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电焊工技师论文（国家职业资格二级）姓名 尚立军 单位 日照海事学院 2013年10月5日碳素钢的焊接姓名：尚立军单位：日照海事学院摘要：碳素钢是碳素结构钢与碳素工具钢的总称。碳钢与合金结构钢相比较具有冶炼简单、成本低廉，能满足一般工业使用要求的特点，在建筑、交通及机械工业中被广泛使用。然而，碳素结构钢随着含碳量的增加其焊接性变差。在实际焊接生产中，经常要遇到各类钢种的焊接问题。由于不同钢种的化学成分、机械性能、使用场合及环境的不同，相应的焊接特点也不同。在焊接前，如果没有完整地了解这些钢种的焊接特点，便无法合理的选择相应的焊接材料及工艺，实现优质焊接的目的。本人参考有关文献结合自己多年经验，现对碳钢的焊接分析如下：一、 碳钢的种类碳钢品种较多，为便于生产、保管和选用，可将其分类和编号，碳钢的分类方法很多，但常用的有以下几种。1、 按钢中碳的质量分数分类：1） 低碳钢W(C)0.25%2） 中碳钢W(C)0.25%0.60%3） 高碳钢W(C)0.60%2、 按钢的质量分类：1) 普通碳素钢钢中的硫和磷含量较多W(S)0.050% W(P)0.045%2）优质碳素钢钢中的硫和磷含量较低W(S)0.030% W(P)0.040%3）高级优质碳素钢钢中的硫和磷含量控制较严格W(S)0.030% W(P)0.035%3、 按用途分类1） 碳素机构钢主要用于制造各种工程构件及机械零件这类钢中碳的质量分数一般0.7%2） 碳素工具钢主要用于制造各种刃具、模具、量具，这类钢中碳的质量分数一般0.7%实际应用中，对钢的命名往往是几种分类方法结合在一起使用。如优质碳素结构钢，高级优质碳素工具钢。二、 钢的用途0825 钢属低碳钢这类钢强度、硬度不高，但塑性、韧性及焊接性良好。主要用于制作冲压件，焊接结构极强度要求不高的机械零件和渗碳件。如深冲器件，压力容器，小抽。销子。 3555 钢属中碳 这类钢经调制处理后具有良好的综合力学性能，可应用于机械制造业中受力较大的零件，如齿轮，轴，连杆等。这类钢是机械制造中广泛应用的材料。 60 以上属于高碳钢 这类钢经热处理后具有高的强度以、硬度和一、弹性，但焊接性不好。主要用于制造各类弹性元件及耐磨零件。如螺旋形弹簧、弹簧环和弹簧垫圈、钢丝绳等。三、 碳钢和焊接性焊接性是指在一定的工艺、材料、结构的情况下，金属材料对于焊接的适应性。并保证合乎质量要求的焊缝，以及能否在使用条件下安全使用的能力。金属材料的焊接性好、坏主要取决于金属材料的化学成分、结构的复杂程度、刚性大小、焊接方法、焊接材料、焊接规范和所采用的焊接工艺方法。钢材的焊接性可用碳当量法，即CepC+Mn/6+Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%当碳当量Cep=0.40%时，钢材的焊接性良好。不需要预热即可焊接；碳当量Cep=0.400.60%时，焊接性稍差，需要适当的预热，才能焊接；碳当量Cep0.60%时，钢材的焊接性不好，需要较高的预热温度和严格控制焊接工艺规程，且焊后还应进行缓慢冷却，否则可能产生裂纹。由此可见，碳钢的焊接性与钢中含碳量的多少有极大的关系。含碳量越高，钢的焊接性越差。1、 低碳钢的焊接性低碳钢由于含碳量及合金元素较低，（C0.25%,Mn1.0%）强度不高，塑性好，具有优良的焊接性。低碳钢几乎能用各种工艺方法进行焊接，不需要采取特殊的工艺措施即可获取优质的焊接接头。低碳钢焊缝产生裂纹，气孔的倾向小，只有当母材、焊接材料成分不合格，如C、S、P含量偏高时，焊缝中才可能产生热裂纹。低碳钢的焊接通常不需要焊前预热，只有在环境温度较低或结构刚性过大时，才考虑预热条件。低碳钢焊接不需要特殊复杂的设备，对焊接电源没有特殊的要求，交直流均可。2、 中碳钢的焊接性中碳钢与低碳钢相比较，焊接性能较差。随着含碳量的增加，焊接热影响区开始出现脆英马氏体。含碳量越高，马氏体的硬度和脆性越大，在接头中便容易出现热裂纹。当接头中含有较多的扩散氢时，以及焊件刚度较大和焊条选用不当时，很容易产生冷裂纹。四、 碳钢的焊接材料与焊接工艺几乎所有的焊接方法都可以焊接碳钢结构，且以手工焊、埋弧焊和CO2汽保焊使用最广，电渣焊主要用来焊接厚大件，钨及氩弧焊仅在薄板或打低焊时才使用。1、 低碳钢的焊接材料及工艺焊接材料可参考下表：钢号焊接方法手工焊埋弧焊CO2焊电渣焊A3A4J421 J423J422 J424J426 J427H08AH08MnA+HJ431HJ430H08MnSiH08Mn2Si其中，一般碳钢结构可采用酸性焊条，承受动载或复杂的厚壁结构及低温使用是采用碱性焊条。2、 中高碳钢的焊接材料与工艺1） 在选择焊接材料时，应从防止焊接裂纹的角度出发，焊接中高碳钢时，应选用杂质含量和扩散氢含量较低的碱性焊条，且根据具体的焊接要求和机械性能来选择相应的焊条牌号。在仅要求实现完整连接而不要求焊缝与母材等强度的场合，可采用含碳和强度均较低塑性较高的J426，J427等焊条，以减少接头刚性，防止焊接裂纹。在要求焊缝与母材等强度的情况下，则采用J507焊条。采用奥氏体不锈钢焊条（如A302，307）来焊接中高碳钢，目的在于利用奥氏体焊缝金属的塑性好，溶氢量大的特点，降低预热温度，甚至不预热也不产生焊接裂纹。2） 焊接中高碳钢时，应采用严格的预热、后热措施，用降低焊接接头冷却速度的方法降低影响区最高强度和焊接应力，使焊缝扩散氢能充分逸出，防止焊接裂纹的出现。焊接预热的高低，取决于母材的碳当量、焊件厚度及采用的焊接材料，母材碳当量越高，预热温度也越高。如下表：碳当量Cep%焊接性要求焊缝与母材等强度时不要求焊缝与母材等强度时焊条焊接工艺焊条焊接工艺0.400.49差J506J507预热150（后热650）J426J427预热150（后热650）A307小电流浅熔深稍预热0.500.59极差J556J557J606J6070.600.69极差0.700.79极差0.80极差预热时，最好采取整体预热方法。若无法实现，则可采用局部预热方法但预热区宽度应在工件厚度的5倍以上，否则，在预热不当时，会在焊件内产生过大的焊接应力，使接头开裂。多层焊时，焊道层间温度一般不低于焊件的预热温度。焊接完毕，应立即回火处理，回火温度在600650之间，保温时间按s/25（h）计算，其中S为母材板厚（mm）。如焊后不能马上进行回火处理，应在预热温度以上对焊件进行中间热处理，以降低焊接应力和焊缝扩散氢含量，