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[讨论] 中碳钢焊接时有哪些特点?

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bj2008
发表于 2007-4-29 12:47:06 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自： 中国江苏南京

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请教:中碳钢焊接时有哪些特点?
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shixianlin0
发表于 2007-4-29 13:29:05 | 显示全部楼层 来自： 中国江苏苏州
容易裂，
! Y& ?* B# z) G) f5 N' i6 |注意预热，焊接使用小线能量量，尽量分多道焊接就行了，一般问题不是太大的！

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czcxq0408
发表于 2007-4-29 13:59:53 | 显示全部楼层 来自： 中国湖南衡阳
其主要焊接特点是：  ) C5 E2 ]6 Q8 k# [; A

' E4 ?, S1 l( f% F" ^   （1）热影响区易产生低塑性、高硬度的淬硬组织   含碳量越高，板厚越大，淬硬倾向越大。当焊接工件的刚性大，或所选择的焊接材料与工艺规范不当，则易在淬硬区产生冷裂纹。  
' p) g  k! o4 n0 E$ A1 b, I+ k   （2）易产生热裂纹   由于母材含碳量较高，焊接时有一部分母材会溶化到焊缝中去，使焊缝增碳，加之硫等杂质的影响，易在焊缝中引起热裂纹，在弧坑处更为敏感。  
2 ~* Z. I% M" s: A- Z8 u   （3）气孔   由于含碳量高，会增加对气孔的敏感性，因此对焊接材料要求脱氧性好，烘干和坡口清理要求严格。  / y$ B1 f) V/ |) ^: n/ b
   此外，接头的塑性韧性及疲劳强度不高。  
2 x- t1 _# s/ Q- _$ o- Q$ n, s- w, O- x' M$ D0 r
   2．中碳钢的焊接工艺  
: ~' R7 u! i$ X% v9 c- u
+ \9 m( `7 D! m3 B8 Q' B   （1）焊条   选用抗冷裂纹和热裂纹能力较强的碱性低氢焊条，如E5015（结507），E6015－D1（结607）等。如不要求焊缝与母材等强，则可选强度较低的碱性低氢焊条。如E4316（结426），E4315－D1（结427）等。这类焊条的塑性好，抗热裂纹和冷裂纹能力更强。  
. a! Z8 Q4 ~0 ?, I1 ]   对于一些不重要的结构件，也可选用非碱性低氢焊条。如采用钛铁矿型或钛钙型焊条，但需要控制好预热温度,尽量降低母材的稀释率减少焊缝中的含碳量，也有可能得到合格的焊接接头。  
3 ~7 s3 s, ^) P4 }. D   在工件不允许预热的特殊情况下，可选用铬、镍奥氏体不锈钢，如E0－19－10－16（奥102），E0－19－10－15（奥107），E1－23－13－16（奥302），E1－23－13－15（奥307）或奥707（Cr17Mn13MoN不锈钢），焊条等。此类焊条塑性好，焊前不预热也不易产生冷裂纹，但应采用小电流，多层焊。由于这类焊条成本高，一般不宜采用。  9 B& K- d/ e$ j$ f; r0 h
   （2）预热   大多数中碳钢焊前应预热以降低冷却速度，控制近缝区马氏体的形成，降低淬硬倾向，以有效地防止冷裂纹的产生。此外，预热还可以改善接头的塑性，减少焊接残余应力。预热温度根据碳当量、接头厚度、结构刚性和焊条类型及焊接规范而定。例如碳当量达到0.45-0.60%时，则建议预热温度在100－200℃之间。  
$ z  o, \% \) y6 c) y   （3）为减少热裂纹和消除气孔，采用U型坡口，也可用V型坡口，以降低母材熔化比。坡口附近的油、锈应去除干净。  + T% x' _) R4 q
   （4）用小直径焊条，小电流慢速度焊接第一层焊缝以防止出现裂纹，焊条进行400℃，2h烘干。  
9 X( Q+ p, y/ j3 `! d   （5）锤击焊缝减少残余应力。  
: ~$ b. P$ O1 T8 G/ L6 W' r   （6）采用直流反接，焊接电流较低碳钢小10%－15％。  
+ P2 X1 q9 m2 {( a: ^   （7）焊后要注意保温缓冷，条件允许时应进行整件消除应力回火处理。如不可能，则可在焊后将接头温度维持在比规定预热温度稍高一些的温度下保温后热（2－3h/25mm），使氢从接头区扩散出去，以防止出现冷裂纹。

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世波
发表于 2007-5-2 21:47:00 | 显示全部楼层 来自： 中国浙江金华
随着钢中的含碳量的增加其可焊性逐渐下降,其主要问题是容易产生气孔和裂纹.防止气孔应采取1:尽量减少焊缝金属的含碳量,在焊接过程中必须减少母材的熔化,采用开坡口的接头.2:第一层焊缝焊接时,尽量采用小的焊接电流,慢速焊,减少母材的熔深.同时也要注意保证母材的熔透,避免产生夹渣和未熔合等缺陷.3:焊条药皮要有足够的脱氧剂;加强对熔池的保护,减少氧气的侵入,使熔池的含氧量减少.4:尽量选用低氢型焊条,以减少氢气的来源;工件和焊条要彻底除锈,焊条必须烘干.防止裂纹的措施是1:正确选择焊条,选用抗热裂纹和冷裂纹较强的碱性低氢焊条.在焊接时焊条必须严格烘干..2:采取预热措施3:采取焊后缓冷措施.4:采取中间热处理和焊后热处理措施.5:正确选择焊接规范.6:尽量采取U型坡口.

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BV
发表于 2007-5-4 22:52:38 | 显示全部楼层 来自： 中国
这个范围太大了吧？楼主能不能具体一点呢？
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阿帕奇
发表于 2007-5-7 12:36:39 | 显示全部楼层 来自： 中国黑龙江哈尔滨
原帖由 wjliao 于 2007-5-4 22:52 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif5 C! K! e" M, H* N7 y9 p
这个范围太大了吧？楼主能不能具体一点呢？
( E, I; C  g( I9 B+ ~3 K
就是普及型的讨论，希望大家继续参与
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mysuncool0315
发表于 2007-5-7 22:23:01 | 显示全部楼层 来自： 中国安徽合肥
奥贝钢的可焊性分析及焊补工艺研究
　　摘　要　奥贝钢是近年来新开发的钢种，其碳当量达0.99%，可焊性较差。在修复铁路钢轨道叉时，通过焊前预热、焊后后热缓冷，采用小规范、小电流，严格控制线能量等工艺方法对奥贝钢轨道叉成功地进行了焊补。
7 w# s3 V, |# u- n) C/ c( x3 d　　关键词　奥贝钢　焊补　可焊性分析
　　奥贝钢属低合金高强钢，具有良好的耐磨性和抗震性，用它做钢轨道叉是较理想的材料。由于奥贝钢是近年来新开发的钢种，所以我们在对奥贝钢轨道叉焊补时，对它的可焊性进行了分析。
1　奥贝钢的可焊性分析及预热温度的确定
) D0 v* D0 I3 X( A: W7 G# [* G8 L　　(1)奥贝钢的化学成分见表1。力学性能要求为σb≥1100MPa；δ≥4%；AKV≥16J。/ h: o, B& V, [) P# z( v
表1　化学成分　%
元素CSiMnPSCrNiMo
含量0.15
～
; N: Z0 X# \$ ~$ a0.35
1.0
* L5 }, `3 J# R1 y4 R6 I～
. [% r! n9 d8 Y2.0		1.5; N& H' i4 J7 E5 d
～8 m4 o$ ^1 N& I$ x
2.5		≤
+ _) K1 T; u0 z$ G0.035		≤- k; |4 f1 i, I! E9 [5 e2 i( O
0.025		1.0
+ p. p! K1 h4 A) F' g～$ U) q/ L2 w% _6 x
1.8		0.4
' {( V* d7 H0 Q1 {～6 X* C" ^+ q) f
1.0		0.4
# T9 A/ ^9 O. c" y1 J6 g～
/ |6 W. m; [+ @. y6 _; k% P0 ~( r9 V0 U1.0
　　(2)冷裂倾向的分析
5 g5 v1 K2 {: t( @7 K" s* c! e9 K　　从表1中可以看出该钢种的碳含量及合金元素含量均较高。7 }' Y  X$ |8 }' O0 F
　　按照国际焊接学会(IIW)的碳当量公式计算： 　　按照经验，碳当量低于0.4%时，钢的可焊性良好。碳当量在0.4%以上时，钢的淬硬倾向逐渐明显，冷裂倾向也随之增加，可焊性较差。从计算得出此钢种的碳当量已达0.99%，其可焊性很不理想。必须采用严格的工艺措施，严格控制线能量、预热及后热温度等来防止因淬硬倾向严重引起的冷裂现象。  [( [; w# z% |, e6 P  K
　　延迟裂纹也是冷裂纹中的一种现象。该钢种中的C、Si、Mn等元素含量较高，氢也是延迟裂纹产生的主要因素之一。9 S" U7 Q. `) Z3 H. T3 M
　　根据实验，氢在含碳量为0.54%的中碳钢和低碳钢中的扩散系数如下：　8 q7 w) M* }# o7 s
20℃　　　100℃
低碳钢　1.5×10-5(cm2/s)　4.4×10-5(cm2/s)
; n4 b9 S" q/ E/ ~2 z& {) J中碳钢　3.2×10-7(cm2/s)　1.5×10-5(cm2/s)
　　由此可见，氢在低碳钢中的扩散速度很快；而在中碳钢、高碳钢、低、中合金钢中，其扩散速度小，溶解度也小，极易在局部地区聚集而产生延迟裂纹。但在适当的预热温度、层间温度和后热温度的控制下，会较明显地缓解这种现象。所以选择合适的预热温度，后热温度，控制层间温度是至关重要的。% g3 }7 ]7 Q% H  m
　　(3)选择合理的预热温度
6 X/ C/ b  x5 a  o: w　　在焊接过程中采用焊前预热，焊后后热缓冷的措施来适当的延长冷却时间，就能降低冷裂倾向。6 i9 b! N1 j. |" J9 K
　　预热温度按式(1)计算：
( w* G; V/ ^" T
TP=1440PC-392(℃)　(1)
式中：TP——预热温度；
& N9 j' j" ]1 j4 X　　　PC——钢材焊接冷裂纹敏感系数。9 S& C; w2 W$ M! D6 v3 r& X
　　而PC的计算公式是：
　　代入各数值，其中h值取所补焊厚度20mm(缺陷深度)；H值取2.22ml/100g。
3 a0 N1 N3 z; o3 }　　计算得出：PC=0.5084
  ^! a/ N" J/ J　　代入(1)式得：TP=340℃
2 n7 a; G+ ^: {$ ]. V. X　　通过计算得出，焊补过程中的预热温度在340～350℃之间。但钢轨道叉是在自由状态下焊补，其拘束度不太大，故采用小规范，小电流，小的线能量时，其预热温度可适当调整至300～350℃之间。
2　工艺方案
: n& |' c; F0 ]7 A( m, `　　(1)选择焊材
" B* R4 N( }9 c3 i! x" M. Y　　根据以上各方面的分析，按照母材力学性能，应选择结107焊条或结107Cr焊条，但该类焊条购不到，根据现场条件及实际情况，我们选用自贡焊条厂生产的CHE857(结857)焊条。
, g) x) A; K4 k　　CHE857焊条熔敷金属化学成分和力学性能见表2和表3。
8 }5 K* X0 H5 q& r! j% r
表2　熔敷金属化学成分　%
元素CMnSiSPMo
含量0.15
7 q+ P, C+ d) o% U" w/ p. g≤0.10		≥1.0
4 M8 z/ y1 [" y6 r' m1.60		0.40～" k2 K# o: }# X. h. j6 b
0.80		≤0.035
  D9 _+ X; m0 E0.010		≤0.035( I( F) E8 I) }0 Q! I
0.020		0.60～
6 a6 G" |' Z7 D- [1.20
表3　熔敷金属力学性能(620℃×1h回火)
σbMPaσ0.2MPaδ5%AKVJ
≥830～900≥740～780≥12～1880
　　(2)确定工艺参数
. L6 c- Z3 \) [5 }4 i" w　　考虑到减少热输入，规定用4mm直径的焊条，采用小规范焊接。同时考虑到避免延迟裂纹的产生，对焊补前坡口的清理、保持焊接过程中的层间温度、焊条的烘干及焊条运条方式等均做了明确的规定：* z" V# E5 `- a9 P6 L$ G
　　1)焊前须清理干净缺陷，采用砂轮打磨，打磨时温度不能过高，以防止裂纹缺陷继续延伸；6 m3 F9 f  f/ e- K
　　2)打磨前的缺陷长度约50mm，打磨时加宽加深。为防止打磨时缺陷延伸，先将缺陷两端打磨出一条垂直于缺陷走向的断隔槽，然后仔细打磨缺陷，直至肉眼检查看不见为止；0 o7 ^2 v1 O9 |0 l( B
　　3)采用PT进行检验，确认无缺陷时，即可以开始用氧乙炔焊炬在缺陷清理后焊补区周围100mm范围内均匀预热；4 s9 s4 Z  b3 w" a8 }
　　4)采用测温笔检测温度达到350℃时开始施焊。
( @+ G, W6 l1 G% I9 ]& {+ ]　　5)焊条施焊前需经350～400℃烘烤1h后才能使用，随烘随用。
- ]: }# }* S" K　　焊接电流140～160A，焊接电压21～23V，焊条直径4mm；% T. o: a# q, w" d: Z/ D% U
　　6)采用窄道焊，焊条不允许横向摆动，收弧时注意填满弧坑，每焊完一层要用圆锥形手锤进行锤击，以减少焊接应力；/ ^8 L1 p* F2 e3 K! N4 `* n4 j
　　7)第二层焊道起弧时要与前一层焊道的方向相反；8 |  k/ A( j1 h5 w
　　8)层间温度要控制在280～320℃之间；2 n( S: g: g3 D8 t# B
　　9)焊后立即进行后热，温度控制在300～350℃之间，保持2h后缓冷，打磨后进行PT探伤检查。
3　焊补结果7 l; g) ]. f! N
　　对奥贝钢的焊补工作，是在地处京广线上的主干道上。道叉不能卸下来，只能在火车运行间隙中进行清理和焊补工作。列车每2～3min一列，时速为150～170km/h，这样给清理缺陷和焊补工作带来了种种不便。但也正由于这样，恰好达到了小的线能量和小的热输入要求。同时因列车经过时产生的震动，无疑是对焊缝最好的锤击。所以整个焊接过程较为顺利，PT探伤合格，一次补焊成功，用户对此深表满意。若是选用结107或结107Cr焊条，焊后强度会更好，延伸率、冲击值和硬度都比结857焊条高，综合性能更接近母材力学性能。* E; r' i% `1 s+ ^  A" m

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yaochwu
发表于 2007-5-9 18:46:21 | 显示全部楼层 来自： 中国上海
中碳钢厚板焊接需预热，薄板一般不用预热。

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jianghuamh + 1 能告诉我们板材厚薄的具体界限么

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hjl6025
发表于 2007-5-13 17:01:20 | 显示全部楼层 来自： 中国湖北咸宁
焊接的时候飞溅多 含C越多可焊性越差

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czcxq0408
发表于 2007-6-7 22:04:47 | 显示全部楼层 来自： 中国湖南郴州
原帖由 yaochwu 于 2007-5-9 18:46 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
4 l, g$ [. \7 P+ C9 K, y) B中碳钢厚板焊接需预热，薄板一般不用预热。
7 \2 T4 A2 V. x, [- I9 s
4 l2 d: b6 r8 c: M: _$ r
# |/ ~3 Z: Y; f  Q* r) J
薄板一般指五毫米以下。

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