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(lèi)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(huì)不好，焊接時(shí)出現(xiàn)困難。1)低碳鋼母材不合格，含碳、硫過(guò)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(duì)接多層焊第一道焊道、整個(gè)板面采用單面焊單層焊縫和大間隙對(duì)接

2、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(huì)使焊接熱影響區(qū)過(guò)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)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(zhǎng)度。4)

3、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(dòng)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(dòng)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MlG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

4、爐和壓力容器焊接的應(yīng)用舉例 碳鋼焊條型號(hào)根據(jù)熔敷金屬的力學(xué)性能、藥皮類(lèi)型、焊接位置和焊接電流種類(lèi)來(lái)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?！?”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)成分分類(lèi)代號(hào) 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(hào)焊接電流焊接位置

5、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（）-17E（）-26平焊、橫焊焊條牌號(hào)：是用一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母或漢字與三位數(shù)字來(lái)表示，漢語(yǔ)拼音字母或漢字表示焊條各大類(lèi)，后面的三位數(shù)字中，前兩位數(shù)字表示各大類(lèi)中的若干小類(lèi)，第三位數(shù)字表示各種焊條牌號(hào)的藥皮類(lèi)型及焊接電源種類(lèi)。例：碳鋼焊條牌號(hào)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)鋼焊條不銹鋼焊條牌號(hào)A 0 2 2 表示鈦鈣型藥皮；交直流兩用 表示牌號(hào)分類(lèi)編號(hào)為2 表示熔敷金屬主要化學(xué)成分組成等級(jí)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(lèi)型

6、和焊接電源種類(lèi)。不銹鋼焊條牌號(hào)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(chēng)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(jiàn)，例如40、45或50鋼的焊接時(shí)有發(fā)生。不過(guò)，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

7、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(lèi)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磨性，高碳鋼零件一般都經(jīng)過(guò)熱處理，常為淬火+回火，因此，高碳鋼焊接前應(yīng)經(jīng)過(guò)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(

8、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(guò)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(zhǎng)，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(duì)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(jí)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(lèi)的方法?2.低碳鋼焊接時(shí)，選擇焊接方法的原則是什