高碳钢在焊接时的注意事项

         高碳钢是指碳含量高于0.6%的碳钢。它比中碳钢有更大的硬化倾向，形成高碳马氏体，对冷裂纹的形成更敏感。同时，焊接热影响区形成的马氏体组织具有坚硬和跪伏的性能，导致接头的塑性和韧性大大下降。因此，高碳钢的焊接性很差。为了保证接头的性能，必须采用特殊的焊接工艺。因此，在焊接结构中，很少使用。高碳钢主要用于需要高硬度和耐磨性的机械零件，如旋转轴、大齿轮和联轴器。为了节约钢材和简化加工过程,这些机械部件经常由焊接结构组合起来。在重型机械的制造中，也会遇到高碳钢零件的焊接问题。在制定高碳钢焊接件的焊接工艺时，应全面分析可能出现的各种焊接缺陷，并采取相应的焊接工艺措施。

1.高碳钢的焊接性

1.1焊接方法

高碳钢主要用于高硬度、高耐磨结构的焊接，焊条焊接、钎焊、埋弧焊等主要焊接方法。

1.2焊接材料

高碳钢焊接通常不需要接头和母材强度。低氢电极具有较高的脱硫能力,低的熔融金属氢扩散含量和较好的初始性能。当要求焊缝金属和母材的强度相等时，应选择相应等级的低氢焊条。当不要求焊缝金属和母材的强度时，应选择强度低于母材的低氢焊条，并应记住不得选择强度高于母材的焊条。如果在焊接过程中不允许对母材进行预热，为了防止热影响区出现冷裂纹，可以选择奥氏体不锈钢焊条，以获得具有良好塑性和强抗裂性的奥氏体结构。

1.3坡口制备

为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应降低熔合比，因此焊接时一般采用U形或V形坡口，坡口和坡口两侧20毫米以内的油污和铁锈应处理干净。

14预热

用结构钢焊条焊接时，必须在焊接前预热，预热温度应控制在250~350度。

1.5层间处理

多层多道次焊接时，第一道次焊接采用小直径电极和小电流焊接。为了获得预热和保温效果，工件被放置在半连续焊接或横向摆动，以便在短时间内加热基座的整个受热区。

1.6焊后热处理

焊接后，立即将工件放入加热炉中，保持温度在650℃并进入执行应力消除退火。

2高碳钢的焊接缺陷及防止措施

由于高碳钢的硬化倾向，焊接中易出现热裂纹和冷裂纹。

2.1热裂纹的预防措施

1)控制焊缝的化学成分，严格控制硫和磷的含量，适当增加锰含量，改善焊缝组织，减少偏析。

2)用稍大的宽深比控制焊缝的横截面形状，以避免焊缝中心的偏析。

3)对于刚性大的焊接件，应选择合适的焊接参数、焊接顺序和方向。

4)必要时应采取预热和冷却措施，防止出现热裂纹。

5)提高焊条或焊剂的碱度，降低焊缝中的杂质含量，提高偏析程度。

2.2冷裂纹预防措施

1)焊前预热和焊后缓慢冷却不仅能降低热影响区的硬度和脆性，还能加速氢在焊缝中的向外扩散。

2)选择合适的焊接措施。

3)采用合适的组装和焊接顺序，降低焊接接头的约束应力，改善焊接件的应力状态。

4)选择合适的焊接材料，焊前将焊条和焊剂烘干，并根据需要使用。

5)焊接前，应仔细清除坡口周围基本金属表面上的水、铁锈和其他污染物，以减少焊缝中扩散氢的含量。

6)应在焊接前立即进行脱氢处理，以使氢从焊接接头中完全逸出。

7)焊接后，应立即进行应力消除退火，以促进焊缝中氢的向外扩散。

由于高碳钢含碳量高，硬化能力大，焊接性差，焊接时容易产生高碳马氏体组织和焊接裂纹。因此，在焊接高碳钢时，必须合理选择焊接工艺并及时采取相应措施，以减少焊缝裂纹的发生，提高焊接接头的性能。