02 碳素钢的焊接

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1、第二章碳素钢的焊接2.1碳素钢的分类及焊接性概述2.2低碳钢的焊接性2.3中碳钢的焊接性2.4高碳钢的焊接性2.1碳素钢的分类及焊接性概述1、碳素钢的分类碳素钢(简称碳钢)是应用最广泛的钢种。碳钢中除以碳作为主要合金元素外，还有硅(ωSi<0.5%)、锰(ωMn<0.8%)及不可避免的硫、磷等杂质。按含碳量分：低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。按品质分主要以有害杂质硫、磷等含量来划分：普通碳素钢ωS≤0.050%，ωP≤0.045%；优质碳素钢ωS≤0.035%，ωP≤0.035%；高级优质碳素钢ωS≤0.030%，ωP≤0.035%。按脱氧

2、程度分不完全脱氧的沸腾钢；彻底脱氧的镇静钢；介于沸腾钢和镇静钢之间的半镇静钢。按用途分结构钢和工具钢碳钢的性能主要取决于碳含量，碳含量与焊接性及组织和性能的关系HRCmaxHardnessω(C)/%碳钢碳含量与马氏体量和最大硬度的关系2、碳素钢的焊接性概述各类碳钢的焊接性典型硬名称碳含量典型用途焊接性度≤0.15%60HRB特殊板和型材薄板、带材和焊丝优低碳钢0.15%~0.25%90HRB结构用型材、板材和棒材良中(通常需要预热，中碳钢0.25%~0.60%25HRC机械部件和工具推荐使用低氢焊接方法)劣(须低氢焊接方高碳钢≥0.60%

3、~1.0040HRC弹簧、模具和钢轨法、预热和后热)碳钢的焊接性随含碳量增加而恶化，焊接高碳钢时，可以通过预热或加大焊接线能量减缓冷却速度，以减少马氏体含量。选择焊接材料方面，除了在成分和性能上须与母材匹配外，也应避免硫、磷等有害元素从焊接材料中带入焊缝金属中来。焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。焊接碳钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束应力和不均衡的热应力，应针对其含碳量不同而采取相应的工艺措施。低碳钢应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；高碳钢除了防止因这些应力引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引

4、起的裂纹。2.2低碳钢的焊接性1、低碳钢焊接性分析拉伸试验（不小于）冲击试验冷弯试验180°,B=2a屈服夏比V形牌号等级抗拉强延伸弯心直径d点温度缺口冲击低碳钢的含碳量低度率σ/MP/℃吸收功(纵sσ/MPaδ/%纵向横向ab5向)/J≥试样试样(≤0.25%)，Mn和Si含量也315~43Q195—19533——00.5a0较少，因此淬硬倾向不大，A335~41——Q215215310.5aaB02027是焊接性最好的钢种。A——除C、Mn、Si外，碳钢B370~5020Q23523526a1.5aC0027中的S、P、O、N等杂质元素D

5、-20A——对其力学性能、焊接接头的B410~5420Q275275221.5a2a冷裂纹、热裂纹和时效脆化C0027D-20敏感性有一定影响通用低碳Q245R400~52—245250311.5a(20g,20R)0钢的力学性能。低碳钢含碳量低，合金元素含量也很低，因此采用通常的焊接方法焊接后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。但是,焊接过程中应注意以下几点:1)淬硬倾向大厚度焊件、或低温焊接或小线能量焊接焊接区的冷却速度加快，容易产生淬硬组织。2）拘束度和氢注意降低焊缝中的溶解的氢（低氢焊材、提

6、高烘干温度、减少保护气含水量和降低环境湿度），提高拘束度，会增加氢致裂纹的敏感性；3）热裂纹低碳钢弧焊焊缝通常具有较高的抗热裂纹能力，但是S、P含量过高，可能引起液化裂纹、层状撕裂及结晶裂纹等。4）沸腾钢焊接沸腾钢含氧量较高，有显著偏析带，焊接时易产生裂纹和气孔，厚板焊接有一定的层状撕裂倾向，时效敏感性也较大，焊接接头的脆性转变温度也较高。5)超细晶粒钢容易引起焊接热影响区的粗晶区晶粒更加粗大，可采用高能束焊接，或焊后往往要进行正火处理。℃T/t/sQ235(A3)钢SHCCT图2、低碳钢焊接材料与工艺要点低碳钢对焊接方法的选择无特殊要求，可

7、根据材料厚度、产品结构、使用性能要求及生产条件等选择。焊条电弧焊、埋弧焊、CO气体保护焊是低碳钢常用的焊2接方法。在压力容器、锅炉制造及电站安装工程中，还常用到窄间隙埋弧焊、窄间隙自动MIG全位置焊、TIG焊封底背面成形工艺及多头MIG焊等比较先进的焊接工艺方法。焊接材料的选择焊接材料选用的基本原则是保证焊缝和母材等强焊接。表2-3低碳钢常用的焊接材料焊条电弧焊(焊条型号)埋弧焊CO焊2焊接动载荷、复杂钢号与厚板结构、重要焊剂牌一般结构焊丝牌号焊丝牌号受压容器和低温下号焊接E4303、E4313E4315、E4316Q235(A3)E43

8、01、E4320、H08A(E5015、E5016)E4300HJ430H08Mn2SiQ275E5015、E5016E5015、E5016H08MnAHJ431H