高碳钢的焊接技巧分析

高碳钢的含碳量>0.60%（质量分数），由于含碳量很高，因此焊接性较差。其焊接特点主要有：①高碳钢在焊接时，由于焊接高温的影响，碳化物容易在晶界处积聚长大，并且晶粒长大快，使接头强度降低；②钢的含碳量增加，使钢在焊接时淬硬和冷裂的倾向增大，又因高碳钢的导热性能也比低碳钢差，故在熔池及热影响区急剧冷却时，将产生脆硬组织，在结构中引起很大的应力集中，结果导致形成冷裂纹。

高碳钢焊接的主要问题是焊缝区容易产生热裂纹，近缝区极易形成冷裂纹。

高碳钢的焊接多为焊补和堆焊，工艺方法多采用电弧焊和气焊。通常，对动载结构不采用高碳钢作为母材。

1.高碳钢的焊条电弧焊

当高碳钢采用焊条电弧焊时，通常要采取以下的工艺措施：

1）焊条的选用及使用要求。高碳钢焊接时，一般不要求接头与母材等强度。焊条通常采用低氢型焊条，若接头强度要求低时，可用J506、J507等；接头强度要求高时常选用含碳量低于高碳钢的高强度低合金钢焊条，如J607、J707、J907Cr等。如果不能进行焊前预热和焊后回火，也可选用铬镍奥氏体不锈钢焊条（如A302或A307）等焊接。焊条在焊接前应以400～450℃烘焙1～2h，以除去药皮内潮气及结晶水，并在100℃下保温，随用随取，以便减少焊缝金属中氧和氢的含量，防止裂纹和气孔的产生。

2）焊接要点。高碳钢焊接时，焊前要严格清理待焊处的铁锈及油污。焊件厚度大于10mm时，焊前应预热到200～300℃（采用奥氏体不锈钢焊条可不预热），一般采用直流反接，焊接电流应比焊低碳钢小10%左右。

为降低熔合比，减少焊缝中的含碳量，高碳钢最好开坡口多层焊接。在U形或X形坡口多层焊时，第一层应用小直径焊条，压低电弧沿坡口根部焊接，焊条仅作直线运动，以后各层焊道应根据焊缝宽度，采用环形运条法，每层焊缝应保持3～4mm厚度。对X形坡口应两面交替施焊。焊接时要降低焊接速度使熔池缓冷，在最后一道焊缝上要加盖“退火”焊道，以防止母材表面产生硬化层。焊件厚度在5mm以下时，可不开坡口从两面焊接，焊条应作直线往返摆动。

定位焊应采用小直径焊条焊透。由于高碳钢裂纹倾向大，定位焊缝应比焊低碳钢时长些，定位焊点的间距也应适当缩短，但不高出焊面，且不在母材的表面引弧。收弧时，必须将弧坑填满，并使熔敷金属高出正常焊缝，以减少收弧处的气孔及裂纹。焊接时尽量采用小电流和慢的焊接速度使熔深减小，以减少母材的熔化，并尽可能先在坡口上堆焊，然后再进行焊接。减少焊接应力，可采用锤击焊缝的方法。

焊接完毕后，焊件应进行600～650℃回火处理，以消除应力，固定组织，防止裂纹，改善性能。(www.xing528.com)

2.高碳钢的气焊工艺要点

当高碳钢采用气焊焊接时，通常要采取以下的工艺措施：

1）当焊接要求不高的焊件时，可采用低碳钢焊丝；当焊接要求较高的焊件时，则选用与母材成分相近的焊丝，甚至选用合金结构钢焊丝。

2）可采用轻微碳化焰。用汽油清除焊接区表面的油垢。对于厚度≥5mm的焊件，尽量开X形坡口。

3）制备引出板，将焊缝首尾引出。引出板与焊件等厚，材料与焊件相同。

4）焊前进行预热，即将焊件坡口及两边各25～30mm范围（连同引出板）内的金属，一起加热到800～900℃，最好将焊接区域底下垫铺的耐火砖表面也预热到红色，以利于保温。

5）采用反面中间分段焊，以消除焊缝中的裂纹。这种焊法就是焊好正面之后，在焊反面时，先从焊件的中间向一侧施焊，然后再焊另一侧，接头重叠10mm左右。

6）焊件焊后应整体退火，以消除焊接残留应力，然后再根据需要进行其他的热处理。高碳钢焊件也可在焊后进行高温回火，回火温度为700～800℃，以消除应力，防止产生裂纹，并改善焊缝的脆性组织。