中碳钢焊接与高碳钢焊补

中碳钢的焊接

中碳钢的焊接性中碳钢含碳量较高，其焊接性比低碳钢差。当w(C)接近下限(0.25%)时焊接性良好，随着含碳量增加，其淬硬倾向随之增大，在热影响区容易产生低塑性的马氏体组织。当焊件刚性较大或焊接材料、工艺参数选择不当时，容易产生冷裂纹。多层焊焊接第一层焊缝时，由于母材金属熔合到焊缝中的比例大，使其含碳量及硫、磷含量增高，容易产生热裂纹。此外，含碳量高时，气孔敏感性也增大。
中碳钢的焊接工艺焊前预热和层间温度焊前预热是焊接和焊补中碳钢防止裂纹的有效工艺措施，因为预热可降低焊缝金属和热影响区的冷却速度、抑制马氏体的形成。预热温度取决于含碳量、母材厚度、结构刚性、焊条类型和工艺方法等。最好是整体预热，若局部预热，其加热范围应为焊口两侧150~200mm。多层焊时，要控制层间温度，一般不低于预热的温度。
浅熔深为了减少母材金属熔入焊缝中的比例，焊接接头可做成U形或V形坡口。如果是焊补铸件缺陷，所铲挖的坡口外形应圆滑，多层焊时应采用小直径焊条、小焊接电流，以减小熔深。
焊后处理最好是焊后冷却到预热温度之前就进行消除应力热处理，尤其大厚度工件或大刚性的结构更应如此。消除应力热处理温度一般在600~650℃之间。如果焊后不能立即消除应力热处理，则应先进行后热，以便扩散氢逸出。后热温度约150℃，保温2h。
锤击焊缝金属没有热处理消除焊接应力的条件时，可在焊接过程中用锤击热态焊缝金属的方法减小焊接应力，并设法使焊缝缓冷。

高碳钢的焊补

高碳钢的焊接性w(C)>0.6%的高碳钢淬硬性高、很容易产生又硬又脆的高碳马氏体。在焊缝和热影响区中容易产生裂纹，难以焊接。故一般都不用这类钢制造焊接结构，而用于制造高硬度或耐磨的部件或零件，对它们的焊接多数是破损件的焊补修理。高碳钢零、部件的高硬度或高耐磨性能通过热处理获得，因此焊补这些零、部件之前应先行退火，以减少焊接裂纹，焊后再重新进行热处理。
高碳钢的焊接工艺高碳钢焊接性差，焊接工艺如下：1、坡口的制备，应根据焊件的厚度、接头形式和焊缝位置等条件综合确定。2、选用含碳量低于高碳钢的高强度低合金钢焊条，使焊缝金属含碳量降低。可选用E7015(J707)或E6015(J607)焊条，要求低时，选用E5016(J506)或E5015(J507)焊条。也可选用铬、镍奥氏体不锈钢焊条，如E309-16(A302)、E309-15(A307)等，这时预热温度可以降低或不需预热。焊接前，焊条在350~400℃下烘焙1h，除去药皮内潮气及结晶水分，并在100℃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。3、焊前应清理焊接处的铁锈及其他有碍焊接的脏物。4、焊接方法如下：a.焊条电弧焊：是方便灵活的焊接方法，也是最常采用的。焊接时采用低氢型焊条，所以电源接法应是直流反接，焊接电流比焊接低碳钢小10%左右，焊条直径也相应减小。b.气焊：对于小型工件，用气焊焊接比较方便。焊接时采用较大的焊炬和焊嘴，焊接开始时，先用火焰在起焊点周围烘烤(预热)，然后再进行焊接。由于气焊的热源能量分散，能显著降低焊缝的冷却速度，故不易产生淬硬组织。但操作时必须用火焰边预热边焊接。气焊情况下，对性能要求高时可用与母材成分相近的焊丝；要求不高时，可采用低碳钢焊丝。c.火焰钎焊：当高碳钢工件进行裂纹焊补时，如果对焊缝的强度要求不高，且工作温度不超过200℃可采用“跑铜”，即铜钎焊。为了保证母材不发生软化，钎焊高碳钢时，应尽量降低钎焊温度，可选用熔化温度低的银基钎料，如用钎料BAg40CuZnCdNi，其结晶温度区间为605℃~595℃，其钎焊温度在650℃即可。配用钎剂为 QJ101、QJ102、QJ104、FB101或FB102，接头间隙为0.025~0.130mm。焊接时加热速度要快，焊后立即使火焰离开焊接区。
焊接应注意的问题1、焊接厚度在5mm 以下的焊件时，不开坡口从两面焊接，焊条作直线往复摆动。2、多层焊接U形或X形坡口焊缝时，第一层应用较小直径焊条沿坡口根部焊接，仅作直线形运条。以后各层焊接应根据焊缝宽度不同，可采用环形运条法。每层焊缝应保持3~4mm度，每焊完一层要清除熔渣及飞溅金属再焊接下一层。焊接X形坡口时，应两面交替施焊，防止焊件向一边弯曲。3、为了防止热影响区金属组织硬化，焊接时要降低焊接速度使熔池缓冷。此外，还可采用多层焊接，使后焊的焊缝部分经过前焊缝的硬化区，使前道焊缝回火。这样硬化区即可减小，但还不可能使全部硬化区回火，最后一道焊缝仍可能使近缝区产生硬化层和裂缝。为克服这个现象，可焊接一道“退火”焊缝，即焊最后一道焊缝时，应沿焊缝的中心运条，避免与基本金属接触，防止基本金属的表面上产生硬化层。4、定位焊接应用小直径焊条焊透。由于高碳钢裂纹倾向大定位焊缝应比焊接低碳钢时长一些，定位点距离也应适当减短，并且不高出焊面。断续焊时，不要在基本金属的表面引弧，而应在焊缝金属前端引弧，引弧后再返回原来熔池，继续向前焊接。收尾时，必须将弧坑填满，熔敷金属可高出正常焊缝以减少收尾处的气孔及裂纹。5、焊后处理。焊后焊件应在600~700℃进行回火处理，以消除应力，防止产生裂纹。

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中碳钢焊接与高碳钢焊补