为什么高碳钢比较难焊？

高碳钢是指w（C）高于0.6％的碳钢，它比中碳钢具有更大的淬硬倾向，并形成高碳马氏体，对冷裂纹的形成更为敏感。



同时，焊接热影响区内形成的马氏体组织，性能硬而脆，导致接头的塑性和韧性**下降，因此高碳钢的焊接性相当差，必须采取特殊的焊接工艺，才能保证接头的性能。



因此，在焊接结构中，一般很少采用。高碳钢主要用于要求高硬度和耐磨性的机器零部件，如转轴、大型齿轮和联轴器等[1]。



为节省钢材，简化加工工艺，这些机器零部件也往往采用焊接结构组合而成。在重型机器制造中，也会碰到高碳钢部件的焊接问题。



在制定高碳钢焊件的焊接工艺时，应全面分析可能产生的各种焊接缺陷，并采取相应的焊接工艺措施。






1 高碳钢的焊接性

1.1 焊接方法
高碳钢主要用于高硬度和高耐磨性的结构，所以主要的焊接方法是焊条电弧焊、钎焊和埋弧焊。
1.2 焊接材料
高碳钢焊接一般不要求接头与母材等强度。焊条电弧焊时一般选用去硫能力强、熔敷金属扩散氢含量低、韧性较好的低氢型焊条。
在要求焊缝金属与母材等强度时，应选用相应级别的低氢型焊条；在不要求焊缝金属与母材等强度时，应选用强度级别低于母材的低氢型焊条，切记不能选择强度级别比母材高的焊条。
如果焊接时母材不允许预热，为了防止热影响区冷裂纹，可选用奥氏体不锈钢焊条，以获得塑性好、抗裂纹能力强的奥氏体组织。
1.3 坡口制备
为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应减少熔合比，所以焊接时一般采用U型或V型坡口，并注意将坡口及坡口两侧20mm范围内的油污、铁锈等处理干净。
1.4 预热
采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热温度控制在250℃～350℃。
1.5 层间处理
多层多道焊时，第一道焊采用小直径焊条，小电流焊接。一般将工件置于半立焊或使用焊条横向摆动，以使整个母材热影响区都在短时间内受热，以获得预热和保温效果。
1.6 焊后热处理
焊后立即将工件放入加热炉中，在650℃进行保温进行消除应力退火[3]。

2高碳钢的焊接缺陷及防止措施

由于高碳钢淬硬倾向很大，在焊接时容易出现热裂纹和冷裂纹。

2.1 热裂纹的防止措施
1）控制焊缝的化学成分，严格控制硫、磷的含量，适当提高含锰量，以改善焊缝组织，减少偏析。
2）控制焊缝断面形状，宽深比要稍大些，以避免焊缝中心的偏析。
3）对刚性大的焊件，应选择合适的焊接参数、合适的焊接次序和方向。
4）必要时采取预热和缓冷措施，来防止热裂纹的产生。
5）提高焊条或焊剂的碱度，以降低焊缝中的杂质含量，改善偏析程度。
2.2 冷裂纹的防止措施[4]
1）焊接前预热和焊后缓冷，不仅可以降低热影响区的硬度和脆性，而且还可以加速焊缝中的氢向外扩散。
2）选择合适的焊接措施。
3）采用合适的装配和焊接顺序，减小焊接接头的拘束应力，改善焊件的应力状态。

4）选择合适的焊接材料，焊前要烘干焊条、焊剂，并做到随取随用。
5）焊前应仔细清除坡口周围基本金属表面的水、锈等污物，以降低焊缝中扩散氢的含量。
6）焊前应立即进行去氢处理，使氢从焊接接头中充分逸出。
7）焊后应立即进行消除应力的退火处理，促使焊缝中的氢向外扩散。

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