高碳钢的焊接性与焊接缺陷分析

王春根

摘要：高碳钢主要用于要求高硬度和耐磨性的机械零件，如主轴、大齿轮和联轴器。为了节约钢材和简化加工工艺，这些机械零件经常采用焊接结构相结合。高碳钢构件的焊接问题在重型机械制造中也存在。在制定高碳钢焊接工艺时，应综合分析各种焊接缺陷，并采取相应的焊接工艺措施。

关键词：高碳钢;焊接性;焊接缺陷

引言

在对高碳钢进行焊接时，会受焊接热影响形成高碳马氏体，由于马氏体组织的性能硬且脆，因此在实际的焊接工作中，接头的可塑性与韧性受到极大的影响。由于高碳钢的焊接性能较差，在实际的焊接工作中，为了确保接头性能不受影响，相关施工人员需要采取特殊的焊接工艺，以此确保焊接结构的稳定性。但由于在在实际的焊接工作中高碳钢较为少见，本文将以中碳钢的焊接方式与焊接问题为主要讲述对象。

1、高碳钢的焊接性

1.1焊接材料

焊接材料的焊接性主要是指各种材料被焊接的能力以及焊接工作的难度。一般来讲，如果在实际的焊接工作中，材料仅需要常规的焊接方式便能保持材料之间的紧密结合以及良好的结构质量，便是具有良好焊接性的材料。反之，如果材料仅能通过特殊的焊接工艺才能拥有良好的接头，则表明此种材料拥有一定的焊接性。如果材料不能通过任何一种焊接手段进行有效的焊接，则表明该种材料不适用于焊接。在焊接工作中，高碳钢是碳含量高于百分之零点六的碳钢材料，由于其中拥有较多的碳元素，在实际的焊接过程中，碳元素将会转变成杂质，影响焊接效果。因此，在碳钢材料中，含碳量越少，其焊接性能越高。

1.2预热

在焊接碳钢前，相关施工人员会进行相应的预热工作，其主要目的在于减少焊件与焊缝之间的温度差，通过降低焊接接头的冷却速度，大幅避免因温差所形成的应力和淬硬组织出现影响焊接头性能等问题的出现。在实际的焊接工作中，中高碳钢市场会出现裂纹等问题。而预热工作的开展是有效预防冷裂纹形成的重要手段之一。在具体的敢接工作中，当操作人员所选用的是结构钢焊条焊接手段是，必须对相应设备与材料进行预热工作，确保其温度在二百五十摄氏度到三百五十度之间。

1.3层间处理

在进行多层多道焊时，第一道焊应采用小直径焊条，利用小电流进行相应的焊接工作。一般来讲，在进行多层多道焊时，操作人员会将工件置于半立焊或选用焊条横向摆动的方式，以此确保在短时间内整个母材热影响区都能均匀受热，从而拥有一定的预热和保温效果。

1.3焊后热处理

在结束形影的焊接工作后，操作人员需要將工件即刻放入在加热炉内，同时以六百五十摄氏度对工件进行相应的保温工作以及消除应力退火工作。

2、高碳钢的焊接缺陷分析

2.1裂纹

在对部件记性理化检验时，由于材质特性不同，其化学分析结果也呈现不稳定的状态，在理化检验工作后，金属元素的数量会发生一定的变化，金属杂质逐渐出现。在焊接过程中，杂质的形成便会直接导致焊接裂纹的出现。另外，在利用碳弧气刨开坡口时，焊接区部分区域会因此出现碳化等问题，导致焊缝局部形成脆性较大的珠光体，进而造成裂纹形成。

2.2变形

在部件焊接的过程中，部分部件会出现一定的焊缝，进而出现焊接变形。在实际的焊接工作中，由于部件刚度过大，在焊接过程中会产生较大的内应力，从而形成焊缝裂纹，进而在压力的作用下导致部件的角出现变形与错边，进而导致容器焊接处结构不连续。当焊缝裂纹过于严重时，压力容器爆炸等事故时有发生。

3、高碳钢的焊接缺陷预防措施

3.1防止裂纹措施

（1）严格控制钢中含硫量，确保含硫量小于百分之0.02，同时提高碳含量，以此形成双相组织，预防裂纹形成（2）在对工件进行明弧手工焊时，施工人员可在焊条药皮中加入适量的金属粉末或铁合金粉末，以此增加焊缝中掺合金的含量。（3）为了避免焊接工作中出现热裂纹，操作人员可以采用镍基焊条来降低热裂纹问题的出现。（4）在诸多种类的焊条中，酸性焊条的应用极易在焊接过程中形成裂纹。由于酸性焊条在使用过程中会使焊缝柱状晶突出，使非金属夹杂物会在焊接过程中沿柱状晶粒的边界分布，对焊缝造成一定程度的污染，进而形成热裂纹。为此为了有效避免热裂纹的出现，在焊接工作中尽量选用碱性低氢型焊条，以此增强焊缝的抗裂性能。（5）为防止弧坑裂纹的出现，在对部件进行断弧处理时，首先要对部件进行弧坑处理。

3.2重视焊事项和操作方法

（1）焊接前对气体流量做检查，严格控制气体流量的同时，还需彻底清理焊枪喷嘴，以此避免杂物影响焊接性能;（2）严格管控焊接工艺参数的设定和调节，做到打底、填充、表面焊接电流电压的微调;（3）打底焊的电流与电压配比应稍高与电压，以此更好地进行熔合、背透。另外，焊接速度应以快而薄为主，以此避免余高过高产生死角，影响焊接工作的开展;（4）在对部件进行填充时，电流电压可适当加大，最大可调节到工艺要求的上线，以此促进熔池的流动以及有害物质的溢出;（5）表面焊接时要适当调低电流和电压，当电流较大时，余高的高度可以得到一定程度的增加，有效避免了过平或低洼情况的出现外，还可有效避免因焊缝过热而行程的热收缩坑;（6）层间温度要控制在二百五十摄氏度以下才能进行焊接;（7）层间的修磨不易过大，避免出现坑洼及难熔合的死角而影响有害焊缝物质的溢出;（8）尽可能地将焊缝位置置于水平位置，以此降低焊接难度;（9）在焊接过程中，操作人员应严格把握焊接每一层的厚度，避免因焊接厚度过大影响有害物质的溢出。

3.3加强焊接后的质量控制

焊接之后的检查养护工作是提高焊接性能的重要工作内容。在完成焊接之后，首先应该做好表面的清洁工作，将焊接处的金属熔渣还有尖锐突起进行处理，让表面尽量保持光滑。其次是对焊接处进行性能检测，检测内容包括致密性、强度还有连接性能等，要确保焊接过后的材料能够有效地结成整体。最后是焊接修补，当发现焊接存在不合理地方时，应该根据具体焊接情况设置相应的修补方案。要注意的是，在焊接过程中要做好焊接工作的记录与备案，方便在后期使用过程中焊接区域出现问题时进行信息查询，配合完成故障处理。

4、结束语

综上所述，高碳钢由于含碳量较高，淬硬性较大而焊接性较差，焊接时容易产生高碳马氏体组织，容易产生焊接裂纹，因此在高碳钢焊接时，要合理选择焊接工艺，并及时采取相应措施，减少焊接裂纹的出现，提高焊接接头性能。

参考文献：

[1]张国政，朱珊珊.高碳钢的焊接性与焊接缺陷分析[J].科技经济市场，2012（12）：5-6.

[2].高碳钢的焊接[J].电焊机，2009，39（12）：66.

[3].高碳钢的焊接工艺要点[J].电焊机，2009，39（05）：166.

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