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高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是指w(C)高(gao)(gao)于0.6%的碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang),它比(bi)中碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)具有更大(da)的淬硬(ying)傾向(xiang),并(bing)形(xing)成高(gao)(gao)碳馬(ma)氏體,對冷裂(lie)紋的形(xing)成更為敏感。同時,焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱影響區(qu)內形(xing)成的馬(ma)氏體組織,性(xing)(xing)能硬(ying)而脆,導致接(jie)(jie)(jie)頭的塑性(xing)(xing)和(he)(he)韌性(xing)(xing)大(da)大(da)下降,因此高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)相當(dang)差,必(bi)須采(cai)(cai)取(qu)特殊的焊(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝,才能保證接(jie)(jie)(jie)頭的性(xing)(xing)能。因此,在焊(han)接(jie)(jie)(jie)結構中,一般(ban)很(hen)少采(cai)(cai)用(yong)(yong)。高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)主要用(yong)(yong)于要求(qiu)高(gao)(gao)硬(ying)度(du)和(he)(he)耐磨性(xing)(xing)的機器零部件(jian),如(ru)轉軸、大(da)型齒輪和(he)(he)聯軸器等[1]。為節省鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材,簡化加工(gong)工(gong)藝,這些機器零部件(jian)也往(wang)往(wang)采(cai)(cai)用(yong)(yong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)結構組合(he)而成。在重型機器制造(zao)中,也會碰到高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)部件(jian)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)問(wen)題。在制定高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)焊(han)件(jian)的焊(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝時,應全面分析可能產生的各種(zhong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)缺陷(xian),并(bing)采(cai)(cai)取(qu)相應的焊(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝措(cuo)施(shi)。

一、 高碳鋼的焊接性

1.1 焊接方法

高(gao)碳鋼主要用(yong)于高(gao)硬度和(he)(he)高(gao)耐磨性的結構,所以(yi)主要的焊(han)(han)接方法是焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)、釬焊(han)(han)和(he)(he)埋弧焊(han)(han)。

1.2 焊接材料

高碳(tan)鋼焊(han)接一(yi)般(ban)不(bu)要求(qiu)接頭與母(mu)(mu)材(cai)等強(qiang)(qiang)度。焊(han)條(tiao)(tiao)電(dian)弧焊(han)時(shi)一(yi)般(ban)選用去硫能力強(qiang)(qiang)、熔敷金屬擴散氫(qing)含(han)量低(di)、韌(ren)性(xing)較好的(de)(de)低(di)氫(qing)型焊(han)條(tiao)(tiao)。在(zai)要求(qiu)焊(han)縫金屬與母(mu)(mu)材(cai)等強(qiang)(qiang)度時(shi),應(ying)選用相(xiang)應(ying)級(ji)別的(de)(de)低(di)氫(qing)型焊(han)條(tiao)(tiao);在(zai)不(bu)要求(qiu)焊(han)縫金屬與母(mu)(mu)材(cai)等強(qiang)(qiang)度時(shi),應(ying)選用強(qiang)(qiang)度級(ji)別低(di)于母(mu)(mu)材(cai)的(de)(de)低(di)氫(qing)型焊(han)條(tiao)(tiao),切記不(bu)能選擇強(qiang)(qiang)度級(ji)別比母(mu)(mu)材(cai)高的(de)(de)焊(han)條(tiao)(tiao)。如果(guo)焊(han)接時(shi)母(mu)(mu)材(cai)不(bu)允許預熱(re),為了防(fang)止熱(re)影(ying)響區冷裂紋(wen),可(ke)選用奧氏體(ti)不(bu)銹鋼焊(han)條(tiao)(tiao),以獲得塑性(xing)好、抗裂紋(wen)能力強(qiang)(qiang)的(de)(de)奧氏體(ti)組(zu)織(zhi)。

1.3 坡口制備

為了限制焊(han)縫金屬中碳的質量(liang)分數,應減少熔合(he)比(bi),所(suo)以焊(han)接時一(yi)般采(cai)用U型或V型坡口(kou),并注(zhu)意(yi)將坡口(kou)及坡口(kou)兩側20mm范(fan)圍內的油污、鐵銹等處理干凈。

1.4 預熱

采(cai)用結構鋼(gang)焊(han)條焊(han)接時(shi),焊(han)前(qian)必須(xu)預熱,預熱溫度控制(zhi)在250℃～350℃。

1.5 層間處理

多層多道(dao)焊(han)時,第一道(dao)焊(han)采用小直(zhi)徑焊(han)條,小電流(liu)焊(han)接。一般將工件置于半立焊(han)或(huo)使用焊(han)條橫向(xiang)擺(bai)動,以(yi)(yi)使整個母材熱影響區都(dou)在(zai)短時間內受(shou)熱,以(yi)(yi)獲得預熱和(he)保(bao)溫效果。

1.6 焊后熱處理

焊后立即(ji)將工(gong)件(jian)放入加熱(re)爐中,在650℃進(jin)行保溫進(jin)行消除應力退火。

二、 高碳鋼的焊接缺陷及防止措施

由于高(gao)碳鋼(gang)淬硬傾(qing)向很(hen)大,在焊(han)接時容易(yi)出現熱裂紋(wen)和冷(leng)裂紋(wen)。

2.1 熱裂紋的防止措施

1)控(kong)制(zhi)焊縫的(de)化學(xue)成分,嚴格控(kong)制(zhi)硫、磷的(de)含量(liang),適當提(ti)高含錳量(liang),以改善焊縫組織(zhi),減(jian)少偏(pian)析。

2)控制焊縫斷面形狀,寬深比要稍大些,以避免焊縫中心(xin)的偏析(xi)。

3)對剛性大的焊(han)件,應選擇(ze)合(he)適的焊(han)接參數、合(he)適的焊(han)接次序和方(fang)向。

4)必(bi)要時(shi)采取預熱(re)和(he)緩冷措施,來防止熱(re)裂紋(wen)的產生。

5)提高(gao)焊(han)條或(huo)焊(han)劑的堿(jian)度,以降(jiang)低焊(han)縫中的雜質含量,改善偏析程度。

2.2 冷(leng)裂(lie)紋的防止措(cuo)施[4]

1)焊接(jie)前預熱(re)和焊后緩(huan)冷,不僅(jin)可以降低熱(re)影(ying)響區的硬度和脆(cui)性,而且還可以加速焊縫中(zhong)的氫向外擴散。

2)選擇合適的焊(han)接措施。

3)采(cai)用合適的裝配和焊(han)接順序,減(jian)小焊(han)接接頭的拘束應力,改善焊(han)件的應力狀態。

4)選擇(ze)合適(shi)的焊接材料,焊前(qian)要烘干焊條、焊劑(ji),并(bing)做到隨取隨用(yong)。

5)焊(han)前應仔(zi)細清除(chu)坡(po)口(kou)周圍基(ji)本金(jin)屬表(biao)面的水、銹等污物,以(yi)降(jiang)低焊(han)縫中擴散氫的含量(liang)。

6)焊前應(ying)立即進行去氫處理,使氫從焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭中充分逸出。

7)焊后應立(li)即進行消除應力的退火處理,促使焊縫(feng)中的氫向外擴散。

高碳(tan)鋼(gang)由于含(han)碳(tan)量較高,淬硬性較大而(er)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性較差,焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)容易產(chan)生高碳(tan)馬氏體組織,容易產(chan)生焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)裂紋,因此在高碳(tan)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi),要合理選擇焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝,并及時(shi)采取相應措施,減少焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)裂紋的出(chu)現,提(ti)高焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭性能。