高碳鋼是指w(C)高於0.6%的碳鋼。它比中碳鋼更容易硬化並形成高碳馬氏體，對冷裂紋的形成更敏感。同時，焊接熱影響區形成的馬氏體組織又硬又脆，導致接頭的塑性和韌性大大降低。因此，高碳鋼的焊接性相當差，必須採用特殊的焊接工藝來確保接頭的性能。。因此，一般很少用於焊接結構。高碳鋼主要用於要求高硬度和耐磨性的機器零件，如轉軸、大型齒輪和聯軸器等[1]。為了節省鋼材和簡化加工工藝，這些機器零件常採用焊接結構組合。在重型機械製造中，也會遇到高碳鋼零件的焊接問題。在製定高碳鋼銲接件的焊接製程時，應綜合分析各種可能出現的焊接缺陷，並採取相應的焊接製程措施。
信發焊接設備具有質優價廉的特點。詳情請見：焊接與切割製造商 – 中國焊接與切割工廠及供應商（xinfatools.com）
1 高碳鋼的焊接性
1.1 焊接方法
高碳鋼主要用於高硬度、高耐磨性的結構，因此主要的焊接方法有焊條電弧焊、釬焊和埋弧焊。
1.2 焊接材料
高碳鋼焊接一般不需要接頭和母材之間具有相等的強度。電弧焊時一般採用脫硫能力強、熔敷金屬擴散氫含量低、韌性良好的低氫焊條。當要求焊縫金屬與母材強度相等時，應選用對應牌號的低氫焊條；當焊縫金屬與母材的強度要求不高時，應選用強度等級低於母材的低氫焊條。請記住，不能選擇強度等級高於母材的焊條。若焊接時不允許母材預熱，為防止熱影響區產生冷裂紋，可採用奧氏體不銹鋼焊條，以獲得塑性好、抗裂能力強的奧氏體組織。
1.3 坡口準備
為了限制焊縫金屬中碳的質量分數，應降低熔合比，因此焊接時一般採用U型或V型坡口，並注意清理坡口和油污，溝槽兩側20mm以內有鏽跡等。
1.4 預熱
用結構鋼焊條焊接時，焊接前必須進行預熱，預熱溫度控制在250℃～350℃之間。
1.5 層間處理
焊接多層、多道次時，第一道次採用小直徑焊條及小電流。一般採用半立式焊接工件或採用焊條橫向擺動，使整個母材熱影響區在短時間內受熱，以獲得預熱和保溫效果。
1.6 焊後熱處理
焊接後立即將工件放入加熱爐中並保持在650℃下進行去應力退火[3]。
2 高碳鋼焊接缺陷及預防措施
由於高碳鋼有強烈的硬化傾向，焊接時容易產生熱裂紋和冷裂紋。
2.1 熱裂紋的預防措施
1）控制焊接化學成分，嚴格控制硫、磷含量，適當增加錳含量，以改善焊接組織，減少偏析。
2）控制焊縫截面形狀，寬深比稍大，避免焊縫中心出現偏析。
3）對於剛性銲接件，應選擇適當的焊接參數、適當的焊接順序和方向。
4）必要時採取預熱緩冷措施，以防止熱裂紋的發生。
5）增加焊條或焊劑的鹼度，以減少焊縫中的雜質含量，改善偏析程度。
2.2 冷裂紋的預防措施[4]
1）焊接前預熱和焊接後緩冷，不僅可以降低熱影響區的硬度和脆性，還可以加速焊接中氫的向外擴散。
2）選擇合適的焊接措施。
3）採用適當的組裝和焊接順序，減少焊接接頭的約束應力，改善銲接的應力狀態。
4）選擇合適的焊接材料，焊接前將焊條和焊劑乾燥，並保存備用。
5）焊接前應仔細清除坡口周圍基本金屬表面的水、鐵鏽和其他污染物，以減少焊縫中擴散氫的含量。
6) 焊接前應進行脫氫處理，使焊接接頭處的氫氣充分逸出。
7）焊接後應立即進行去應力退火處理，以促進焊接中氫向外擴散。
3 結論
由於高碳鋼含碳量高、淬透性高、焊接性差，焊接時易產生高碳馬氏體組織及焊接裂紋。因此，焊接高碳鋼時，必須合理選擇焊接過程。並及時採取相應措施，減少焊接裂縫的發生，提高焊接接頭的性能。
發佈時間：2024年5月27日
