中碳钢焊接问题相关


英田激光(400-9900-509)表示中碳钢是指含碳量0.25%~0.60%的碳素钢,包括优质碳素结构中的30、35、45、50、55等和铸造碳钢中的ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640等钢种。由于中碳钢的含碳量比低碳钢高,其焊接性比低碳钢差。当碳的质量分数接近0.30%而含锰量不高时,焊接性尚好,但随着含碳量的增加,焊接性逐渐性明显变差。当碳的质量分数达到0.50%左右时,焊接性明显变差。
一、焊接碳钢时容易发生的问题
1、冷裂纹问题
由于钢材的含碳量较高,焊接时热影响区很容易产生硬脆的马氏体组织,因此容易产生冷裂纹。如果焊接材料选用不当或焊接工艺制定不当,焊缝也容易产生冷裂纹。
2、热裂纹问题
焊接时,含碳量较高的母材熔化后,也会把碳带入焊缝中,使焊接中碳的含量增高。碳能加剧金属中硫、磷等引发热裂纹的作用,因此焊接中碳钢时焊缝容易产生热裂纹。特别是当母材或焊接材料中硫、磷含量控制不严时,更容易产生热裂纹。此外,钢中碳的含量高,也使焊接缝产生CO气孔的倾向增大。
二、针对焊接碳钢时容易发生问题的工艺措施
1、焊接方法
各种电弧焊方法均可用于焊接中碳钢。由于中碳钢多用于制造机器零件,并非大型焊接结构,所以生产中焊条电弧焊方法应用的最多。
2、焊接材料
为了防止焊接接头产生冷裂纹和热裂纹,焊条电弧焊时通常都采用低氢焊条焊接。低氢焊条不仅使焊缝中含氢量较低,而且具有一定的脱硫、磷作用,能提高焊缝的塑性和韧性。当钢中碳的含量较低且接头拘束度不大时,也可采用钛铁矿型或钛钙型焊条焊接,但一定要采取严格的工艺措施相配合,例如尽量减少熔合比、对焊件严格预热和控制层间温度等。如果焊件不能预热,也可有采用铬镍奥氏体不锈钢焊条焊接,例如E308L-16(A102)、E308L-15(A107)、E309-16(A302)、E309-15(A307)、E310-16(A402)、E310-15(A407)等。
3、预热温度和层间温度
焊前预热是焊接中碳钢时防止产生裂纹最有效的工艺措施。预热不仅能降低接头的冷却速度,从而防止产生马氏体,而且能减少焊接应力和加速氢的扩散逸出。大多数情况下都需要预热和保持层间温度。预热温度和层间温度的选择取决于钢材的碳当量、母材的厚度、结构的刚性、焊条的类型等。预热温度可通过焊接性试验来确定,也可通过经验公式T0=550(C-0.12)+0.4δ确定,式中T0表示预热温度(℃),C表示所焊母材的碳的质量分数(%),δ表示钢板厚度(mm)。
4、坡口型式
焊件最好开U形或V形坡口,这样可以减少母材金属熔入焊缝的比例。如果是焊补铸件缺陷,铲挖出的坡口外形应圆滑,以减少母材熔入焊缝的量。
5、焊接参数
焊接宜采用直流反极性电源。多层焊时,由于母材溶化到第一层焊缝中的比例(质量分数)最高可达30%左右,因此宜采用小直径焊条、小电流、慢焊接速度焊接。
6、焊后热处理
焊后,焊件最好立即进行消除应力热处理。特别是对于大厚度焊件、大刚性结构件和在动载荷或冲击载荷下工作的焊件。消除应力回火的温度一般为600~650℃。如果焊后不能立即进行消除应力热处理,则应进行后热,即进行略高于预热温度的加热,保温时间为大约每10mm厚度1h。


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