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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，在建筑、交通及機械工業(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、機械性能、使用場合及環(huán)境的不同，相應(yīng)的焊接特點也不同。在焊接前，如果沒有完整地了解這些鋼種的焊接特點，便無法合理的選擇相應(yīng)的焊接材料及工藝，實現(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，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） 碳素機構(gòu)鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件及機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)極強度要求不高的機械零件和滲碳件。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，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，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，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，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，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散氫時，以及焊件剛度較大和焊條選用不當(dāng)時，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，應(yīng)從防止焊接裂紋的角度出發(fā)，焊接中高碳鋼時，應(yīng)選用雜質(zhì)含量和擴散氫含量較低的堿性焊條，且根據(jù)具體的焊接要求和機械性能來選擇相應(yīng)的焊條牌號。在僅要求實現(xiàn)完整連接而不要求焊縫與母材等強度的場合，可采用含碳和強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，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，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)最高強度和焊接應(yīng)力，使焊縫擴散氫能充分逸出，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度時不要求焊縫與母材等強度時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，最好采取整體預(yù)熱方法。若無法實現(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，會在焊件內(nèi)產(chǎn)生過大的焊接應(yīng)力，使接頭開裂。多層焊時，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，保溫時間按s/25（h）計算，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)力和焊縫擴散氫含量，