高碳鋼在焊接時的注意事項

         高碳鋼是指碳含量高于0.6%的碳鋼。它比中碳鋼有更大的硬化傾向，形成高碳馬氏體，對冷裂紋的形成更敏感。同時，焊接熱影響區形成的馬氏體組織具有堅硬和跪伏的性能，導致接頭的塑性和韌性大大下降。因此，高碳鋼的焊接性很差。為了保證接頭的性能，必須采用特殊的焊接工藝。因此，在焊接結構中，很少使用。高碳鋼主要用于需要高硬度和耐磨性的機械零件，如旋轉軸、大齒輪和聯軸器。為了節約鋼材和簡化加工過程,這些機械部件經常由焊接結構組合起來。在重型機械的制造中，也會遇到高碳鋼零件的焊接問題。在制定高碳鋼焊接件的焊接工藝時，應全面分析可能出現的各種焊接缺陷，并采取相應的焊接工藝措施。

1.高碳鋼的焊接性

1.1焊接方法

高碳鋼主要用于高硬度、高耐磨結構的焊接，焊條焊接、釬焊、埋弧焊等主要焊接方法。

1.2焊接材料

高碳鋼焊接通常不需要接頭和母材強度。低氫電極具有較高的脫硫能力,低的熔融金屬氫擴散含量和較好的初始性能。當要求焊縫金屬和母材的強度相等時，應選擇相應等級的低氫焊條。當不要求焊縫金屬和母材的強度時，應選擇強度低于母材的低氫焊條，并應記住不得選擇強度高于母材的焊條。如果在焊接過程中不允許對母材進行預熱，為了防止熱影響區出現冷裂紋，可以選擇奧氏體不銹鋼焊條，以獲得具有良好塑性和強抗裂性的奧氏體結構。

1.3坡口制備

為了限制焊縫金屬中碳的質量分數，應降低熔合比，因此焊接時一般采用U形或V形坡口，坡口和坡口兩側20毫米以內的油污和鐵銹應處理干凈。

14預熱

用結構鋼焊條焊接時，必須在焊接前預熱，預熱溫度應控制在250~350度。

1.5層間處理

多層多道次焊接時，第一道次焊接采用小直徑電極和小電流焊接。為了獲得預熱和保溫效果，工件被放置在半連續焊接或橫向擺動，以便在短時間內加熱基座的整個受熱區。

1.6焊后熱處理

焊接后，立即將工件放入加熱爐中，保持溫度在650℃并進入執行應力消除退火。

2高碳鋼的焊接缺陷及防止措施

由于高碳鋼的硬化傾向，焊接中易出現熱裂紋和冷裂紋。

2.1熱裂紋的預防措施

1)控制焊縫的化學成分，嚴格控制硫和磷的含量，適當增加錳含量，改善焊縫組織，減少偏析。

2)用稍大的寬深比控制焊縫的橫截面形狀，以避免焊縫中心的偏析。

3)對于剛性大的焊接件，應選擇合適的焊接參數、焊接順序和方向。

4)必要時應采取預熱和冷卻措施，防止出現熱裂紋。

5)提高焊條或焊劑的堿度，降低焊縫中的雜質含量，提高偏析程度。

2.2冷裂紋預防措施

1)焊前預熱和焊后緩慢冷卻不僅能降低熱影響區的硬度和脆性，還能加速氫在焊縫中的向外擴散。

2)選擇合適的焊接措施。

3)采用合適的組裝和焊接順序，降低焊接接頭的約束應力，改善焊接件的應力狀態。

4)選擇合適的焊接材料，焊前將焊條和焊劑烘干，并根據需要使用。

5)焊接前，應仔細清除坡口周圍基本金屬表面上的水、鐵銹和其他污染物，以減少焊縫中擴散氫的含量。

6)應在焊接前立即進行脫氫處理，以使氫從焊接接頭中完全逸出。

7)焊接后，應立即進行應力消除退火，以促進焊縫中氫的向外擴散。

由于高碳鋼含碳量高，硬化能力大，焊接性差，焊接時容易產生高碳馬氏體組織和焊接裂紋。因此，在焊接高碳鋼時，必須合理選擇焊接工藝并及時采取相應措施，以減少焊縫裂紋的發生，提高焊接接頭的性能。