第二章 碳素鋼的焊接

1、金屬材料焊接 第二章碳素鋼的焊接 第二章碳素鋼的焊接 第一節(jié)碳素鋼概述 第二節(jié)低碳鋼的焊接 第三節(jié)中碳鋼的焊接 第四節(jié)高碳鋼的焊接 復(fù)習(xí)思考題 第一節(jié)碳素鋼概述 一、碳素鋼的種類 二、碳素鋼的焊接性 碳素鋼的焊接性主要決定于它的含碳量，隨著含碳量增加，焊接性 逐漸變差。表2 1表明了這一情況。 表2-1碳素鋼焊接性與含碳量的關(guān)系 第一節(jié)碳素鋼概述 圖2-1碳鋼含碳量、馬氏體量和最大硬度值的關(guān) 第二節(jié)低碳鋼的焊接 一、低碳鋼的焊接性 遇到下述情況，低碳鋼的焊接性也會不好，焊接時(shí)出現(xiàn)困難。 1)低碳鋼母材不合格，含碳、硫過高，焊接時(shí)可能出現(xiàn)裂紋，尤其 是遇到下列情況，如角焊縫、對接多層焊第一道焊道

2、、整個(gè)板面采 用單面焊單層焊縫和大間隙對接第一道焊縫等。 2)采用舊冶煉方法生產(chǎn)的低碳轉(zhuǎn)爐鋼。 3)低碳沸騰鋼。 4)焊接方法不當(dāng)，如埋弧焊熱輸入大，會使焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)出 現(xiàn)粗晶組織，使熱影響區(qū)韌性降低;電渣焊的熱輸入比埋弧焊還要大， 熱影響區(qū)晶粒更加粗大，韌性降低更為明顯，所以低碳鋼電渣焊接 頭焊后通常要經(jīng)正火處理，細(xì)化晶粒，以提高其韌性。 第二節(jié)低碳鋼的焊接 二、低碳鋼的焊接工藝 (一)焊接方法的選擇 (二)焊接材料的選用 第二節(jié)低碳鋼的焊接 表2-2焊接低碳鋼常用的焊接材料選用舉例 第二節(jié)低碳鋼的焊接 (三)焊接工藝要點(diǎn) 1)焊前預(yù)熱，焊時(shí)保持層間溫度。 2)采用低氫或超低氫焊接材料

3、。 3)定位焊時(shí)加大焊接電流，減慢焊接速度，適當(dāng)增加定位焊縫截面 和長度。 4)整條焊縫連續(xù)焊完，盡量避免中斷。 5)不在坡口以外的母材上引弧，熄弧時(shí)，弧坑要填滿。 6)彎板、矯正和裝配時(shí)，盡可能不在低溫下進(jìn)行。 7)盡可能改善嚴(yán)寒下的勞動條件。 第二節(jié)低碳鋼的焊接 表2-3低碳鋼梁、柱、桁架結(jié)構(gòu)焊接預(yù)熱溫度表 第二節(jié)低碳鋼的焊接 表2-4低碳鋼管道、容器結(jié)構(gòu)焊接預(yù)熱溫度 第二節(jié)低碳鋼的焊接 三、焊接低碳鋼的先進(jìn)焊接工藝方法 壓力容器制造、鍋爐制造以及電站安裝工程中用到的比較先進(jìn)的焊 接工藝方法如下。 1.窄間隙埋弧焊 2.自動窄間隙MIG全位置焊 3.鎢極氬弧焊封底背面成形工藝 4.多頭Ml

4、G焊 5.等離子弧焊 6.電阻焊 第二節(jié)低碳鋼的焊接 表2-5鍋爐和壓力容器焊接的應(yīng)用舉例 第二節(jié)低碳鋼的焊接 表2-5鍋爐和壓力容器焊接的應(yīng)用舉例 碳鋼焊條型號根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類型、焊接位置和焊接電流 種類來劃分，例： E4315 表示焊條藥皮為低氫鈉型，采用直流反接電源 表示焊條適用于全位置焊接 表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值430MPa 表示焊條 其中第三個(gè)數(shù)字表示焊條的焊接位置。“0”及“1”表示焊條適用于全位置 焊接，“2”表示焊條適用于平焊及平角焊，“4”表示焊條適用于向下立焊。 E 308 L-15 表示全位置焊接，采用直流反接電源 表示含碳量較低 表示熔敷金屬化學(xué)成分

5、分類代號 表示焊條 數(shù)字后字母“L”表示碳含量較低，“H”表示碳含量較高，“R”表示硫、磷、 硅含量較低。 焊條型號焊接電流焊接位置 E（）-15直流 反接 全位置 E（）-25平焊、橫焊 E（）-16 交流或直流反接 全位置 E（）-17 E（）-26平焊、橫焊 焊條牌號：是用一個(gè)漢語拼音字母或漢字與三位數(shù)字來表示，漢語拼 音字母或漢字表示焊條各大類，后面的三位數(shù)字中，前兩位數(shù)字表示 各大類中的若干小類，第三位數(shù)字表示各種焊條牌號的藥皮類型及焊 接電源種類。 例：碳鋼焊條牌號 J 42 2 表示藥皮為鈦鈣型，采用交流或直流電 表示熔敷金屬抗拉強(qiáng)度最小值420MPa 表示結(jié)構(gòu)鋼焊條 不銹鋼焊條

6、牌號 A 0 2 2 表示鈦鈣型藥皮；交直流兩用 表示牌號分類編號為2 表示熔敷金屬主要化學(xué)成分組成等級為含碳量0.04% 表示奧氏體不銹鋼焊條 第三位數(shù)字表示藥皮類型和焊接電源種類。不銹鋼焊條牌號只應(yīng)用2和 7兩位數(shù)字。2表示鈦鈣型焊條，交流或直流反接電源焊接；7表示 低氫型焊條（又稱堿性焊條），只限于直流反接焊接。 第三節(jié)中碳鋼的焊接 一、中碳鋼的焊接性 二、中碳鋼的焊接工藝 (一)焊接方法的選擇 (二)焊接材料的選用 第三節(jié)中碳鋼的焊接 1.應(yīng)盡量采用低氫型焊接材料 2.注意焊縫金屬與母材強(qiáng)度匹配 3.在特殊情況下選擇焊接材料 4.考慮焊前狀態(tài) (三)焊接工藝要點(diǎn) 表2-6中碳鋼焊接的焊

7、條、預(yù)熱及消除應(yīng)力熱處理溫度 第三節(jié)中碳鋼的焊接 三、中碳鋼焊接實(shí)例 中碳鋼的焊接并不少見，例如40、45或50鋼的焊接時(shí)有發(fā)生。不 過，這些鋼材往往制成機(jī)器零件，并非大型結(jié)構(gòu)，所以大多為焊 條電弧焊。 第四節(jié)高碳鋼的焊接 一、高碳鋼的焊接性 高碳鋼的w（C）大于06%，除了高碳結(jié)構(gòu)鋼外，還包括高碳碳 素鋼鑄件和碳素工具鋼等。它們的w（C）比中碳鋼更高，更容易 產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，所以淬硬傾向和裂紋敏感傾向更大，從 而焊接性更差。因此，這類鋼實(shí)際上不用于制造焊接結(jié)構(gòu)，而用 于硬度或耐磨部件、零件和工具，以及某些鑄件，亦即用于工具 鋼和鑄鋼，所以它們的焊接大多數(shù)為焊接修復(fù)。為了獲得高硬度 或耐

8、磨性，高碳鋼零件一般都經(jīng)過熱處理，常為淬火+回火，因此， 高碳鋼焊接前應(yīng)經(jīng)過退火，這樣可以減少裂紋傾向，焊后再進(jìn)行 熱處理，以達(dá)到高硬度和耐磨要求。 二、高碳鋼的焊接工藝 (一)焊接方法的選擇 第四節(jié)高碳鋼的焊接 (二)焊接材料的選用 (三)焊接工藝要點(diǎn) 1)高碳鋼應(yīng)先退火然后方能焊接。 2)采用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接時(shí)，焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度和層間溫度一 般在250350以上。 3)采取與焊接中碳鋼相同的工藝措施，盡量減少熔合比，小電流、 低的焊接速度，焊接過程中應(yīng)盡量連續(xù)施焊不間斷。 4)焊后焊件應(yīng)立即送入爐中，在650保溫，進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。 5)焊件剛度、厚度較大時(shí)，應(yīng)采取減少內(nèi)應(yīng)力的措施，例如合理排 列焊道，分段倒退焊法，焊后錘擊等。 第四節(jié)高碳鋼的焊接 三、高碳鋼焊接實(shí)例 例如，某鋼索斜拉橋的鋼索直徑為146mm，是由許多根直徑為7mm 的80優(yōu)質(zhì)高碳鋼絲擰絞而成，每根斜拉鋼索很長，安裝鋼索時(shí)必須 用力將鋼索拉緊，才能保證橋的安全，這又要事先在鋼索端頭，以 對接方式焊上一個(gè)高碳鋼拉緊接頭。這些鋼索焊前必須在較高溫度 下預(yù)熱，采用強(qiáng)度級別比鋼索低的焊條進(jìn)行焊接，焊時(shí)保持與預(yù)熱 溫度相同的層間溫度，焊后緩冷。 復(fù)習(xí)思考題 1.在焊接結(jié)構(gòu)制造中常用的碳鋼都有哪些?為什么在研究其焊接性 時(shí)采用按含碳量分類的方法? 2.低碳鋼焊接時(shí)，選擇焊接方法的原則是