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電焊工技師論文（國家職業(yè)資格二級）姓名 尚立軍 單位 日照海事學(xué)院 2013年10月5日碳素鋼的焊接姓名：尚立軍單位：日照海事學(xué)院摘要：碳素鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼與碳素工具鋼的總稱。碳鋼與合金結(jié)構(gòu)鋼相比較具有冶煉簡單、成本低廉，能滿足一般工業(yè)使用要求的特點(diǎn)，在建筑、交通及機(jī)械工業(yè)中被廣泛使用。然而，碳素結(jié)構(gòu)鋼隨著含碳量的增加其焊接性變差。在實(shí)際焊接生產(chǎn)中，經(jīng)常要遇到各類鋼種的焊接問題。由于不同鋼種的化學(xué)成分、機(jī)械性能、使用場合及環(huán)境的不同，相應(yīng)的焊接特點(diǎn)也不同。在焊接前，如果沒有完整地了解這些鋼種的焊接特點(diǎn)，便無法合理的選擇相應(yīng)的焊接材料及工藝，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接的目的。本人參考有關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合自己多年經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對碳鋼的焊接分析如下：一、 碳鋼的種類碳鋼品種較多，為便于生產(chǎn)、保管和選用，可將其分類和編號，碳鋼的分類方法很多，但常用的有以下幾種。1、 按鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：1） 低碳鋼W(C)0.25%2） 中碳鋼W(C)0.25%0.60%3） 高碳鋼W(C)0.60%2、 按鋼的質(zhì)量分類：1) 普通碳素鋼鋼中的硫和磷含量較多W(S)0.050% W(P)0.045%2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼中的硫和磷含量較低W(S)0.030% W(P)0.040%3）高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼鋼中的硫和磷含量控制較嚴(yán)格W(S)0.030% W(P)0.035%3、 按用途分類1） 碳素機(jī)構(gòu)鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件及機(jī)械零件這類鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般0.7%2） 碳素工具鋼主要用于制造各種刃具、模具、量具，這類鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般0.7%實(shí)際應(yīng)用中，對鋼的命名往往是幾種分類方法結(jié)合在一起使用。如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。二、 鋼的用途0825 鋼屬低碳鋼這類鋼強(qiáng)度、硬度不高，但塑性、韌性及焊接性良好。主要用于制作沖壓件，焊接結(jié)構(gòu)極強(qiáng)度要求不高的機(jī)械零件和滲碳件。如深沖器件，壓力容器，小抽。銷子。 3555 鋼屬中碳 這類鋼經(jīng)調(diào)制處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，可應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中受力較大的零件，如齒輪，軸，連桿等。這類鋼是機(jī)械制造中廣泛應(yīng)用的材料。 60 以上屬于高碳鋼 這類鋼經(jīng)熱處理后具有高的強(qiáng)度以、硬度和一、彈性，但焊接性不好。主要用于制造各類彈性元件及耐磨零件。如螺旋形彈簧、彈簧環(huán)和彈簧墊圈、鋼絲繩等。三、 碳鋼和焊接性焊接性是指在一定的工藝、材料、結(jié)構(gòu)的情況下，金屬材料對于焊接的適應(yīng)性。并保證合乎質(zhì)量要求的焊縫，以及能否在使用條件下安全使用的能力。金屬材料的焊接性好、壞主要取決于金屬材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、剛性大小、焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范和所采用的焊接工藝方法。鋼材的焊接性可用碳當(dāng)量法，即CepC+Mn/6+Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%當(dāng)碳當(dāng)量Cep=0.40%時(shí)，鋼材的焊接性良好。不需要預(yù)熱即可焊接；碳當(dāng)量Cep=0.400.60%時(shí)，焊接性稍差，需要適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，才能焊接；碳當(dāng)量Cep0.60%時(shí)，鋼材的焊接性不好，需要較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格控制焊接工藝規(guī)程，且焊后還應(yīng)進(jìn)行緩慢冷卻，否則可能產(chǎn)生裂紋。由此可見，碳鋼的焊接性與鋼中含碳量的多少有極大的關(guān)系。含碳量越高，鋼的焊接性越差。1、 低碳鋼的焊接性低碳鋼由于含碳量及合金元素較低，（C0.25%,Mn1.0%）強(qiáng)度不高，塑性好，具有優(yōu)良的焊接性。低碳鋼幾乎能用各種工藝方法進(jìn)行焊接，不需要采取特殊的工藝措施即可獲取優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。低碳鋼焊縫產(chǎn)生裂紋，氣孔的傾向小，只有當(dāng)母材、焊接材料成分不合格，如C、S、P含量偏高時(shí)，焊縫中才可能產(chǎn)生熱裂紋。低碳鋼的焊接通常不需要焊前預(yù)熱，只有在環(huán)境溫度較低或結(jié)構(gòu)剛性過大時(shí)，才考慮預(yù)熱條件。低碳鋼焊接不需要特殊復(fù)雜的設(shè)備，對焊接電源沒有特殊的要求，交直流均可。2、 中碳鋼的焊接性中碳鋼與低碳鋼相比較，焊接性能較差。隨著含碳量的增加，焊接熱影響區(qū)開始出現(xiàn)脆英馬氏體。含碳量越高，馬氏體的硬度和脆性越大，在接頭中便容易出現(xiàn)熱裂紋。當(dāng)接頭中含有較多的擴(kuò)散氫時(shí)，以及焊件剛度較大和焊條選用不當(dāng)時(shí)，很容易產(chǎn)生冷裂紋。四、 碳鋼的焊接材料與焊接工藝幾乎所有的焊接方法都可以焊接碳鋼結(jié)構(gòu)，且以手工焊、埋弧焊和CO2汽保焊使用最廣，電渣焊主要用來焊接厚大件，鎢及氬弧焊僅在薄板或打低焊時(shí)才使用。1、 低碳鋼的焊接材料及工藝焊接材料可參考下表：鋼號焊接方法手工焊埋弧焊CO2焊電渣焊A3A4J421 J423J422 J424J426 J427H08AH08MnA+HJ431HJ430H08MnSiH08Mn2Si其中，一般碳鋼結(jié)構(gòu)可采用酸性焊條，承受動(dòng)載或復(fù)雜的厚壁結(jié)構(gòu)及低溫使用是采用堿性焊條。2、 中高碳鋼的焊接材料與工藝1） 在選擇焊接材料時(shí)，應(yīng)從防止焊接裂紋的角度出發(fā)，焊接中高碳鋼時(shí)，應(yīng)選用雜質(zhì)含量和擴(kuò)散氫含量較低的堿性焊條，且根據(jù)具體的焊接要求和機(jī)械性能來選擇相應(yīng)的焊條牌號。在僅要求實(shí)現(xiàn)完整連接而不要求焊縫與母材等強(qiáng)度的場合，可采用含碳和強(qiáng)度均較低塑性較高的J426，J427等焊條，以減少接頭剛性，防止焊接裂紋。在要求焊縫與母材等強(qiáng)度的情況下，則采用J507焊條。采用奧氏體不銹鋼焊條（如A302，307）來焊接中高碳鋼，目的在于利用奧氏體焊縫金屬的塑性好，溶氫量大的特點(diǎn)，降低預(yù)熱溫度，甚至不預(yù)熱也不產(chǎn)生焊接裂紋。2） 焊接中高碳鋼時(shí)，應(yīng)采用嚴(yán)格的預(yù)熱、后熱措施，用降低焊接接頭冷卻速度的方法降低影響區(qū)最高強(qiáng)度和焊接應(yīng)力，使焊縫擴(kuò)散氫能充分逸出，防止焊接裂紋的出現(xiàn)。焊接預(yù)熱的高低，取決于母材的碳當(dāng)量、焊件厚度及采用的焊接材料，母材碳當(dāng)量越高，預(yù)熱溫度也越高。如下表：碳當(dāng)量Cep%焊接性要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)不要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)焊條焊接工藝焊條焊接工藝0.400.49差J506J507預(yù)熱150（后熱650）J426J427預(yù)熱150（后熱650）A307小電流淺熔深稍預(yù)熱0.500.59極差J556J557J606J6070.600.69極差0.700.79極差0.80極差預(yù)熱時(shí)，最好采取整體預(yù)熱方法。若無法實(shí)現(xiàn)，則可采用局部預(yù)熱方法但預(yù)熱區(qū)寬度應(yīng)在工件厚度的5倍以上，否則，在預(yù)熱不當(dāng)時(shí)，會(huì)在焊件內(nèi)產(chǎn)生過大的焊接應(yīng)力，使接頭開裂。多層焊時(shí)，焊道層間溫度一般不低于焊件的預(yù)熱溫度。焊接完畢，應(yīng)立即回火處理，回火溫度在600650之間，保溫時(shí)間按s/25（h）計(jì)算，其中S為母材板厚（mm）。如焊后不能馬上進(jìn)行回火處理，應(yīng)在預(yù)熱溫度以上對焊件進(jìn)行中間熱處理，以降低焊接應(yīng)力和焊縫擴(kuò)散氫含量，