
1 高碳钢的焊接性
1.1 焊接方法
高碳钢主要用于高硬度、高耐磨性的结构,因此主要的焊接方法有焊条电弧焊、钎焊和埋弧焊。
1.2 焊接材料
高碳钢焊接一般不需要接头和母材之间具有相等的强度。 电弧焊时一般采用脱硫能力强、熔敷金属扩散氢含量低、韧性好的低氢焊条。 当要求焊缝金属与母材强度相等时,应选用相应牌号的低氢焊条; 当焊缝金属与母材的强度要求不高时,应选用强度等级低于母材的低氢焊条。 请记住,不能选择强度等级高于母材的焊条。 如果焊接时不允许母材预热,为防止热影响区产生冷裂纹,可采用奥氏体不锈钢焊条,以获得塑性好、抗裂能力强的奥氏体组织。
1.3 坡口准备

为了限制焊缝金属中碳的质量分数,应降低熔合比,因此焊接时一般采用U型或V型坡口,并注意清理坡口和油污,沟槽两侧20mm以内有锈迹等。
1.4 预热
用结构钢焊条焊接时,焊前必须进行预热,预热温度控制在250℃~350℃之间。
1.5 层间处理
焊接多层、多道次时,第一道次采用小直径焊条、小电流焊接。 一般采用半立式焊接工件或利用焊条横向摆动,使整个母材热影响区在短时间内受热,以获得预热和保温效果。
1.6 焊后热处理
焊接后立即将工件放入加热炉中并保持在650℃下进行去应力退火[3]。
2 高碳钢焊接缺陷及预防措施
由于高碳钢有很强的硬化倾向钢材冷加工,焊接时容易产生热裂纹和冷裂纹。

2.1 热裂纹的预防措施
1)控制焊缝化学成分,严格控制硫、磷含量,适当增加锰含量钢材冷加工,以改善焊缝组织,减少偏析。
2)控制焊缝截面形状,宽深比稍大,避免焊缝中心出现偏析。
3)对于刚性焊件,应选择合适的焊接参数、合适的焊接顺序和方向。
4)必要时采取预热和缓冷措施,防止热裂纹的发生。

5)增加焊条或焊剂的碱度,以减少焊缝中的杂质含量,改善偏析程度。
2.2 冷裂纹的预防措施[4]
1)焊前预热、焊后缓冷,不仅可以降低热影响区的硬度和脆性,而且可以加速焊缝中氢的向外扩散。
2)选择合适的焊接措施。
3)采用适当的装配和焊接顺序,减少焊接接头的约束应力,改善焊件的应力状态。


4)选择合适的焊接材料,焊前将焊条和焊剂干燥,并保存备用。
5)焊前应仔细清除坡口周围基本金属表面的水、铁锈和其他污染物,以减少焊缝中扩散氢的含量。
6) 焊接前应进行脱氢处理,使焊接接头处的氢气充分逸出。
7)焊后应立即进行去应力退火处理,以促进焊缝中氢向外扩散。
3 结论
由于高碳钢含碳量高、淬透性高、焊接性差,焊接时易产生高碳马氏体组织和焊接裂纹。 因此,焊接高碳钢时,必须合理选择焊接工艺。 并及时采取相应措施,减少焊接裂纹的发生,提高焊接接头的性能。


