第七章 非合金钢的焊接.ppt

第七章第七章 非合金钢的焊接非合金钢的焊接非合金钢与钢材分类方法非合金钢与钢材分类方法 第一节第一节 低碳钢的焊接低碳钢的焊接 第二节第二节 中碳钢的焊接中碳钢的焊接 第三节第三节 高碳钢的焊接高碳钢的焊接综合训练综合训练非合金钢与钢材分类方法非合金钢与钢材分类方法 能力知识点一能力知识点一 钢材分类钢材分类 国标国标GB/T13304-1991GB/T13304-1991钢分类钢分类将钢材按将钢材按两种方式进行分类：一种是按化学成分分两种方式进行分类：一种是按化学成分分类，另一种是按主要质量等级和主要性能类，另一种是按主要质量等级和主要性能及使用性能分类及使用性能分类。1 1按化学成分分类按化学成分分类按化学成分钢分类为：非合金钢、低合金钢按化学成分钢分类为：非合金钢、低合金钢和合金钢三类。和合金钢三类。非合金钢按质量等级又分为普通质量、优质非合金钢按质量等级又分为普通质量、优质和特殊质量用钢三类，其中每一类又按主和特殊质量用钢三类，其中每一类又按主要特性分为若干小类。要特性分为若干小类。“非合金钢非合金钢”是指传统的是指传统的“碳素钢碳素钢”或或“碳碳钢钢”，具有较好的力学性能和各种工艺性，具有较好的力学性能和各种工艺性能，并且冶炼工艺比较简单，价格低廉，能，并且冶炼工艺比较简单，价格低廉，因而在焊接结构制造中应用因而在焊接结构制造中应用广泛，但一般广泛，但一般用于工作温度在用于工作温度在350350以下的结构以下的结构。2 2 2 2按主要质量等级和主要性能或使用性能分类按主要质量等级和主要性能或使用性能分类按主要质量等级和主要性能或使用性能分类按主要质量等级和主要性能或使用性能分类按主要质量等级和主要性能或使用性能分类为：普按主要质量等级和主要性能或使用性能分类为：普按主要质量等级和主要性能或使用性能分类为：普按主要质量等级和主要性能或使用性能分类为：普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢。金钢。金钢。金钢。3 3 3 3按用途分类按用途分类按用途分类按用途分类按用途非合金钢分为：碳素结构钢和碳素工具钢。按用途非合金钢分为：碳素结构钢和碳素工具钢。按用途非合金钢分为：碳素结构钢和碳素工具钢。按用途非合金钢分为：碳素结构钢和碳素工具钢。此外，钢材还可以从其他角度进行分类，如按专业此外，钢材还可以从其他角度进行分类，如按专业此外，钢材还可以从其他角度进行分类，如按专业此外，钢材还可以从其他角度进行分类，如按专业（锅炉用钢、桥梁用钢、容器用钢等）、按冶炼（锅炉用钢、桥梁用钢、容器用钢等）、按冶炼（锅炉用钢、桥梁用钢、容器用钢等）、按冶炼（锅炉用钢、桥梁用钢、容器用钢等）、按冶炼方法进行分类。方法进行分类。方法进行分类。方法进行分类。能力知识点二能力知识点二 非合金钢非合金钢 非合金钢（碳钢）按碳的质量分数可分为低碳钢（wc0.25%）、中碳钢（wc=0.25%0.60%）和高碳钢（wc0.60%）；按用途可分为结构钢和工具钢。在焊接结构用非合金钢中，常采用按碳的质量分数分类的方法。非合金钢（碳钢）是指以铁为基础、以碳为合金元素，碳的质量分数一般不超过1.4%的钢，其他常存元素因含量较低皆不作为合金元素。因此其焊接性主要取决于碳的质量分数，随碳的质量分数的增加焊接性逐渐变差，见表1。表表1 1 非合金钢焊接性与碳的质量分数的关系非合金钢焊接性与碳的质量分数的关系钢的的种种类碳的碳的质量分量分数数（%）典型硬度典型硬度典型用途典型用途焊接性接性低低碳碳钢0.150.1560HBW60HBW特殊板材和型材、特殊板材和型材、薄板、薄板、带材、材、焊丝优0.150.150.250.2590HBW90HBW结构用型材、板材构用型材、板材和棒材和棒材良良中碳中碳钢0.250.250.600.6025HRC25HRC机器部件和工具机器部件和工具中（通常需要中（通常需要预热和后和后热、推荐低、推荐低氢焊接）接）高碳高碳钢0.600.6040HRC40HRC弹簧、模具、簧、模具、钢轨劣（必劣（必须用低用低氢焊接、接、预热和后和后热）第一节第一节 低碳钢的焊接低碳钢的焊接 能力知识点一能力知识点一 低碳钢的成分特点与焊接性低碳钢的成分特点与焊接性成分特点：碳的质量分数较低，硅、锰含量较少。成分特点：碳的质量分数较低，硅、锰含量较少。焊接性优良焊接性优良l l焊接时一般不需预热、控制道间温度和后热，焊后也焊接时一般不需预热、控制道间温度和后热，焊后也不必采取热处理来改善组织，可以说在整个焊接过程不必采取热处理来改善组织，可以说在整个焊接过程中不需要特殊的工艺措施中不需要特殊的工艺措施焊接时具有以下特点：焊接时具有以下特点：1 1）可装配成各种接头形式，适应各种不同位置的）可装配成各种接头形式，适应各种不同位置的焊接，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。焊接，且焊接工艺和技术较简单，容易掌握。2 2）塑性好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制）塑性好，焊接接头产生裂纹的倾向小，适合制造各种大型结构和受压容器。造各种大型结构和受压容器。3 3）不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源和）不需要使用特殊和复杂的设备，对焊接电源和焊接材料没有特殊要求，交直流焊机、酸碱性焊焊接材料没有特殊要求，交直流焊机、酸碱性焊条和焊剂都可以使用。条和焊剂都可以使用。4 4）如果焊接时热输入过大，例如焊条直径或焊接）如果焊接时热输入过大，例如焊条直径或焊接电流选择不当、埋弧焊电流或焊速不当，也可能电流选择不当、埋弧焊电流或焊速不当，也可能出现热影响区晶粒长大而引起塑性降低。出现热影响区晶粒长大而引起塑性降低。能力知识点二能力知识点二 低碳钢的焊接工艺要点低碳钢的焊接工艺要点1焊接方法低碳钢焊接性良好，几乎可以选择所有的焊接方法，并能保证焊接接头的良好质量。2焊接材料选择焊接材料应遵循等强匹配等强匹配的原则，也就是根据母材强度等级及工作条件来选择焊接材料。低碳钢结构通常使用抗拉强度平均值为420MPa的钢材，因而常选用E43系列焊条。表2列出了焊接低碳钢常用的焊接材料。表表表表2 2 2 2 焊接低碳钢常用的焊接材料焊接低碳钢常用的焊接材料焊接低碳钢常用的焊接材料焊接低碳钢常用的焊接材料钢号号焊条条电弧弧焊埋弧埋弧焊COCO2 2焊一般一般结构构焊接接动载荷、复荷、复杂与厚板与厚板结构、构、重要受重要受压容器和低温下容器和低温下焊接接焊丝牌号牌号焊剂牌号牌号Q235Q235Q255Q255E4303E4303、E4313E4313、E4301E4301、E4320E4320、E4311E4311E4315E4315、E4316E4316(E5015(E5015、E5016)E5016)H08AH08AHJ430HJ430HJ431HJ431H08Mn2SiH08Mn2SiH08Mn2SiAH08Mn2SiAQ275Q275E5015E5015、E5016E5016E5015E5015、E5016E5016H08MnAH08MnA0808、10101515、2020E4303E4303、E4301E4301E4320 E4320、E4311E4311E4315E4315、E4316E4316(E5015(E5015、E5016)E5016)H08AH08AH08MnAH08MnAHJ430HJ430HJ431HJ431HJ330HJ3302525、3030E4315E4315、E4316E4316E5015E5015、E5016E5016H08MnAH08MnA、H10MnAH10MnA20g20gE4303E4303、E4301E4301E4315E4315、E4316 E4316 (E5015(E5015、E5016)E5016)H08MnAH08MnAH08MnSiH08MnSi、H10Mn2H10Mn220R20RE4303E4303、E4301E4301E4315E4315、E4316 (E5015E4316 (E5015、E5016)E5016)H08MnAH08MnA3 低碳钢施焊工艺要点低碳钢焊接一般不需要特殊的工艺措施，但在工件厚度较大或环境温度较低（T0）时，会因冷速加快而导致接头裂纹倾向增加，例如在焊接直径3000mm且壁厚50mm的结构、焊接壁厚90mm的第一层焊道、受压容器壁厚20mm时的焊缝有可能产生裂纹。因此焊接时应采取如下工艺措施：1）焊前预热，焊接时保持道间温度。2）采用低氢或超低氢型焊接材料。3）连续施焊整条焊缝，避免中断。4）在坡口内引弧，避免擦伤母材，注意熄弧时填满弧坑。5）不在低温下进行成形、矫正和装配。6）尽可能改善严寒的劳动条件。上述措施可单独使用有时需要综合使用。能力知识点三 低碳钢的特殊焊接工艺1 1窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊窄间隙埋弧焊可用于低碳钢焊接，也可用于合金窄间隙埋弧焊可用于低碳钢焊接，也可用于合金结构钢的焊接，在我国已有多套窄间隙焊接装置，结构钢的焊接，在我国已有多套窄间隙焊接装置，例如，大型火电站锅炉、核电站主容器、石油化例如，大型火电站锅炉、核电站主容器、石油化工装置中的热壁加氢反应器等厚壁筒体结构，工装置中的热壁加氢反应器等厚壁筒体结构，都都可以采用这一工艺方法进行焊接。该法比普通埋可以采用这一工艺方法进行焊接。该法比普通埋弧焊间隙小得多，因而节省焊接材料、缩短焊接弧焊间隙小得多，因而节省焊接材料、缩短焊接时间和减少母材开坡口时的浪费，同时还提高接时间和减少母材开坡口时的浪费，同时还提高接头焊接质量。头焊接质量。2 2窄间隙自动窄间隙自动MIGMIG全位置焊全位置焊该工艺方法主要用于大直径厚壁管件的焊接，采该工艺方法主要用于大直径厚壁管件的焊接，采用射流过渡的脉冲用射流过渡的脉冲MIGMIG焊，焊，Ar+CO2Ar+CO2富氩混合气富氩混合气体作保护，焊丝直径体作保护，焊丝直径0.80.81.2mm1.2mm，调节参数，调节参数多，可以很好地适应在不同空间位置时的焊接需多，可以很好地适应在不同空间位置时的焊接需要，并能保证获得满意的焊接接头质量。要，并能保证获得满意的焊接接头质量。3 3TIGTIG焊打底背面成形工艺焊打底背面成形工艺该工艺主要用于无法进行两面焊接、但又要求必该工艺主要用于无法进行两面焊接、但又要求必须焊透的受压容器、管道或其他结构的焊接施工。须焊透的受压容器、管道或其他结构的焊接施工。焊接时要求根部熔化，背面形成焊缝；或背面不焊接时要求根部熔化，背面形成焊缝；或背面不要求成形，但根部必须完全熔透。要求成形，但根部必须完全熔透。4多头MIG焊大型电站锅炉中的膜式壁很大，由许多根钢管与钢带彼此相间焊接而成，材料都为低碳钢，正、反两面都要求焊接。国内采用12头的MIG焊膜式壁专用焊机，正反面各有6个焊头同时焊接，即6个平焊、6个仰焊。焊接过程不必翻转工件，效率高。目前，日本已有20个头（10个平焊、10个仰焊）专用焊机，且焊接质量完全合格。第二节第二节 中碳钢的焊接中碳钢的焊接 能力知识点一 中碳钢的成分特点与焊接性中碳钢中碳的质量分数为中碳钢中碳的质量分数为wcwc=0.25%=0.25%0.60%0.60%，其强度和硬度较高，塑性和韧性较差，淬硬性较其强度和硬度较高，塑性和韧性较差，淬硬性较大，当大，当wcwc接近下限时焊接性良好，随接近下限时焊接性良好，随wcwc的增加焊的增加焊接性严重恶化。接性严重恶化。同时在物理性能方面，中碳钢比低碳钢线膨胀系同时在物理性能方面，中碳钢比低碳钢线膨胀系数略大，热导率稍低，这也就增加了中碳钢焊接数略大，热导率稍低，这也就增加了中碳钢焊接时的热应力和过热倾向。时的热应力和过热倾向。当钢中碳的质量分数大于当钢中碳的质量分数大于当钢中碳的质量分数大于当钢中碳的质量分数大于0.15%0.15%0.15%0.15%时，碳本身的偏时，碳本身的偏时，碳本身的偏时，碳本身的偏析以及它促进硫等其它元素的偏析都明显起来，析以及它促进硫等其它元素的偏析都明显起来，析以及它促进硫等其它元素的偏析都明显起来，析以及它促进硫等其它元素的偏析都明显起来，如果钢中的硫较多，则会因形成低熔点硫化物而如果钢中的硫较多，则会因形成低熔点硫化物而如果钢中的硫较多，则会因形成低熔点硫化物而如果钢中的硫较多，则会因形成低熔点硫化物而导致热裂纹倾向增加，因此用于焊接的中碳钢必导致热裂纹倾向增加，因此用于焊接的中碳钢必导致热裂纹倾向增加，因此用于焊接的中碳钢必导致热裂纹倾向增加，因此用于焊接的中碳钢必须严格控制硫的质量分数；须严格控制硫的质量分数；须严格控制硫的质量分数；须严格控制硫的质量分数；其次，由于碳的质量分数较大，在焊接冶金反应其次，由于碳的质量分数较大，在焊接冶金反应其次，由于碳的质量分数较大，在焊接冶金反应其次，由于碳的质量分数较大，在焊接冶金反应中，中，中，中，C C C C和和和和FeOFeOFeOFeO反应生成的反应生成的反应生成的反应生成的COCOCOCO有可能产生有可能产生有可能产生有可能产生COCOCOCO气孔；气孔；气孔；气孔；第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如第三，碳的增加提高了钢材的淬硬性，焊接时如果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且果冷速较快则会在热影响区产生马氏体组织，且中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接中碳钢的马氏体组织有较大的脆性，因此在焊接应力作用下容易发生冷裂纹和脆断应力作用下容易发生冷裂纹和脆断应力作用下容易发生冷裂纹和脆断应力作用下容易发生冷裂纹和脆断 中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而中碳钢的焊接性较差，且随碳的质量分数增加而越来越差，焊接时的主要问题是越来越差，焊接时的主要问题是越来越差，焊接时的主要问题是越来越差，焊接时的主要问题是焊缝热裂纹和热焊缝热裂纹和热影响区冷裂纹。影响区冷裂纹。中碳钢一般不用作焊接结构材料，而是用作机器中碳钢一般不用作焊接结构材料，而是用作机器部件和工具较多，多利用其坚硬耐磨的性能，而部件和工具较多，多利用其坚硬耐磨的性能，而非利用其高强度。这种坚硬耐磨性能通常是经过非利用其高强度。这种坚硬耐磨性能通常是经过热处理来达到的，因此焊接时就要注意母材的热热处理来达到的，因此焊接时就要注意母材的热处理状态。如果是焊接已经过热处理的部件，则处理状态。如果是焊接已经过热处理的部件，则必须采取措施防止裂纹产生；如果是焊后进行热必须采取措施防止裂纹产生；如果是焊后进行热处理，要求热处理后接头与母材性能相匹配，则处理，要求热处理后接头与母材性能相匹配，则必须注意选择焊接材料。必须注意选择焊接材料。能力知识点二能力知识点二 中碳钢的焊接工艺要点中碳钢的焊接工艺要点 1焊接方法中碳钢焊接性较差，一般用作机器部件，其焊接一般是修补性的，所以焊接中碳钢最合适的焊接方法是焊条电弧焊。2焊接材料一般情况下选用去硫能力强，熔敷金属扩散氢含量低，塑、韧性较好的低氢型焊条；在要求焊缝金属与母材等强度时，选相应级别的低氢焊条；在不要求等强度时，选用强度级别低于母材的低氢焊条，例如焊接强度级别为490MPa的母材，可选择E4315、E4316焊条，切不可选择强度级别比母材高的焊条。对强度不做要求的中碳钢工具、模具等，焊接时要考虑其焊前状态：如果是在退火状态下（热处理前）焊接，选用焊条则必须要使焊缝金属与母材化学成分接近，以使焊后经热处理的焊缝金属达到与母材性能相同；如果是在热处理后的部件上焊接，则要选择低氢焊条，并采取相应的工艺措施，以防止裂纹和热影响区软化。3 3坡口制备坡口制备中碳钢焊接时为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应减小中碳钢焊接时为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应减小熔合比，所以一般采用熔合比，所以一般采用U U形或形或V V形坡口，并注意将坡口及形坡口，并注意将坡口及两侧两侧20mm20mm范围内的油污、铁锈等污物清理干净。范围内的油污、铁锈等污物清理干净。4 4预热与后热预热与后热中碳钢焊接时大多需要预热和控制道间温度，以降低焊缝中碳钢焊接时大多需要预热和控制道间温度，以降低焊缝金属和热影响区的冷却速度，抑制马氏体的形成，提高接金属和热影响区的冷却速度，抑制马氏体的形成，提高接头的塑性，减小残余应力。预热温度取决于碳当量、母材头的塑性，减小残余应力。预热温度取决于碳当量、母材厚度、结构刚度和焊条类型等，见表厚度、结构刚度和焊条类型等，见表4 4。中碳钢焊后应立即进行消除应力热处理，不能立即进行热中碳钢焊后应立即进行消除应力热处理，不能立即进行热处理的，也应至少在冷却到预热温度或道间温度之前进行，处理的，也应至少在冷却到预热温度或道间温度之前进行，特别是在工件厚度和结构刚度较大时更应如此。热处理温特别是在工件厚度和结构刚度较大时更应如此。热处理温度一般为度一般为600600650650。表表表表4 4 4 4 中碳钢焊接的焊条、预热温度及焊后热处理温中碳钢焊接的焊条、预热温度及焊后热处理温中碳钢焊接的焊条、预热温度及焊后热处理温中碳钢焊接的焊条、预热温度及焊后热处理温度度度度钢牌号牌号焊接性接性选用用焊条牌号条牌号预热温度温度/焊后后热处理温理温度度/不要求等不要求等强强度度要求等要求等强强度度2525好好E4303E4303、E4301E4301E5015E5015、E5016E501650506006006506503030较好好E4315E4315、E4316E4316E5015E5015、E5016E50161001003535ZG270-ZG270-500500较好好E4303E4303、E4301E4301E4315E4315、E4316E4316E5015E5015、E5016E50161501504545ZG310-ZG310-570570较差差E4303E4303、E4301E4301、E4315E4315、E4316E4316、E5015E5015、E5016E5016E5015E5015、E5016E50162502505555ZG340-ZG340-640640较差差E4303E4303、E4301E4301、E4315E4315、E4316E4316、E5015E5015、E5016E5016E5015E5015、E5016E5016-5 5施焊特点施焊特点中碳钢焊接时，尤其是在不预热的情况下焊接，中碳钢焊接时，尤其是在不预热的情况下焊接，应采取工艺措施减小熔深，降低冷却速度，防止应采取工艺措施减小熔深，降低冷却速度，防止产生裂纹。例如，选产生裂纹。例如，选U U形坡口减小熔合比；多层形坡口减小熔合比；多层焊第一层焊道采用小直径焊条、小电流焊接；将焊第一层焊道采用小直径焊条、小电流焊接；将焊件置于立焊或半立焊位置、焊条横向摆动（摆焊件置于立焊或半立焊位置、焊条横向摆动（摆动幅度取焊条直径的动幅度取焊条直径的5 58 8倍，这样就相当于短段倍，这样就相当于短段连续多道多层焊），以使母材热影响区的任何一连续多道多层焊），以使母材热影响区的任何一点都在短时间内多次重复受热以取得预热和保温点都在短时间内多次重复受热以取得预热和保温效果。效果。能力知识点三 典型中碳钢零件的焊接工艺1 1焊条电弧焊焊接法兰长轴焊条电弧焊焊接法兰长轴法兰长轴的主要尺寸见图法兰长轴的主要尺寸见图1 1，材料为，材料为3535钢。采用焊钢。采用焊条电弧焊焊接，选用条电弧焊焊接，选用E5015E5015低氢型焊条，焊前经低氢型焊条，焊前经300300350350烘干保温烘干保温1h1h；焊件仔细清理坡口两侧；焊件仔细清理坡口两侧20mm20mm范围内的油污、铁锈等杂质；焊件水平放范围内的油污、铁锈等杂质；焊件水平放置，焊缝处于立焊位置，预热置，焊缝处于立焊位置，预热150150200200，焊固，焊固定焊缝定焊缝4 45 5段，每段长段，每段长50mm50mm；圆周焊缝分成；圆周焊缝分成6 6段段或或4 4段，分段跳焊以减小应力和变形，第一道焊缝段，分段跳焊以减小应力和变形，第一道焊缝焊速要稍慢，熄弧时注意填满弧坑。焊速要稍慢，熄弧时注意填满弧坑。图图1 焊接法兰长轴焊接法兰长轴第三节高碳钢的焊接第三节高碳钢的焊接 能力知识点一 高碳钢的成分特点与焊接性高碳钢中碳的质量分数wc0.6%，焊接性很差，在实际中不用作焊接结构，一般是用作工具钢和铸钢，用于要求高硬度和高耐磨性的部件、零件和工具，所以高碳钢的焊接大多为修复性焊接。其特点如下：其特点如下：1 1）由于碳的质量分数更大，因此焊接时比中碳钢）由于碳的质量分数更大，因此焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹；更容易产生热裂纹；2 2）高碳钢对淬火更加敏感，焊接时热影响区极易）高碳钢对淬火更加敏感，焊接时热影响区极易产生脆硬的高碳马氏体组织，所以淬硬倾向和冷产生脆硬的高碳马氏体组织，所以淬硬倾向和冷裂纹倾向都很大；裂纹倾向都很大；3 3）高碳钢导热性比低碳钢差，在焊接高温下晶粒）高碳钢导热性比低碳钢差，在焊接高温下晶粒长大快，且碳化物容易在晶界上集聚、长大，使长大快，且碳化物容易在晶界上集聚、长大，使焊缝脆性增大，从而使接头强度降低；同时在接焊缝脆性增大，从而使接头强度降低；同时在接头中引起的内应力也较大，更容易促使裂纹的产头中引起的内应力也较大，更容易促使裂纹的产生。生。能力知识点二能力知识点二 高碳钢的焊接工艺要点高碳钢的焊接工艺要点1 1焊接方法焊接方法高碳钢焊接主要是高硬度、高耐磨性部件、零件和工具的高碳钢焊接主要是高硬度、高耐磨性部件、零件和工具的焊接与修复，所以主要的焊接方法是焊条电弧焊和钎焊。焊接与修复，所以主要的焊接方法是焊条电弧焊和钎焊。2 2焊接材料焊接材料高碳钢焊接一般不要求接头与母材等强度。焊接材料根据高碳钢焊接一般不要求接头与母材等强度。焊接材料根据钢中碳的质量分数、结构特点和使用条件来选择。钢中碳的质量分数、结构特点和使用条件来选择。高碳钢的抗拉强度一般在高碳钢的抗拉强度一般在675MPa675MPa以上，当要求接头强度以上，当要求接头强度较高时可选择较高时可选择E7015-D2E7015-D2（J707J707）或）或E6015-D2E6015-D2（J607J607）焊）焊条；强度要求不高时可选择条；强度要求不高时可选择E5015E5015（J507J507）或）或E5016E5016（J506J506）焊条；或者选择与以上焊条强度等级相当）焊条；或者选择与以上焊条强度等级相当的低氢型低合金钢焊条；必要时可选用奥氏体不锈钢焊条，的低氢型低合金钢焊条；必要时可选用奥氏体不锈钢焊条，牌号与中碳钢所选焊条相同。牌号与中碳钢所选焊条相同。3 3施焊工艺要点施焊工艺要点1 1）高碳钢零件一般经过淬火）高碳钢零件一般经过淬火+回火的热处理，因回火的热处理，因此焊接之前要先行退火，以减小裂纹倾向。此焊接之前要先行退火，以减小裂纹倾向。2 2）采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热）采用结构钢焊条焊接时，焊前必须预热，预热和道间温度控制在和道间温度控制在250250350350以上。以上。3 3）采取与中碳钢相同的焊接工艺措施，如减小熔）采取与中碳钢相同的焊接工艺措施，如减小熔合比、小电流、低焊速焊接，整个工件应连续施合比、小电流、低焊速焊接，整个工件应连续施焊完成，并采取措施减小内应力。焊完成，并采取措施减小内应力。4 4）焊后将焊件立即放入炉中，在）焊后将焊件立即放入炉中，在650650保温，进保温，进行消除应力热处理。行消除应力热处理。4 4）尽量采用）尽量采用U U形或形或V V形坡口，尽量减少母材金属形坡口，尽量减少母材金属熔入焊缝中的比例，即减少熔合比。熔入焊缝中的比例，即减少熔合比。能力知识点三能力知识点三 典型高碳钢零件的焊接典型高碳钢零件的焊接工艺工艺1刀具钎焊在机加工中使用的车刀、刨刀等很多刀具是由刀头和刀体焊接而成的。刀头一般是碳素工具钢，其中wc=0.8%1.4%，属于高碳钢；刀体一般由wc=0.4%0.6%的中碳钢或低合金钢（40Cr）制造。如图2所示为刀头和刀体的火焰钎焊图图2 火焰钎焊刀具火焰钎焊刀具2钢索对接某钢索斜拉桥（图3）的钢索直径为146mm，是由许多根直径为7mm的80优质高碳钢丝拧绞而成，每根钢索都很长，安装时要求拉紧钢索，因此要求事先在钢索端头对接上一个高碳钢拉紧接头。焊接采用焊条电弧焊，选用强度级别比钢索低的焊条，预热温度和道间温度不低于350，焊后采取缓冷措施。图图3 钢索斜拉桥钢索斜拉桥综合训练：综合训练：一、简答题一、简答题1 1什么是碳钢？碳钢是如何进行分类的？什么是碳钢？碳钢是如何进行分类的？2 2“低碳钢焊接性良好低碳钢焊接性良好”的说法有无不妥之的说法有无不妥之处？选用焊接方法与焊接材料的原则是什处？选用焊接方法与焊接材料的原则是什么？么？3 3低碳钢在低温条件下焊接时的工艺要点是低碳钢在低温条件下焊接时的工艺要点是什么？什么？4 4板厚为板厚为18mm18mm、材质为、材质为20g20g的钢板对接，在的钢板对接，在环境温度环境温度-20-20条件下施工，采用焊条电弧条件下施工，采用焊条电弧焊进行焊接，试制定其焊接工艺。焊进行焊接，试制定其焊接工艺。5 5为何中碳钢在制造机器零件中应用普遍，为何中碳钢在制造机器零件中应用普遍，而在焊接结构中仍尽量不用而在焊接结构中仍尽量不用?6 6中碳钢焊接时可能会出现哪些问题？应如中碳钢焊接时可能会出现哪些问题？应如何解决？何解决？7 7中碳钢焊接时，选择焊接材料的原则是什中碳钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊接工艺要点是什么？么？焊接工艺要点是什么？8 8高碳钢焊接主要应用于哪些范围？焊接时高碳钢焊接主要应用于哪些范围？焊接时应注意哪些问题？应注意哪些问题？二、选择题（焊工等级考试模拟题）二、选择题（焊工等级考试模拟题）1 1根据根据GB/Tl591-94GB/Tl591-94规定，规定，()()牌号由代表屈服点牌号由代表屈服点的字母的字母“Q Q”、屈服点数值和质量等级符号、屈服点数值和质量等级符号(A(A、B B、C C、D D、E E、)三部分按顺序排列。三部分按顺序排列。A A、碳素结构钢、碳素结构钢 B B、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢 C C、合金结构钢、合金结构钢 D D、低合金高强度结构钢、低合金高强度结构钢2 2在高温、高压蒸汽的运行条件下，碳钢的最高工作在高温、高压蒸汽的运行条件下，碳钢的最高工作温度为温度为()()。A A、350 B350 B、450 C450 C、550 D550 D、6506503 3()()中除含有铁、碳元素外，还有少量的硅、锰、中除含有铁、碳元素外，还有少量的硅、锰、硫、磷等杂质。硫、磷等杂质。A A、钼钢、钼钢 B B、铬钢、铬钢 C C、镍钢、镍钢 D D、碳钢、碳钢4 4高碳钢中，碳的质量分数为高碳钢中，碳的质量分数为()()。A A、009090 B B、008080 C C、007070 D D、0060605 5低碳钢低碳钢Q235Q235钢板对接时，焊条应选用钢板对接时，焊条应选用()()。A A、E7015 BE7015 B、E6015 E6015 C C、E5515 DE5515 D、E4303E43036 6Q235Q235钢钢C02C02气体保护焊时，焊丝应选用气体保护焊时，焊丝应选用()()。A A、H10Mn2MoA BH10Mn2MoA B、H08MnMoA H08MnMoA C C、H08CrMoVA DH08CrMoVA D、H08Mn2SiAH08Mn2SiA三、判断题（焊工等级考试模拟题）三、判断题（焊工等级考试模拟题）1低碳钢的高温组织为珠光体加铁素体。2碳钢中除含有铁、碳元素外，还有少量的铬、钼、硫、磷等杂质。3冷轧低碳钢焊接热影响区由过热区、正火区和部分相变区三部分组成。4中碳钢不用作焊接结构的原因是其强度过高。5高碳钢焊接性差因而不能进行焊接。6低碳钢和中碳钢选择焊接材料都应遵循等强匹配的原则。