬硬倾向增加

5、，易产生热裂纹、气孔和冷裂。2.2.2中碳钢的焊接工艺要点（1）焊条电弧焊焊接材料（焊条）尽量选用抗裂性好的低氢型焊条焊前焊条加热到250烘干并保温1-2h，要求高则加热到350-400,个别情况下可选用钛钙和钛铁矿焊条，但要减小熔深并缓冷,为了减少应力还可使用铬镍不锈钢焊条。焊前准备尽量选用U型或V型坡口，减少熔合比，降低冷却速度。焊接工艺参数焊接大多要预热，采用直流反接，用小直径、小电流、慢速焊焊接热处理消除应力处理，保温时间10mm厚度为1h左右（2）埋弧焊焊接材料焊丝含碳量大于0.1%常用H08A+HJ431焊前准备用小熔合比焊接并先在坡口上焊一层过渡层焊接工艺参数小直径、小电流焊接焊

6、后热处理可不进行焊后热处理,特殊环境需要热处理。典型中碳钢（35钢）的焊接实例 钢号35，板厚为30的两平板对接焊，采用焊条电弧焊工艺，单面焊双面成型。 焊接材料：用低氢型焊条，但是在特殊情况的时候可以用钛铁矿型或者钛钙型焊条，一般焊条牌号有E4315、E4316、E4303、E4301、E5015、E5016等 焊前清理与预热：必须清理，清理的范围应该在坡口及坡口两侧各20范围内。预热温度应该达到150以上不超过300。采用V形坡口。 焊接工艺参数：一般先根据板厚来选焊条直径和层数，再确定电流。焊条直径选择4，焊接电流50A，采用直流反接。 焊后热处理：焊后进行650回火处理。2.3 高碳钢

7、的焊接知识目标： 1.掌握高碳钢焊接性的分析方法 2.掌握高碳钢焊接工艺设计能力目标： 1.能够对高碳钢的焊接工艺进行分析与设计2.3 高碳钢的焊接2.3.1高碳钢的焊接性含碳量大于0.6%，容易产生高碳马氏体，焊接性差。大多用于制造零件和工具，主要是焊件的修复2.3.2 高碳钢的焊接工艺（1）焊接材料选择低氢型焊条焊前准备为了减小裂纹，焊前一般要经过退火处理。为了避免出现淬硬性组织，焊条要250-350预热，并保证层间温度。其他和中碳钢相似焊接工艺参数选用焊接电流小、焊接速度小、减小熔合比、锤击焊道，连续施焊焊后热处理焊后送入650 保温，消除应力焊接举例适合碳钢的焊接方法有很多，如埋弧焊、焊条电弧焊、CO2焊、电阻焊等。机轴焊接（45钢）直径为75mm的机轴主要焊接方法焊条电弧焊焊接材料：E5015(