文档介绍：常用金属材料
碳钢的焊接
【学****目标】本内容主要讲解常用金属材料的焊接工艺等基础知识,要求通过本内容的学****了解碳钢的焊接特点与焊接工艺。
综合知识碳素钢的焊接
碳素钢是以Fe为基础,以少量C为合金元素的铁碳合金,可以简称为碳钢。碳钢有不同的分类方法,按含C量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢;按品质分可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素结构钢;按用途可分为结构钢和工具钢;根据某些行业特殊要求及用途,有一些专业用钢,比如:压力容器用碳钢、锅炉用碳钢、船用碳素结构。
碳钢的焊接性主要取决于碳含量。随着碳含量的增加,焊接性逐渐变差。碳钢中的Mn和Si对焊接性也有影响,随着它们含量的增加,焊接性变差,但不及碳作用强烈。把钢中合金元素的含量按其作用换算成碳的相当含量,就叫做碳当量。它可作为评定钢材焊接性的一种参考指标。这样,就可以把C、Mn和Si对焊接性的影响汇合成一个适用于碳素钢的碳当量 Ceq经验公式:
Ceq值增加,产生冷裂纹的敏感性增大,焊接性变差。通常,%时,钢材的淬硬倾向不大,焊接性良好,不需预热。%~%之间时,钢材的淬硬倾向大,冷裂纹的敏感性将增大,焊接性一般,焊接时需要采取一些工艺措施,如预热等。%时,焊接性变得很差。
碳钢中的杂质(如S、P、O、N)和一些微量元素(如Cr、Mo、V、Cu)等对焊接接头的裂纹敏感性和力学性能都有重大影响。实际上,焊接性的好坏不只取决于合金元素的含量,还取决于焊接接头冷却速度。尤其中、高碳钢在某种焊接热循环的作用下,冷却速度较快,碳钢可能在焊缝和热影响区中形成马氏体组织,马氏体量越多,硬度越高,焊接性越差,产生裂纹倾向越大,因此,焊接时控制冷却速度也成为至关重要的问题。采用预热、控制层间温度和后热,或使用大焊接热输入,都能降低焊接接头冷却速度,从而控制组织和硬度,减小冷裂纹的可能性。除上述影响碳钢焊接性的诸多因素以外,母材焊前热处理状态对焊接性影响也是碳钢焊接时不容忽视的问题。
总之,低碳钢是最容易焊接的钢种,但有时也会出现某种问题。许多焊接方法都适用于低碳钢焊接,并能获得良好的焊接接头。目前,焊条电弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊、埋弧焊、电渣焊、气焊、电阻焊等都是焊接低碳钢的成熟焊接方法。
(1)焊条电弧焊焊接低碳钢时大多采用焊条电弧焊,低碳钢选用焊条的主要原则是等强度原则,大多使用E43××系列的焊条,,而E43××系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa,在力学性能上正好与之匹配。这一系列焊条有多种型号,商品牌号更多,可根据具体母材、受载情况等加以选用,比较重要的结构或受载情况复杂的结构,尽量选用低氢型焊条,表5-1为几种情况的举例。其他钢材选用焊条请参照JB/T 4709—2007等行业标准或国家标准。
(2)二氧化碳气体保护焊近年来,二氧化碳气体保护焊用来焊接低碳钢也很普遍。二氧化碳气体保护焊用焊丝可分为实心焊丝和药芯焊丝两大类,低碳钢选用焊丝的主要原则也是等强度原则,举例见表5-1。其他请参照GB/T 8110—1995《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》等国家标准。%。 (3)埋弧焊低碳钢的焊接采用埋弧焊的也很多,尤其是中、厚度钢板。低碳钢埋弧焊一般选用实芯焊丝H08A或H08MnA等,它们与高锰高硅低***熔炼焊剂HJ430、HJ431或HJ433配合,应用甚广。烧结焊剂应用也日益广泛,有的烧结焊剂附加铁粉,可以在衬垫上单面焊双面成形,焊缝美观,效率甚高。几种低碳钢埋弧焊常用焊接材料的选用举例,见表5-1。
(4)手工TIG焊在比较重要的结构中,低碳钢管对焊时,一般要求焊接接头必须是全焊透结构。许多工厂采用手工TIG焊封底,焊条电弧焊填充和盖面的方法或全部采用手工TIG焊焊接。低碳钢TIG焊用焊丝尽量选用专用焊丝以减少化学成分的变化,保证焊缝一定的力学性能,20、20g、20R这类钢一般采用H08Mn2SiA就可以了,%。低碳钢焊接可采用的焊接方法还有很多,比如窄间隙埋弧焊、气焊、电渣焊等。在锅炉和压力容器制造中,还有不少其他焊接技术以及它们各种组合形式,这主要根据具体条件和工艺要求来选择。