高碳鋼的焊接性與焊接缺陷分析

王春根

摘要：高碳鋼主要用于要求高硬度和耐磨性的機械零件，如主軸、大齒輪和聯軸器。為了節約鋼材和簡化加工工藝，這些機械零件經常采用焊接結構相結合。高碳鋼構件的焊接問題在重型機械制造中也存在。在制定高碳鋼焊接工藝時，應綜合分析各種焊接缺陷，并采取相應的焊接工藝措施。

關鍵詞：高碳鋼;焊接性;焊接缺陷

引言

在對高碳鋼進行焊接時，會受焊接熱影響形成高碳馬氏體，由于馬氏體組織的性能硬且脆，因此在實際的焊接工作中，接頭的可塑性與韌性受到極大的影響。由于高碳鋼的焊接性能較差，在實際的焊接工作中，為了確保接頭性能不受影響，相關施工人員需要采取特殊的焊接工藝，以此確保焊接結構的穩定性。但由于在在實際的焊接工作中高碳鋼較為少見，本文將以中碳鋼的焊接方式與焊接問題為主要講述對象。

1、高碳鋼的焊接性

1.1焊接材料

焊接材料的焊接性主要是指各種材料被焊接的能力以及焊接工作的難度。一般來講，如果在實際的焊接工作中，材料僅需要常規的焊接方式便能保持材料之間的緊密結合以及良好的結構質量，便是具有良好焊接性的材料。反之，如果材料僅能通過特殊的焊接工藝才能擁有良好的接頭，則表明此種材料擁有一定的焊接性。如果材料不能通過任何一種焊接手段進行有效的焊接，則表明該種材料不適用于焊接。在焊接工作中，高碳鋼是碳含量高于百分之零點六的碳鋼材料，由于其中擁有較多的碳元素，在實際的焊接過程中，碳元素將會轉變成雜質，影響焊接效果。因此，在碳鋼材料中，含碳量越少，其焊接性能越高。

1.2預熱

在焊接碳鋼前，相關施工人員會進行相應的預熱工作，其主要目的在于減少焊件與焊縫之間的溫度差，通過降低焊接接頭的冷卻速度，大幅避免因溫差所形成的應力和淬硬組織出現影響焊接頭性能等問題的出現。在實際的焊接工作中，中高碳鋼市場會出現裂紋等問題。而預熱工作的開展是有效預防冷裂紋形成的重要手段之一。在具體的敢接工作中，當操作人員所選用的是結構鋼焊條焊接手段是，必須對相應設備與材料進行預熱工作，確保其溫度在二百五十攝氏度到三百五十度之間。

1.3層間處理

在進行多層多道焊時，第一道焊應采用小直徑焊條，利用小電流進行相應的焊接工作。一般來講，在進行多層多道焊時，操作人員會將工件置于半立焊或選用焊條橫向擺動的方式，以此確保在短時間內整個母材熱影響區都能均勻受熱，從而擁有一定的預熱和保溫效果。

1.3焊后熱處理

在結束形影的焊接工作后，操作人員需要將工件即刻放入在加熱爐內，同時以六百五十攝氏度對工件進行相應的保溫工作以及消除應力退火工作。

2、高碳鋼的焊接缺陷分析

2.1裂紋

在對部件記性理化檢驗時，由于材質特性不同，其化學分析結果也呈現不穩定的狀態，在理化檢驗工作后，金屬元素的數量會發生一定的變化，金屬雜質逐漸出現。在焊接過程中，雜質的形成便會直接導致焊接裂紋的出現。另外，在利用碳弧氣刨開坡口時，焊接區部分區域會因此出現碳化等問題，導致焊縫局部形成脆性較大的珠光體，進而造成裂紋形成。

2.2變形

在部件焊接的過程中，部分部件會出現一定的焊縫，進而出現焊接變形。在實際的焊接工作中，由于部件剛度過大，在焊接過程中會產生較大的內應力，從而形成焊縫裂紋，進而在壓力的作用下導致部件的角出現變形與錯邊，進而導致容器焊接處結構不連續。當焊縫裂紋過于嚴重時，壓力容器爆炸等事故時有發生。

3、高碳鋼的焊接缺陷預防措施

3.1防止裂紋措施

（1）嚴格控制鋼中含硫量，確保含硫量小于百分之0.02，同時提高碳含量，以此形成雙相組織，預防裂紋形成（2）在對工件進行明弧手工焊時，施工人員可在焊條藥皮中加入適量的金屬粉末或鐵合金粉末，以此增加焊縫中摻合金的含量。（3）為了避免焊接工作中出現熱裂紋，操作人員可以采用鎳基焊條來降低熱裂紋問題的出現。（4）在諸多種類的焊條中，酸性焊條的應用極易在焊接過程中形成裂紋。由于酸性焊條在使用過程中會使焊縫柱狀晶突出，使非金屬夾雜物會在焊接過程中沿柱狀晶粒的邊界分布，對焊縫造成一定程度的污染，進而形成熱裂紋。為此為了有效避免熱裂紋的出現，在焊接工作中盡量選用堿性低氫型焊條，以此增強焊縫的抗裂性能。（5）為防止弧坑裂紋的出現，在對部件進行斷弧處理時，首先要對部件進行弧坑處理。

3.2重視焊事項和操作方法

（1）焊接前對氣體流量做檢查，嚴格控制氣體流量的同時，還需徹底清理焊槍噴嘴，以此避免雜物影響焊接性能;（2）嚴格管控焊接工藝參數的設定和調節，做到打底、填充、表面焊接電流電壓的微調;（3）打底焊的電流與電壓配比應稍高與電壓，以此更好地進行熔合、背透。另外，焊接速度應以快而薄為主，以此避免余高過高產生死角，影響焊接工作的開展;（4）在對部件進行填充時，電流電壓可適當加大，最大可調節到工藝要求的上線，以此促進熔池的流動以及有害物質的溢出;（5）表面焊接時要適當調低電流和電壓，當電流較大時，余高的高度可以得到一定程度的增加，有效避免了過平或低洼情況的出現外，還可有效避免因焊縫過熱而行程的熱收縮坑;（6）層間溫度要控制在二百五十攝氏度以下才能進行焊接;（7）層間的修磨不易過大，避免出現坑洼及難熔合的死角而影響有害焊縫物質的溢出;（8）盡可能地將焊縫位置置于水平位置，以此降低焊接難度;（9）在焊接過程中，操作人員應嚴格把握焊接每一層的厚度，避免因焊接厚度過大影響有害物質的溢出。

3.3加強焊接后的質量控制

焊接之后的檢查養護工作是提高焊接性能的重要工作內容。在完成焊接之后，首先應該做好表面的清潔工作，將焊接處的金屬熔渣還有尖銳突起進行處理，讓表面盡量保持光滑。其次是對焊接處進行性能檢測，檢測內容包括致密性、強度還有連接性能等，要確保焊接過后的材料能夠有效地結成整體。最后是焊接修補，當發現焊接存在不合理地方時，應該根據具體焊接情況設置相應的修補方案。要注意的是，在焊接過程中要做好焊接工作的記錄與備案，方便在后期使用過程中焊接區域出現問題時進行信息查詢，配合完成故障處理。

4、結束語

綜上所述，高碳鋼由于含碳量較高，淬硬性較大而焊接性較差，焊接時容易產生高碳馬氏體組織，容易產生焊接裂紋，因此在高碳鋼焊接時，要合理選擇焊接工藝，并及時采取相應措施，減少焊接裂紋的出現，提高焊接接頭性能。

參考文獻：

[1]張國政，朱珊珊.高碳鋼的焊接性與焊接缺陷分析[J].科技經濟市場，2012（12）：5-6.

[2].高碳鋼的焊接[J].電焊機，2009，39（12）：66.

[3].高碳鋼的焊接工藝要點[J].電焊機，2009，39（05）：166.

遼河油田建設有限公司? 遼寧 ?盤錦 ?124010