第四节 低碳钢与低合金钢的焊接
第四节低碳钢与低合金钢的焊接
一、焊接性
低合金钢是在碳钢的基础上，加入少量或微量的合金元素（合金元素的质量分数不超过3%），使碳钢的组织发生变化，从而获得较高的屈服强度和较好的冲击韧度。随着钢中合金元素的增加，低合金钢的强度等级逐步提高，碳当量随之增加，因此钢的淬硬性增加，焊接性变差。
低碳钢具有最优良的焊接性。因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定于低合金钢本身的焊接性。
对于这两种异种钢焊接时的焊前准备、焊接工艺和焊后热处理等工艺措施，根据低合金钢来拟定。
二、焊前准备
300～400MPa级别的低合金钢，如Q345 (16Mn)钢，焊接性和低碳钢相差不多，随着钢种强度等级的提高，焊接性相对会下降。强度等级为450MPa级的Q420( 15Mn VN)钢，在环境温度不太低时，可以不预热，采用氧乙炔火焰进行切割，切割后不需要加工，即可直接进行施焊，焊缝金属也决不会因焊接坡口是气割的而产生裂纹。强度等级超过500MPa级的钢种，如18MnMoNb、14MnMoV和14MnMoVB等钢，由于碳当量比较高，气割后在气割边缘用磁粉探伤时，常会发现有微裂纹，这些微裂纹必须用砂轮将其磨掉，才能进行施焊。对于强度等级更高或厚度较大的钢材，焊接坡口若用气割加工而成，为防止产生裂纹，可采用与焊接时相同的预热参数进行预热。碳弧气刨时，必须仔细清除残余的碳屑粒以及气刨边缘的渗碳和渗铜层，以避免进入焊接熔池。否则，由于焊缝中渗碳，使其淬硬倾向增大，引起裂纹。
三、焊接工艺
1．装配和定位焊不允许强制装配，对角变形和错边量要严格控制，避免因未焊透和应力集中而引起的裂纹。为了防止装配定位焊的开裂，一般定位焊的焊缝长度为20—lOOmm。如发现定位焊点有裂纹时，要立即清除，并移位重新进行定位焊。定位焊所选用的焊接工艺和材料应与正式焊接要求相同。
2．预热和层间温度低碳钢和低合金钢进行焊接时，要根据低合金钢选用预热温度。当Q345(16Mn)钢和15MnCu钢的厚度分别超过25ram、22ram时以及强度等级超过500MPa级的低合金钢与低碳钢焊接时，均应进行预热。预热时，可以单独对低合金钢进行，也可以与低碳钢装配定位焊后预热。预热温度不应低于100℃。预热的宽度为焊缝两侧各lOOmm左右为宜。其方法可以用氧乙炔火焰或远红外加热。
为了保持预热的作用，并促进焊接过程中氢的扩散逸出，层间温度通常应等于或略高于预热温度。但预热温度和层间温度不应过高，否则，可能会引起某些钢种焊接接头组织和性能的恶化。
3．焊接材料低碳钢和低合金钢焊接时，要求焊缝金属及焊接接头的强度应大于低碳钢的强度；其塑性和冲击韧度不应低于低合金钢。因此，焊接材料选择的原则是：强度、塑性和冲击韧度都不能低于被焊钢材中的最低值。焊接材料的选择见表3-4-1。
表3-4-1低碳钢与低合金钢焊接用焊接材料的选择
4．焊接热输人为了减少这两类钢焊接接头热影响区的淬硬倾向和消除冷裂纹，使氢能从焊缝金属中逸．出，可以采用较大的热输入（线能量），即在电弧电压不变的情况下，可用较大的焊接电流和较慢的焊接速度。施焊时，允许焊条作横向摆动，使焊接熔池缓慢凝固，以利于氢的析出。
5．焊后热处理应根据低合金钢来决定是否需要焊后热处理。对于强度等级大于
500MPa、具有延迟裂纹倾向的低合金钢来说，焊后应及时进行高温回火，其作用是使焊接接头中的氢尽快地扩散析出，改善热影响区的显微组织和减小焊接残余应力。
金属工艺学-焊接-总结
焊接是应用最广泛的金属不可拆卸连接方法。 用加热或加压力（或两者并用）等手段，使分离的金属构件通过金属原子的结合与扩散作用牢固地连接起来的方法。 焊接成形的分类 熔化焊：将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。 电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊、等离子弧焊等 压力焊：通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成焊接的方法。 电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、爆炸焊、高频焊、扩散焊等 钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热温度高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。 软钎焊、硬钎焊 焊接成形的特点 接头牢固、密封性好。 可化大为小、化复杂为简单，以小拼大、拼简单成复杂。 可实现异种金属的连接。 重量轻、加工装配简单。 焊接结构不可拆卸。 焊接应力变形大，接头易产生裂纹、夹渣、气孔等缺陷。 焊接成形的应用 （1）制造金属结构件：船体、桥梁、机床床身、横梁、各种容器、管道等。 （2）制造机器零件和工具：轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备中的部件、切削刀具等。 （3）联接电气导线：电子管和晶体管电路、变压器绕组及输配电线路中的导线等。 （4）修复：铸铁件的缺陷补焊等。 第四篇焊接 电弧焊 其他常用焊接方法 常用金属材料的焊接 焊接结构设计 第一章电弧焊 1-1 焊接电弧 电弧焊焊接过程引弧、形成熔池、形成焊缝 焊接电弧的概念 在焊条末端和工件两极之间的气体介质中，产生强烈而持久的放电现象。 电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。 将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。 1-2 焊接接头的组织与性能 焊件上温度的变化与分布
(整理)低合金钢
低合金钢的焊接工艺分析 参考文献： 焊接冶金学-材料焊接性机械工业出版社李亚江 金属焊接性基础化学工业出版社孟庆森 金属学与惹出了机械工业出版社崔忠圻覃耀春 金属工艺学哈尔滨工业大学出版社邢忠文张学仁 金属材料焊接工艺机械工业出版社李荣雪 金属材料焊接工艺化学工业出版社雷玉成 结构钢的焊接冶金工业出版社荆洪阳（译）1．低合金钢的发展和应用 随着科学的发展和技术的进步，焊接结构设计日趋向高参数、轻量化及大型化发展，对钢材的性能提出可越来越高的要求。低合金钢由于性能优异和经济效益显著，在焊接结构中得到了越来越广泛的应用。 低合金钢的发展大体经历了三个阶段。20世纪20年代以前，工程上钢结构的制造主要采用铆接，设计参数主要是抗拉强度。钢的强化主要是靠碳以及单一合金元素，如Mn、Si、Cr等，总质量分数达到2%~3%,甚至更高一些。20世纪20~60年代，钢结构制造中逐步采取了焊接技术，设计参数要考虑材料的屈服强度、韧性、和焊接性要求。为了防止焊接裂纹，刚的化学成分低碳多合金化发展方向，碳的质量分数一般在0.2%一下，含2~4个有利于焊接性的合金元素并铺以热处理强化等工艺措施。20世纪70年代以后，低合金高强度钢得到快速发展，钢中碳的质量分数降低到0.1%一下，有的钢向超低碳含量方向发展。Ti、V、Nb等合金微量元素逐步引起关注，而且像多元复合合金化方向发展。 现代低合金钢的重大进展，自20世纪70年代以来，世界范围内低合金高强度钢的发展进入了一个全新时期，以控制轧制技术和微合金化的冶金学为基础，形成了现代低合金高强度钢即微合金化钢的新概念。进入80年代，一个涉及广泛工业领域和专用材料门类的品种开发，借助于冶金工艺技术方面的成就达到了顶峰。在钢的化学成分—工艺—组织—性能的四位一体的关系中，第一次突出了钢的组织和微观精细结构的主导地位，也表明低合金钢的基础研究已趋于成熟，以前所未有的新的概念进行合金设计。 低合金钢的应用，低合金钢在建筑、桥梁。工程机械等产业不能得到广泛的应用。当合金钢用于桥梁、海上建筑和起重机械等重要焊接结构时，应根据结构的最低温度提出冲击韧度的要求。对于在大气环境下工作的低合金结构钢，冲击吸收功（0℃、V形缺口冲击试样）至少应达到27J的最对要求。 对于车辆、船舶、工程机械的运动结构，减轻自重可以节约能源，提出运载能力和工业效率。因此采用焊接性好的低碳调质钢可以促进工程结构向大量化、轻量化和高效能方向发展。由于壁厚减薄，重量减轻，从而减少了焊接工作量，为野外施工，吊装创造了条件。这类钢强韧性和综合性能好，可以大大提高设备的耐用性，延长期使用寿命。WCF-80钢是我国继WCF-62之后开发的焊接裂纹敏感性小的高强度焊接结构钢，这种钢具有很高的抗冷裂纹和低温韧性，主要用于大型水电站、石化和露天煤矿等。 抗拉强度700MPa的低碳调质钢又较好的缺口冲击韧度，可用于低温下服役
低合金钢的焊接
低合金钢的焊接 第一节概述 低合金钢是在碳素钢基础上加入一定量合金元素的合金钢。合金元素的总含量一般不超过5%,以提高钢的强度并保证其具有如耐低温,耐高温或耐腐蚀等。 焊接中常用的低合金钢分为高强钢,低温用钢,耐蚀钢及朱光体耐热钢. 1,高强钢(强度用钢):主要特点是强度高，塑性,任性交好,广泛用于压力容器，桥梁，船舶,飞机等结构。他按钢材屈服强度级别和热处理状态分为三类:1)热扎,正火钢.屈服强度294--490MPa,在热扎或正火状态下使用,属于非热处理强化钢,使用较广.2)低碳调质钢,屈服强度490--980MPa,是热处理强化钢,有高的硬度和教好的任性和塑性,可以直接在调质状态下焊接，焊接后不要求调质处理。3）中碳调质钢，这种钢的屈服强度一般在880—1176Mpa以上，钢中含碳量较高0.25—0.5%，用于强度要求高的产品或部件，如火箭发动机外壳，飞机起落架等。焊接性差。 2，低温用钢，这种钢用于空气分离设备，石油分离设备等各种低温容器及寒冷地区的金属结构。因此，对钢材的低温任性要求高，这种钢大部分视低碳低合金钢，一般在正火状态下使用。 3，低合金耐蚀钢，这种钢主要用于制造车辆，石油，化工，造船，海上采油，海底电缆等设备，一般在热轧或正火状态下使用，属于非热处理强化钢。 4，镀层钢，在低碳钢或低合金钢表面，采用热锓，电镀或其他方法镀上一层耐蚀或耐热金属而成镀层钢。 第二节低合金钢用焊接材料 一,焊丝:分为实心和药心焊丝两种. 四,低合金钢用焊接材料的选择原则: 1,总的原则是要根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料。高强钢焊接时,一般应选择与母材强度相当的焊接材料，必须综合考虑焊缝金属的任性，塑性和强度。只要焊缝强度或焊接接头的实际强度不低于产品的要求即可.焊缝金属强度过高,将导致焊缝任性,塑性以至抗裂性能下降,降低焊接结构的使用安全性。如海洋工程，超高强钢壳体及压力容器。低温用钢，耐蚀钢及镀钢焊接
Q345d钢的co2焊接工艺
Q345d钢的焊接工艺 1、Q345d钢属于碳锰钢，碳当量为0.345%～0.491%，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。Q345d钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于Q345d钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。不同板厚及不同环境温度下Q345d钢的预热温度，见表8。 2、Q345d钢手弧焊时应选用E50型焊条，如碱性焊条E5015、E5016，对于不重要的结构，也可选用酸性焊条E500 3、E5001。对厚度小、坡口窄的焊件，可选用E4315、E4316焊条。 3、二氧化碳气体保护焊工艺要求及操作规程 一、焊前准备规定 1、检查焊接电流：在等速送丝下使用平硬特性直流电源，极性采用直流反接。 2、检查送丝系统：推丝式送丝机构要求送丝软管不宜过长（2～4m之间），确保送丝无阻。 3、检查焊枪：检查导电咀是否磨损，若超标则更换。出气孔是否出气通畅。 4、检查供气系统：预热器、干燥器、减压器及流量计是否工作正常，电磁气阀是否灵活可靠。 5、检查焊材：检查焊丝，确保外表光洁，无锈迹、油污和磨损。检查CO2气体纯度（应大于99.5%，含水量和含氮量均不超过0.1%），压力降至0.98Mpa 时，禁止使用。 6、检查施焊环境：确保施焊周围风速小于2.0m/s。 7、清理工件表面：焊前清除焊缝两侧100mm以内的油、污、水、锈等，重要部位要求直至露出金属光泽。 8、检查焊接工艺指导书（或焊接工艺卡）是否与实际施条件相符，严格按工艺指导书调节施焊焊接规范。 二、施焊操作规定 1、根据CO2气体保护半自动焊根据焊枪不同依说明书操作。 2、引弧采用直接短路法接触引弧，引弧前使焊丝端头与焊件保持2～3mm的距离，若焊丝头呈球状则去掉。 3、施焊过程中灵活掌握焊接速度，防止未焊透、气孔、咬边等缺陷。 4、熄弧时禁止突然切断电源，在弧坑处必需稍作停留待填满弧坑后收弧以防止裂纹和气孔。 5、焊缝接头连接采用退焊法。 6、尺量采用左焊法施焊。 7、摆动与不摆动参照工艺指导书或根据焊件厚度及材质热输入要求定。 8、对T型接头平角焊，应使电弧偏向厚板一侧，正确调整焊枪角度以防止咬边、未焊透、焊缝下垂并保持焊角尺寸。9、严格按工艺指导书要求正确选择焊接顺序，减小焊接变形和焊后残余应力。10、焊后关闭设备电源，用钢丝刷清理焊缝表面，目测或用放大镜观察焊缝表面是否有气孔、裂纹、咬边等缺陷，用焊缝量尺测量焊缝外观成形尺寸。 三、焊接参数规范规定 1、焊接工艺参数控制：在焊接工艺指导书下的重要焊缝必需严格按工艺卡所示参数施焊。对未明确指定工艺参数的焊缝施焊时按如下要求施焊：
氩弧焊焊接原理及焊丝材质选择
氩弧焊焊接原理及焊丝材质选择 一、氩弧焊焊接原理: 氩弧焊按照电极的不同分为熔化极氩弧焊与非熔化极氩弧焊两种。 1.非熔化极氩弧焊的工作原理及特点 非熔化极氩弧焊就是电弧在非熔化极(通常就是钨极)与工件之间燃烧,在焊接电弧周围流过一种不与金属起化学反应的惰性气体(常常用氩气),形成一个保护气罩,使钨极端头,电弧与熔池及已处于高温的金属不与空气接触,能防止氧化与吸收有害气体。从而形成致密的焊接接头,其力学性能非常好。 2.熔化极氩弧焊的工作原理及特点 焊丝通过丝轮送进,导电嘴导电,在母材与焊丝之间产生电弧,使焊丝与母材熔化,并用惰性气体氩气保护电弧与熔融金属来进行焊接的。它与钨极氩弧焊的区别:一个就是焊丝作电极,并被不断熔化填入熔池,冷凝后形成焊缝;另一个就是保护气体,随着熔化极氩弧焊的技术应用,保护气体已由单一的氩气发展出多种混合气体的广泛应用,如Ar 80％＋CO220％的富氩保护气。通常前者称为MIG,后者称为MAG。从其操作方式瞧,目前应用最广的就是半自动熔化极氩弧焊与富氩混合气保护焊,其次就是自动熔化极氩弧焊。 熔化极氩弧焊与钨极氩弧焊相比,有如下特点。 (1)效率高因为它电流密度大,热量集中,熔敷率高,焊接速度快。另外,容易引弧。 (2)需加强防护因弧光强烈,烟气大,所以要加强防护。 3.保护气体 (1)最常用的惰性气体就是氩气。它就是一种五色无味的气体,在空气的含量为0.935％(按体积计算),氩的沸点为－186℃,介于氧与氦的沸点之间。氩就是氧气厂分馏液态空气制取氧气时的副产品。 我国均采用瓶装氩气用于焊接,在室温时,其充装压力为15MPa。钢瓶涂灰色漆,并标有“氩气”字样。纯氩的化学成分要求为:Ar≥99.99％;He≤0.01％;O2≤0.0015％;H2≤0.0005％;总碳量≤0.001％;水分≤30mg／m3。 氩气就是一种比较理想的保护气体,比空气密度大25％,在平焊时有利于对焊接电弧进行保护,降低了保护气体的消耗。氩气就是一种化学性质非常不活泼的气体,即使在高温下也不与金属发生化学反应,从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属,因而不会引起气孔。氩就是一种单原子气体,以原子状态存在,在高温下没有分子分解或原子吸热的现象。氩气的比热容与热传导能力小,即本身吸收量小,向外传热也少,电弧中的热量不易散失,使焊接电弧燃烧稳定,热量集中,有利于焊接的进行。 氩气的缺点就是电离势较高。当电弧空间充满氩气时,电弧的引燃较为困难,但电弧一旦引燃后就非常稳定。 二、焊接分类: 焊接时作为填充金属或同时作为导电用的金属丝焊接材料。在气焊与钨极气体保护电弧焊时,焊丝用作填充金属;在埋弧焊、电渣焊与其她熔化极气体保护电弧焊时,焊丝既就是填充金属,同时也就是导电电极。焊丝可分为3类。焊丝的表面不涂防氧化作用的焊剂。 1、轧制焊丝:大多数焊丝属于此类,包括碳钢焊丝、低合金结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝与有色金属焊丝等。
几种焊接方式
Gas shielded arc welding 气体保护焊与其它焊接方法相比，具有以下特点： (1)电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数。 (2)焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣。 (3)电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小。 (4)有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。 (5)可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、钦及其合金。 (6)可以焊接薄板。 缺点 (7)在室外作业时，需设挡风装置，否则气体保护效果不好，甚至很差。 (8)电弧的光辐射很强。 (9)焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高。 气体保护焊除具有一般手工电弧焊的安全特点以外，还要注意以下几点： （l）气体保护焊电流密度大、弧光强、温度高，且在高温电弧和强烈的紫外线作用下产生高浓度有害气体，可高达手工电弧焊的4^-7倍，所以特别要注意通风。 (2)引弧所用的高频振荡器会产生一定强度的电磁辐射，接触较多的焊工，会引起头昏、疲乏无力、心悸等症状。 （3）氩弧焊使用的钨极材料中的牡、柿等稀有金属带有放射性，尤其在修磨电极时形成放射性粉尘，接触较多，容易造成各种焊工疾病。 CO2焊主要用于焊接低碳钢及低合金钢等黑色金属。对于不锈钢，由于焊缝金属有增碳现象，影响抗晶间腐蚀性能。所以只能用于对焊缝性能要求不高的不锈钢焊件。此外，CO2焊还可用于耐磨零件的堆焊、钢铸件的焊补以及电铆焊等方面。目前CO2焊已在汽车制造、机车和车辆制造、化工机械、农业机械、矿山机械等部门得到了广泛的应用。 Automatic submerged arc welding 埋弧自动焊特点焊接生产率高 埋弧自动焊所用焊接电流大，加上焊剂和熔渣的隔热作用，热效率高，熔深大，单丝埋弧焊在焊件不开坡口的情况下，一次可熔透20mm。焊接速度高，以厚度8-10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可达50-80cm/min，手弧焊则不超过10-13cm/min。 焊接质量好 焊剂和熔渣的存在不仅防止空气中的氮、氧侵入熔池，而且熔池较慢凝固，使液态金属与融化的焊剂间有较多时间的冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝渗合金，提高焊缝金属的力学性能。另外焊缝成型美观。 劳动条件好 焊接过程的机械化操作显得更为便利，而且烟尘少，而且没有弧光辐射，劳动条件得到改善 由于埋弧焊采用颗粒状焊剂，一般仅适用于平焊位置，其他位置的焊接则需采用特殊措施，以保证焊剂能覆盖焊接区，埋弧自动焊主要适用于低碳钢及合金钢中厚板的焊接，是大型焊接结构生产中常用的一种焊接技术。 埋弧焊用于水平面俯位焊缝焊接或某些横焊位置焊缝焊接；仅用于钢、镍基合金、铜合金等金属焊接；仅适用于厚板的焊接；仅适用于长焊缝、规则焊缝的焊接。适用于大量生产
不同材质的焊接
不同的材料之间焊接一般来讲就是异种钢的焊接 1 异种钢的种类 异种钢的焊接种类很多，归纳起来主要有低碳钢与低合金钢之间的焊接，如20#钢与16Mn钢相焊；两种不同的低合金钢之间的焊接，如16Mn钢与15CrMo钢相焊；低碳钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如20#钢与SUS304钢相焊；低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊接，如16Mn钢与SUS304钢相焊；奥氏体不锈钢与镍基合金之间的焊接如SUS304钢与Inconel600钢相焊，等等。 2 异种钢焊接接头的特性 异种钢焊接接头化学成分、金属组织和机械性能的不均匀性以及线膨胀系数相差较大，使异种钢接头在使用中产生附加应力，这些因素对焊接方法、焊接材料、预热和热处理规范、接头形式的选择以及设备运行的可靠性，都有显著的影响。异种钢焊接时，焊缝金属与母材热影响区之间的界面没有一条截然的界线，它们之间存在着熔合区，即焊缝中的未混合区和母材中的半熔化区。其成分和性能都与焊缝或母材不同，形成了化学成分的过渡层，如碳钢与不锈钢相焊时接头中形成的脱碳层和增碳层。过渡层的成分和性能对接头的性能有着重要的影响，故在选择焊接材料和焊接工艺时，不仅要考虑焊缝金属的成分和性能，同时也要考虑过渡层的成分和性能。焊缝金属与母材金属化学成分差别愈大愈不容易充分混合，则过渡层愈明显；熔合比或稀释率愈高时，过渡层也愈明显；熔合区金属液态存在的时间愈长或液体金属流动性愈好，则愈易于混合均匀，过渡层也有所减小。因此，可以通过某些工艺措施对过渡层进行适当控制。 3 焊接方法的选择 选择焊接方法时，既要保证焊接接头的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济。通常焊接方法不同，直接影响熔合区过渡层的熔合比，从而影响到焊接接头的性能。 表1几种常用焊接方法的熔合比范围 焊接方法熔合比（%） 酸性焊条手弧焊 15~25 碱性焊条手弧焊 20~30 钨极氩弧焊 10~100 埋弧焊 30~60 熔化极气体保护焊 20~30 由于一些装置的高温、高压、腐蚀性强等特点，大多数异种钢焊接接头主要考虑接头的晶间腐蚀、应力腐蚀、高温氧化和高温蠕变性能等，要求焊接接头中熔合区成分要稳定、过渡层要不明显，所以采用熔合比小而操作方便的手弧焊就可以了，但在氢工况下的异种钢接头，特别是低合金钢（如16Mn钢）与奥氏体钢（如SUS304）相焊的异种接头，还必须考虑氢腐蚀问题。采用熔合比大的钨极氩弧焊，可以防止这种异种接头容易出现的剥离裂纹的产生。 4 焊接材料的选择 在异种接头中的焊缝和熔合区，由于有合金元素的稀释和碳的迁移等因素影响焊接接头的性能，故应该根据母材的成分、性能、接头形式和使用要求正确选择焊接材料。 4.1 低碳钢与低合金钢之间的焊接
低碳钢与低合金钢焊接工艺
低碳钢与低合金钢焊接工艺 摘要：生产加工技术飞速发展，我国工业已经朝着现代化、自动化、智能化方向发展，对机械设备及相关零部件加工制造精度不断提高，相关元件复杂度随之增强，用以满足日益提高的工业生产制造需求。其中，金属作为常见的加工材料，其自身化学性质、物理性质、机械等性质存在差异性，无法完全满足机械加工及生产制造需求，为此需通过焊接将异种金属整合在一起，使其物理性质、化学性质、机械等性质均符合生产制造标准。然而，相较于西方发达国家，我国异种金属焊接工艺研究基础相对薄弱，未形成极具导向性的工艺标准，用以整合低碳钢与低合金钢，这也为开展相关研究活动提供机会。基于此，为使低碳钢与低合金钢得以有效焊接，探究相关焊接工艺显得尤为重要。 关键词：低碳钢；低合金钢；焊接工艺 前言：低碳钢以及低合金钢焊接工艺属于异种金属材料焊接类型。利用异种钢焊接结构可以提高焊接的经济成本，节约贵重材料，并且有利于提高构件的应用性能。异种金属构成的焊接结构应用范围比较广泛，在石油、矿山、化工等领域都有所应用。低碳钢以及低合金钢都属于珠光体钢，这两种异种钢焊接结构的应用比较普遍。低碳钢的焊接性能比较优良，并且钢材成本相对较低。而普通低合金钢能够在碳钢的基础上加入微量合金元素，促使碳钢组织变化形成较强屈服强度以及韧性的钢材结构。 1、什么是低碳钢 低碳钢，是一种钢铁材料，属于碳素钢分类，之所以被分在碳素钢下面是因为其中的碳含量所决定。因为低碳钢的含碳量只有25%，并且低碳钢的强度比较低，并且质地非常软，所以它还有另外一个名字“软钢”。低碳钢主要包括大部分普通碳元素结构的钢铁，以及某一部分具有优质碳素结构的钢铁。这些钢铁不用经过加工就可以直接用于工程中，因为低碳钢在加热过后非常容易冷却并且非
关于低碳钢与低合金钢焊接工艺的探究
关于低碳钢与低合金钢焊接工艺的探究 低碳钢和低合金钢是常见的金属材料，在工程中经常用于焊接结构件、管道、容器等。为了有效地进行低碳钢和低合金钢的焊接，需要通过合适的焊接工艺来保证焊接接头的质 量和性能。 我们来讨论低碳钢的焊接工艺。低碳钢焊接通常采用电弧焊、气焊、电渣焊和激光焊 等不同的焊接方式。电弧焊是最常用的焊接方式之一。电弧焊有手工电弧焊和自动电弧焊 两种方法。手工电弧焊适用于小批量生产和修复焊接，而自动电弧焊适用于大批量连续焊接。在低碳钢的电弧焊接过程中，选择合适的电压、电流、电弧长度和焊接速度等参数， 可以保证焊接接头的质量和性能。还可以采用预热、后热和补焊等措施来减轻应力和提高 焊接接头的韧性和强度。 我们来讨论低合金钢的焊接工艺。低合金钢焊接相对于低碳钢焊接来说，需要更复杂 的焊接工艺，因为低合金钢通常含有一定比例的合金元素（如铬、钼、镍等）。低合金钢 焊接通常采用电弧焊和气体保护焊等方式。在低合金钢的焊接中，需要注意选择合适的焊 接材料和焊接极性，以保证焊接接头的强度和耐蚀性。还需要根据具体应用需求，采取适 当的焊接工艺，如预热、焊接层间温度控制、后热处理等，来提高焊接接头的性能。 无论是低碳钢还是低合金钢的焊接，都需要注意以下几点。 要选择合适的焊接材料和焊接设备。不同材料和设备适用于不同的焊接工艺和应用场景。通过了解材料的物理和化学性质，选择合适的焊接材料和设备，可以提高焊接接头的 质量和性能。 要严格控制焊接参数。焊接参数直接影响焊接接头的质量和性能。要根据具体应用需求，选择合适的焊接参数，如电流、电压、焊接速度、预热温度等，来确保焊接接头的强度、韧性和耐蚀性。 要注意焊接接头的准备工作。焊接接头的准备工作包括除锈、切口处理、配合间隙等。通过合适的准备工作，可以提高焊接接头的质量，减少焊接缺陷和裂纹的出现。 要进行焊后热处理。焊后热处理可以改善焊接接头的组织和性能，提高焊接接头的强 度和韧性。常用的焊后热处理方法有回火、正火、退火等。 低碳钢和低合金钢的焊接工艺是复杂而关键的。通过合适的焊接材料、设备和参数的 选择，以及焊接接头的准备工作和焊后热处理等措施的采取，可以有效地保证焊接接头的 质量和性能。
低碳钢与低合金钢焊接工艺
低碳钢与低合金钢焊接工艺 摘要：金属作为一种常见的加工材料，其自身的化学性能、物理性能和力学 性能存在差异，不能完全满足加工制造的需要因此，有必要对异种金属进行焊接 整合，使其物理性能、化学性能和力学性能达到生产制造标准。 关键词：低碳钢；低合金钢；焊接工艺 前言 在低碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢等制品的制造过程中，应用最多的就 是焊接技术，将二氧化碳作为电弧介质进行焊接，成本较低且焊接成型的产品具 有良好的抗裂性能，使用寿命较长。因此该项焊接技术是焊接制造的首选，在科 技的不断发展下，该项技术的缺陷正在被逐步改善，其应用面也在不断扩大当中。 1二氧化碳气体保护焊在钢结构施工中的应用简介 1.1二氧化碳气体保护焊在钢结构施工中的应用背景与意义 二氧化碳气体保护焊有独特的优势，在发达国家工业制造已经得到了普及， 二氧化碳气体保护焊技术的发展，很大程度提高了焊接行业的技术水平。焊接工 作量大，传统的焊接模式已经无法满足现代化的工程建设，而二氧化碳气体保护 焊适应性强、操作方便、运用范围广泛，可以在施工中优先采用二氧化碳气体保 护焊来完成焊接工作。 1.2二氧化碳气体保护焊在钢结构施工中的应用原则 一是施工质量要保证的原则。焊接的好坏与施工环境、外界温度变化、施工 人员的工艺等息息相关。施工环境、外界温度变化可以依靠人为手段进行更改， 施工人员的工艺一定要到位，要保证施工质量，先讲究施工质量，再讲究施工成本、施工工期的问题，一切以施工质量为前提，如果焊接的施工质量不能保证，
最终的工程效果也会大打折扣，更不要提工程的经济效益，要谨记施工质量为前 提的原则。 二是施工人员安全施工的原则。在进行二氧化碳气体保护焊的时候飞溅很大，不仅容易造成焊缝表面成形差，还会对施工人员的安全造成威胁，操作环境中二 氧化碳气体含量较大，对于操作人员的健康来说是很不利的，要特别重视操作人 员的施工环境与身体状态，操作人员如果有不适要及时提出，不能将自身置于困 境中，施工过程还要求风速适当，不可在风速过大的地点进行施工。 1.3二氧化碳气体保护焊在钢结构施工中的应用变化与创新 一是精确度更高。二氧化碳气体保护焊与传统焊接方式相比，它的焊接质量 更好，变形度更小，适合结构复杂、造型细致新颖，对安装度要求精细的焊接任务，传统焊接变形度大，会影响对接精度，造成施工效率的延缓，还不够美观。 二是焊接效率变得更高。传统焊接技术精密度不够，有时候会影响施工的效率，对于工程量大、工期短的焊接工作，二氧化碳气体保护焊也能轻松应对，二 氧化碳气体保护焊的焊接电流密度大，焊丝融化率高，就可以持续的进行焊接工作，能够大大提升施工时间，提高焊接的效率。 2原理和实施 2.1工艺原理概述 此项焊接技术是将二氧化碳作为介质，在高温环境中将焊件表面融化，从而 将其焊接在一起。与传统焊接技术相比，这种焊接形式焊后不会产生大量熔渣。 焊接过程中气体会对焊区进行保护，确保焊接过程顺利进行。该项技术经常用于 强度较高的合金钢的焊接，作业效率较高，且能有效保证焊缝质量。 2.2选用参数 焊接前需要对以下参数进行选择：焊丝直径。其选择需要综合考虑多方面因素，其中最重要的是母材厚度。
第四节 低碳钢与低合金钢的焊接
第四节低碳钢与低合金钢的焊接 一、焊接性 低合金钢是在碳钢的基础上，加入少量或微量的合金元素（合金元素的质量分数不超过3%），使碳钢的组织发生变化，从而获得较高的屈服强度和较好的冲击韧度。随着钢中合金元素的增加，低合金钢的强度等级逐步提高，碳当量随之增加，因此钢的淬硬性增加，焊接性变差。 低碳钢具有最优良的焊接性。因此，低碳钢和低合金钢焊接时的焊接性仅决定于低合金钢本身的焊接性。 对于这两种异种钢焊接时的焊前准备、焊接工艺和焊后热处理等工艺措施，根据低合金钢来拟定。 二、焊前准备 300～400MPa级别的低合金钢，如Q345 (16Mn)钢，焊接性和低碳钢相差不多，随着钢种强度等级的提高，焊接性相对会下降。强度等级为450MPa级的Q420( 15Mn VN)钢，在环境温度不太低时，可以不预热，采用氧乙炔火焰进行切割，切割后不需要加工，即可直接进行施焊，焊缝金属也决不会因焊接坡口是气割的而产生裂纹。强度等级超过500MPa级的钢种，如18MnMoNb、14MnMoV和14MnMoVB等钢，由于碳当量比较高，气割后在气割边缘用磁粉探伤时，常会发现有微裂纹，这些微裂纹必须用砂轮将其磨掉，才能进行施焊。对于强度等级更高或厚度较大的钢材，焊接坡口若用气割加工而成，为防止产生裂纹，可采用与焊接时相同的预热参数进行预热。碳弧气刨时，必须仔细清除残余的碳屑粒以及气刨边缘的渗碳和渗铜层，以避免进入焊接熔池。否则，由于焊缝中渗碳，使其淬硬倾向增大，引起裂纹。 三、焊接工艺 1．装配和定位焊不允许强制装配，对角变形和错边量要严格控制，避免因未焊透和应力集中而引起的裂纹。为了防止装配定位焊的开裂，一般定位焊的焊缝长度为20—lOOmm。如发现定位焊点有裂纹时，要立即清除，并移位重新进行定位焊。定位焊所选用的焊接工艺和材料应与正式焊接要求相同。 2．预热和层间温度低碳钢和低合金钢进行焊接时，要根据低合金钢选用预热温度。当Q345(16Mn)钢和15MnCu钢的厚度分别超过25ram、22ram时以及强度等级超过500MPa级的低合金钢与低碳钢焊接时，均应进行预热。预热时，可以单独对低合金钢进行，也可以与低碳钢装配定位焊后预热。预热温度不应低于100℃。预热的宽度为焊缝两侧各lOOmm左右为宜。其方法可以用氧乙炔火焰或远红外加热。 为了保持预热的作用，并促进焊接过程中氢的扩散逸出，层间温度通常应等于或略高于预热温度。但预热温度和层间温度不应过高，否则，可能会引起某些钢种焊接接头组织和性能的恶化。 3．焊接材料低碳钢和低合金钢焊接时，要求焊缝金属及焊接接头的强度应大于低碳钢的强度；其塑性和冲击韧度不应低于低合金钢。因此，焊接材料选择的原则是：强度、塑性和冲击韧度都不能低于被焊钢材中的最低值。焊接材料的选择见表3-4-1。 表3-4-1低碳钢与低合金钢焊接用焊接材料的选择
焊接工艺质量培训教材
焊装车间工艺质量培训教材 一、焊接工艺简介 1、 定义 焊接是通过加热或者加压，或者两者并用；用或不用填充材料;使两分离的金属表面达到原子间的结合,形成永久性连接的一种工艺方法。 2、 焊接的本质 金属等固体所以能保持固定的形状是因为其内部原子之间距(晶格)十分小，原子之间形成牢固的结合力。除非施加足够的外力破坏这些原子间结合力，否则,一块固体金属是不会变形或分离成两块的．要使两个分离的金属构件连接在一起,从物理本质上来看就是要使这两个构件的连接表面上的原子彼此接近到金属晶格距离。 2、焊接分类（按照形成晶格距离连接的途径)： 压力焊接(固相焊接):电阻点（凸)焊; 熔化焊接 ：电弧焊、螺柱焊、C Ｏ2气体保护焊; 钎焊：火焰钎焊。 3、焊装车间的主要焊接方法有:点焊，凸焊,螺柱焊，铜钎焊,CO2气体保护焊 二、电阻点(凸）焊简介 1、 点焊的定义 点焊:焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间,利用电阻热熔化母材金属,形成焊点的电阻焊方法。 凸焊:在一焊件的贴合面上预先加工出一个或多个突起点，使其与另一焊件表面相接触并通电加热,然后压溃，使这些接触点形成焊点的电阻焊方法. 2、 点焊的用途:主要用于板材的连接，并承受一定的应力 凸焊的用途:低碳钢和低合金钢的板件、螺母、螺钉的连接，并承受一定的应力 3、 点(凸）焊的原理 1)点焊的热源 是电流通过焊接区产生的电阻热。根据焦耳定律,总热量:Ｑ＝I ２ Rt w w c ew ew Ｒ总—－焊接区总电阻 R ｅｗ——电极与焊件之间接触电阻 Rw ——焊件内部电阻 R ｃ-—焊件之间接触电阻
2)点焊时的电流场和电流密度的特点 a）电流线在两焊件的贴合面处产生集中收缩,使贴合面处产生了集中加热效果；b)贴合面边缘电流密度出现峰值,该处加热强度最大，因而将首先出现塑性连接区,保证熔核正常生长;c)通过选择不同的焊接电流波形、改变电极形状和端面尺寸等均可改变电流场形态并控制电流密度分布，以达到控制熔核形状及位置的目的。 3）电阻的特性研究表明，接触电阻Ｒc+２Ｒew所产生的热量约占总热量的１0％左右；而而焊件内部电阻2R w所产生的热量约占总热量的９0%左右。 4)电阻的热平衡热平衡方程：Q＝Ｑ1+Ｑ2＋Q3+Ｑ4 式中：Q——焊接区总热量； Q１——熔化母材金属形成熔核的热量; Q2——通过电极热传导而损失的热量; Ｑ3——通过焊件热传导而损失的热量; Q４-—通过对流、辐射散失到空气介质中的热量; 点焊时 Q1≈(10～30）%Q,Ｑ2≈(30～50）%Q,Q3≈20%Q,Q4≈5％Q,因此，最高温度总是处于焊接区中心,即熔核形成于焊接中心． 4、点(凸)焊的基本循环:预压,焊接,维持，休止。 一个完整的点焊形成过程包括预压程序,焊接程序，维持程序,休止程序。在预压阶段没有电流通过,只对母材金属施加压力。在焊接程序和维持程序中，压力处于一定的数值下,通过电流，产生热量熔化母材金属，从而形成熔核。在休止程序中,停止通电，压力也在逐渐减小． 预压的作用：在电极压力的作用下清除一部分接触表面的油污和氧化膜,形成物理接触点。为以后焊接电流的顺利通过及表面原子的结合作好准备。 焊接、维持的作用：其作用是在热和机械(力）的作用下形成塑性环、熔核,并随着通电加热的进行而长大，直到获得需要的熔核尺寸. 休止的作用：其作用是是液态金属(熔核)在压力作用下更好的冷却结晶。 5、点焊的主要焊接参数:焊接电流，焊接压力,电极端面直径，焊接时间。 ﻩ（1）焊接电流:焊接时流经焊接回路的电流称焊接电流。对点焊质量影响最大，电流过大产生喷溅,焊点强度下降。 (2)焊接时间：电阻焊时的每一个焊接循环中，自电流接通到停止的持续时间，称焊接通电时间。时间长短对点焊质量影响也很大，时间过长，热量输入过多也会产生喷溅,降低焊点强度。焊接电流和焊接时间是通过控制箱进行控制的,可以利用编程器进行设定。