第2章非合金鋼(碳鋼)的焊接

1、第2章 非合金鋼（碳鋼）的焊接碳鋼：含碳量不超過2.11%，含Mn量不超過 1.2%，含Si量不超過0.5%，其他合金元 素的含量都在限度范圍內(nèi)，對(duì)雜質(zhì)元素 也有嚴(yán)格控制的鐵碳合金。應(yīng)用：船舶、車輛、壓力容器、礦山設(shè)備、家 用電器、工具等。產(chǎn)量為鋼材總量80% 也是鋼材中經(jīng)受焊接加工量最大、覆蓋 面最廣的鋼種。鋼的編號(hào)碳素結(jié)構(gòu)鋼Q+最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。脫氧方法符號(hào): 沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼Z；半鎮(zhèn)靜鋼b；特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼兩位數(shù)字焊接性決定:含碳量 Mn、Si含量 冷卻速度2.1 低碳鋼的焊

2、接性知識(shí)目標(biāo)： 1.掌握低碳鋼焊接性的分析方法 2.掌握低碳鋼焊接工藝設(shè)計(jì)能力目標(biāo)： 1.能夠?qū)Φ吞间摰暮附庸に囘M(jìn)行分析與設(shè)計(jì)2.1 低碳鋼的焊接性2.1.1 低碳鋼的焊接性合金元素含量少，不容易出現(xiàn)焊接缺陷，接頭性能良好，不用采取特殊的工藝，焊接性好。少數(shù)時(shí)候焊接，焊接會(huì)出現(xiàn)困難：（1）舊的冶煉方法或非正規(guī)小型鋼廠生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐鋼。（2）沸騰鋼脫氧不完全（3）低碳鋼母材成分不合格（4）焊條質(zhì)量不好（5）焊接方法選擇不恰當(dāng)2.1.2低碳鋼焊接工藝（1）焊條電弧焊焊接材料（焊條）大多使用E43XX系列焊條，一般條件下使用酸性焊條，焊接大厚度、大剛度及低溫環(huán)境下選用堿性焊條。焊前清理酸性焊條：進(jìn)行簡(jiǎn)單

3、清理堿性焊條：嚴(yán)格清理焊前預(yù)熱一般不預(yù)熱，大厚度、有拘束和低溫焊接時(shí)需要預(yù)熱。焊接工藝參數(shù)選擇合適的焊接電流和焊條直徑焊后熱處理剛性大的結(jié)構(gòu)件進(jìn)行消除應(yīng)力處理（2）埋弧焊焊接材料（焊絲 焊劑）焊絲和焊劑匹配：高錳高硅焊劑+含錳焊絲（抗熱裂和抗氣孔能力強(qiáng)） 無錳高硅/低錳中硅焊劑+高錳焊絲（低溫韌性好）焊前準(zhǔn)備焊接參數(shù)焊后熱處理剛度大的進(jìn)行焊后熱處理焊后600-650回火，保溫板厚1mm保溫1-2min計(jì)算（30min-3h之間）。如果晶粒粗大，要進(jìn)行正火或退火（3）二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊接材料實(shí)芯焊絲和藥芯焊絲焊前清理可不用清理焊接參數(shù)焊絲直徑 干伸長(zhǎng)度 焊接電流 電弧電壓 氣體流量 焊接速度（

4、4）低溫條件下焊接接頭冷卻快，增加了裂紋傾向。焊接厚板角焊縫和多層焊時(shí)開裂傾向很大。為了避免裂紋的產(chǎn)生采取以下措施:焊前預(yù)熱并保證層間溫度采用低氫或超低氫焊接材料點(diǎn)固焊時(shí)加大電流降低焊速保持焊縫連續(xù)性不再坡口外打弧彎板、矯正和裝配時(shí)盡量不在低溫下進(jìn)行改善工作環(huán)境焊后緩冷典型低碳鋼（Q235）的焊接實(shí)例（1）焊條電弧焊工藝（2）埋弧焊工藝（3）二氧化碳保護(hù)焊工藝2.2 中碳鋼的焊接知識(shí)目標(biāo)： 1.掌握中碳鋼焊接性的分析方法 2.掌握中碳鋼焊接工藝設(shè)計(jì)能力目標(biāo)： 1.能夠?qū)χ刑间摰暮附庸に囘M(jìn)行分析與設(shè)計(jì)2.2 中碳鋼的焊接2.2.1 中碳鋼的焊接性含錳量不高時(shí)，焊接性好。當(dāng)合金元素增加淬硬傾向增加

5、，易產(chǎn)生熱裂紋、氣孔和冷裂。2.2.2中碳鋼的焊接工藝要點(diǎn)（1）焊條電弧焊焊接材料（焊條）盡量選用抗裂性好的低氫型焊條焊前焊條加熱到250烘干并保溫1-2h，要求高則加熱到350-400,個(gè)別情況下可選用鈦鈣和鈦鐵礦焊條，但要減小熔深并緩冷,為了減少應(yīng)力還可使用鉻鎳不銹鋼焊條。焊前準(zhǔn)備盡量選用U型或V型坡口，減少熔合比，降低冷卻速度。焊接工藝參數(shù)焊接大多要預(yù)熱，采用直流反接，用小直徑、小電流、慢速焊焊接熱處理消除應(yīng)力處理，保溫時(shí)間10mm厚度為1h左右（2）埋弧焊焊接材料焊絲含碳量大于0.1%常用H08A+HJ431焊前準(zhǔn)備用小熔合比焊接并先在坡口上焊一層過渡層焊接工藝參數(shù)小直徑、小電流焊接焊

6、后熱處理可不進(jìn)行焊后熱處理,特殊環(huán)境需要熱處理。典型中碳鋼（35鋼）的焊接實(shí)例 鋼號(hào)35，板厚為30的兩平板對(duì)接焊，采用焊條電弧焊工藝，單面焊雙面成型。 焊接材料：用低氫型焊條，但是在特殊情況的時(shí)候可以用鈦鐵礦型或者鈦鈣型焊條，一般焊條牌號(hào)有E4315、E4316、E4303、E4301、E5015、E5016等 焊前清理與預(yù)熱：必須清理，清理的范圍應(yīng)該在坡口及坡口兩側(cè)各20范圍內(nèi)。預(yù)熱溫度應(yīng)該達(dá)到150以上不超過300。采用V形坡口。 焊接工藝參數(shù)：一般先根據(jù)板厚來選焊條直徑和層數(shù)，再確定電流。焊條直徑選擇4，焊接電流50A，采用直流反接。 焊后熱處理：焊后進(jìn)行650回火處理。2.3 高碳鋼

7、的焊接知識(shí)目標(biāo)： 1.掌握高碳鋼焊接性的分析方法 2.掌握高碳鋼焊接工藝設(shè)計(jì)能力目標(biāo)： 1.能夠?qū)Ω咛间摰暮附庸に囘M(jìn)行分析與設(shè)計(jì)2.3 高碳鋼的焊接2.3.1高碳鋼的焊接性含碳量大于0.6%，容易產(chǎn)生高碳馬氏體，焊接性差。大多用于制造零件和工具，主要是焊件的修復(fù)2.3.2 高碳鋼的焊接工藝（1）焊接材料選擇低氫型焊條焊前準(zhǔn)備為了減小裂紋，焊前一般要經(jīng)過退火處理。為了避免出現(xiàn)淬硬性組織，焊條要250-350預(yù)熱，并保證層間溫度。其他和中碳鋼相似焊接工藝參數(shù)選用焊接電流小、焊接速度小、減小熔合比、錘擊焊道，連續(xù)施焊焊后熱處理焊后送入650 保溫，消除應(yīng)力焊接舉例適合碳鋼的焊接方法有很多，如埋弧焊、焊條電弧焊、CO2焊、電阻焊等。機(jī)軸焊接（45鋼）直徑為75mm的機(jī)軸主要焊接方法焊條電弧焊焊接材料：E5015(