碳鋼的焊接性

碳鋼的焊接性第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程碳鋼的焊接

金屬材料的焊接性碳鋼的焊接性分析常用焊接工藝措施中碳鋼焊接技能訓(xùn)練第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三金屬材料的焊接性金屬焊接性是金屬是否能適應(yīng)焊接加工而形成完整的、具備一定使用性能的焊接接頭的特性。即金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性和使用的可靠性。包括工藝焊接性和使用焊接性兩個方面。材料方面焊接方法及工藝方面構(gòu)件類型方面使用條件方面焊接性簡接判斷方法：碳當(dāng)量鑒定法金屬焊接性試驗概念影響因素焊接性判斷第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程工藝焊接性是指在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)良致密，無缺陷焊接接頭的能力。它不是金屬本身所固有的性能，而是根據(jù)某種焊接方法和所采用的具體工藝措施來進行評定的。使用焊接性能使用或整個結(jié)構(gòu)滿足產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定的使用性能的程度。使用性能取決于焊接結(jié)構(gòu)的工作條件和設(shè)計上提出的技術(shù)要求。通常包括常規(guī)力學(xué)性能、低溫韌性、抗脆斷性能、高溫蠕變、疲勞性能、持久強度、耐蝕性能和耐磨性能等。第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程金屬材料常用焊接工藝措施預(yù)熱后熱焊后熱處理焊接后立即對焊件的全部（或局部）進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施叫后熱，它不等于焊后熱處理。焊后為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進行的熱處理，叫焊后熱處理。焊接開始前對焊件的全部（或局部）進行加熱的工藝措施成為預(yù)熱。第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程碳當(dāng)量鑒定法幾點說明焊接性的CE評估

量當(dāng)碳公式CE=C+（Mn/6）+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu/15把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量。CE≤0.4%焊接性好；CE=0.4~0.6%焊接性稍差。CE≥0.6%焊接性較差，屬難焊材料。公式為國際焊接協(xié)會推薦的估算低碳鋼和低合金鋼的公式。只能做近似的估計并不完全代表材的實際焊接性。鋼材中氧、氫、氮、硫、磷屬有害元素，同樣影響焊接性能。第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程金屬焊接性試驗

評定焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，為制定合理的焊接工藝提供依據(jù)；評定焊接接頭能否滿足結(jié)構(gòu)使用性能的要求。

斜Y形坡口焊接裂紋試驗法。

此試驗方法主要用于評定碳素鋼和低合金高強鋼焊接熱影響區(qū)的冷裂紋敏感性。評價準(zhǔn)則常用試驗方法第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程斜Y形坡口焊接裂紋試驗試件制備每試件形狀及尺寸如圖1-2所示，被焊鋼材制成板厚不作規(guī)定，常用9～38mm坡口用機械切削加工。焊接工藝參數(shù)試驗焊縫焊條直徑4mm，焊接電流(170±10）

A，電弧電壓(24±2)V，焊接速度(150±

10)mm/min。

判斷方法用焊條電弧焊時按圖1-3所示施焊試驗焊縫。

一般認為裂紋總長小于焊縫的20%，在實際生產(chǎn)中不會產(chǎn)生裂紋。

第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程

圖1-1每一種試驗條件要制備兩塊以上試件。兩端各60mm范圍內(nèi)施焊拘束焊縫，用雙面焊透。要保證待焊試驗焊縫處有2mm裝配間隙和不產(chǎn)生角變形。第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程

只焊一道焊縫不填滿坡口，焊后48h后才進行裂紋檢測和解剖。圖1-2第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程預(yù)熱作用溫度選擇預(yù)熱方法預(yù)熱溫度的選擇，一般鋼材含碳量越多、含合金元素越多、母材越厚、結(jié)構(gòu)剛度越大、環(huán)境溫度越低，則預(yù)熱溫度越高。預(yù)熱時的加熱范圍，對于對接接頭每側(cè)加熱寬度不得小于板厚的5倍，測溫點應(yīng)取在均熱區(qū)域的邊緣。預(yù)熱的方法有火焰加熱、工頻感應(yīng)加熱、紅外線加熱等預(yù)熱的主要作用是降低焊后冷卻速度。對于給定成份的鋼種，焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能取決于冷卻速度的大小。對于易淬火鋼，預(yù)熱可以減小淬硬程度，防止產(chǎn)生焊接裂紋。在焊接鉻鎳奧氏體不銹鋼時，不可進行預(yù)熱。第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程后熱作用方法后熱的加熱方法、加熱區(qū)寬度、測溫部位等要求與預(yù)熱相同。后熱的作用是避免形成淬硬組織及使氫逸出焊縫表面，防止裂紋產(chǎn)生。對于冷裂紋傾向性大的低合金高強度鋼等材料，還有一種專門后熱處理，稱為消氫處理，即在焊后立即將焊件加熱到250~350℃溫度范圍，保溫2~6h后空冷。消氫處理的目的，主要是使焊縫金屬中的擴散氫加速逸出，大大降低焊縫和熱影響中的氫含量，防止產(chǎn)生冷裂紋消氫處理的加熱溫度較低，不能起到松弛焊接應(yīng)力的作用。第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程焊后熱處理作用后熱局部熱處理；

整體熱處理。主要作用是消除焊接殘余應(yīng)力，軟化淬硬部位，改善焊縫和熱影響區(qū)的組織和性能，提高接頭的塑性和韌性，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的尺寸。最常用的焊后熱處理是在600~650℃范圍內(nèi)的消除應(yīng)力退火和低于Ac1點溫度的高溫回火。另外還有為改善鉻鎳奧氏體不銹鋼抗腐蝕性能的均勻化處理等。。第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程金屬材料常用焊接工藝措施預(yù)熱后熱焊后熱處理焊接后立即對焊件的全部（或局部）進行加熱或保溫，使其緩冷的工藝措施叫后熱，它不等于焊后熱處理。焊后為改善焊接接頭的組織和性能或消除殘余應(yīng)力而進行的熱處理，叫焊后熱處理。焊接開始前對焊件的全部（或局部）進行加熱的工藝措施成為預(yù)熱。第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程

碳鋼種類結(jié)構(gòu)鋼工具鋼

低碳鋼中碳鋼高碳鋼

普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼

按碳量分按用途分按脫氧程度按質(zhì)量第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程低碳鋼的焊接手工電弧焊工藝特點埋弧焊工藝特點

幾乎可采用所有的焊接方法，并都能保證焊接接頭的良好質(zhì)量。常用低碳鋼焊接材料含碳量低、塑性好，一般不需預(yù)熱、層間溫度和后熱，焊后熱處理等工藝措施。當(dāng)焊接厚度和剛性很大接頭性能要求較高時，要做焊后熱處理。為了細化晶粒，電渣焊接頭需作正火或正火加回火處理

焊接方法工藝特點低碳鋼的焊接性焊接材料第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程手工電弧焊工藝焊前要把焊件坡口附近的鐵銹、油污等清理干凈，尤其用堿性焊條時更應(yīng)徹底清理干凈，否則易出現(xiàn)氣孔。焊接電流焊接電弧不能太大，以免因晶粒長大，產(chǎn)生魏氏組織而降低接頭的塑性和沖擊韌性。焊接時短弧焊接，特別用堿性焊條時更應(yīng)保持短弧和不斷弧，以加強對熔池的保護。應(yīng)使焊縫有自由伸縮的余地，以降低焊接殘余應(yīng)力。剛度大的焊件應(yīng)采用預(yù)熱。第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程中碳鋼的焊接

選用合適的焊條預(yù)熱焊接工藝上的措施最恰當(dāng)?shù)暮附臃椒ㄊ呛笚l電弧焊。中碳鋼焊條選用如圖當(dāng)碳的質(zhì)量分數(shù)下限附近時，焊接性良好。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。焊接時會出現(xiàn)的兩個問題是：焊縫金屬易產(chǎn)生熱烈為；熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋。焊接方法工藝特點中碳鋼的焊接性焊接材料第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程

中碳鋼手弧焊時焊條的選用鋼號

焊接性選用焊條型號不要求等強度要求等強度35，ZG35較好E4303，E4301E4316，E4315E5016E501545，ZG45

較差E4303，E4301，E4316，E4315，E5016，E5015E5016，E501555，ZG55較差E4303，E4301E4316，E4315E5016，E5015E5016-D1，E5015-D1特殊情況下，可采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接或補焊中碳鋼，這時不需預(yù)熱，也不容易產(chǎn)生近縫區(qū)冷裂紋。用來焊接中碳鋼的鉻鎳不銹鋼有E1-23-13-1（E309-16;A302）、E1-23-13-15（E309-15，A307）、E2-26-21-16（E310-16A402）、E2-26-21-15（E310-15;A407）等。第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程中碳鋼焊條的選擇條件許可優(yōu)先選用堿性焊條。特殊情況焊接、補焊經(jīng)驗中碳鋼焊接時可采用鉻鎳不銹鋼焊條。采取先在坡口表面堆焊一層過渡焊縫，再進行焊接的效果較好。堆焊過渡層焊縫的焊條通常選用含碳量很低、強度低、塑性好的純鐵焊條（w（c）≤0.03%）。第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程焊接工藝上的措施坡口形式第一層焊縫焊條要求焊接第一層焊縫時，盡量采用小電流、慢焊速，以減少熔合比，防止熱裂紋。采用堿性焊條施焊時，焊前焊條要烘干，烘干溫度為350~400℃，保溫時間2h。盡量開成U形，以減少焊件溶入量，減少焊件溶入焊縫金屬中的比例（即減少熔合比）。錘擊焊縫采用錘擊焊縫的方法，以減少焊接殘余應(yīng)力，細化晶粒。焊后緩冷焊后熱處理焊后盡可能緩冷。焊件焊后放在石棉灰中或放在爐中緩冷。對含碳量高、厚度大和剛度大的焊件，焊后做600~650℃的消除應(yīng)力回火處理。第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程軸與法蘭盤插入式焊接焊前準(zhǔn)備焊件焊接性分析操作要點操作過程第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程焊前準(zhǔn)備電弧焊機

焊條焊件

E5015，直徑為3.2mm及4.0mm，焊條使用前經(jīng)450℃烘干并保溫2h。軸（直徑為108mm，

材料35）、法蘭盤（直徑為160mm、厚20mm，材料Q235）。

ZX5—400型弧焊整流器。其它輔助工具和勞保用品第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程焊件焊接性分析

軸

法蘭盤碳當(dāng)量

材料Q235，屬于低碳鋼。CE=C+（Mn/6）+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15經(jīng)計算該軸的碳當(dāng)量在0.48%~0.61%之間。

材質(zhì)為35鋼，屬于中碳鋼，其化學(xué)成分為C：0.32%~0.40%，Si：0.17%~0.37%，Mn：0.50%~0.80%，P：≤0.035%，S：≤0.035%，Ni：≤0.25%，Cr≤0.25%，Cu：≤0.25%。焊接性軸CE在0.4%與0.6%之間，其焊接性較差，需采取一定的工藝措施。第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期三焊工工藝學(xué)課件膠南市高級職業(yè)技術(shù)學(xué)校精品課程操作要點預(yù)熱

焊后緩冷焊后熱處理

焊后采用絕熱材料保溫緩冷；焊后立即進行600~650℃的消除應(yīng)力回火處理。

焊前預(yù)熱溫度為150~250℃；其他注意事項第一層焊道焊接時，采用小電流、慢焊速，同時注意對母材的溶透深度，避免產(chǎn)生夾渣及未融合等缺陷；為避免出現(xiàn)裂紋，焊道不能太薄，以保持焊件受熱均勻：熄弧時應(yīng)將弧坑填滿，以免出現(xiàn)火口裂紋。如果焊接過程中產(chǎn)生裂紋，應(yīng)鏟除重焊。選用正確的焊接順