中碳鋼是指含碳量0.25%～0.60%的碳素鋼，包括優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)中的30、35、45、50、55等和鑄造碳鋼中的ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640等鋼種。由于中碳鋼的含碳量比低碳鋼高，其焊接性比低碳鋼差。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近0.30%而含錳量不高時(shí)，焊接性尚好，但隨著含碳量的增加，焊接性逐漸性明顯變差。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.50%左右時(shí)，焊接性明顯變差。一、焊接中碳鋼易出現(xiàn)的問題及工藝措施焊接中碳鋼時(shí)容易發(fā)生的問題如下：1、冷裂紋問題由于鋼材的含碳量較高，焊接時(shí)熱影響區(qū)很容易產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，因此容易產(chǎn)生冷裂紋。如果焊接材料選用不當(dāng)或焊接工藝制定不當(dāng)，焊縫也容易產(chǎn)生冷裂紋。

2、熱裂紋問題焊接時(shí)，含碳量較高的母材熔化后，也會(huì)把碳帶入焊縫中，使焊接中碳的含量增高。碳能加劇金屬中硫、磷等引發(fā)熱裂紋的作用，因此焊接中碳鋼時(shí)焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋。特別是當(dāng)母材或焊接材料中硫、磷含量控制不嚴(yán)時(shí)，更容易產(chǎn)生熱裂紋。此外，鋼中碳的含量高，也使焊接縫產(chǎn)生CO氣孔的傾向增大。工藝措施由于中碳鋼焊接時(shí)容易產(chǎn)生冷裂紋、熱裂紋等缺陷，因此焊接時(shí)需要采取一些特殊的工藝措施才能正常焊接。1、焊接方法各種電弧焊方法均可用于焊接中碳鋼。由于中碳鋼多用于制造機(jī)器零件，并非大型焊接結(jié)構(gòu)，所以生產(chǎn)中焊條電弧焊方法應(yīng)用的最多。2、焊接材料為了防止焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋，焊條電弧焊時(shí)通常都采用低氫焊條焊接。低氫焊條不僅使焊縫中含氫量較低，而且具有一定的脫硫、磷作用，能提高焊縫的塑性和韌性。當(dāng)鋼中碳的含量較低且接頭拘束度不大時(shí)，也可采用鈦鐵礦型或鈦鈣型焊條焊接，但一定要采取嚴(yán)格的工藝措施相配合，例如盡量減少熔合比、對(duì)焊件嚴(yán)格預(yù)熱和控制層間溫度等。如果焊件不能預(yù)熱，也可有采用鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條焊接，例如E308L-16（A102）、E308L-15（A107）、E309-16（A302）、E309-15（A307）、E310-16（A402）、E310-15（A407）等。3、預(yù)熱溫度和層間溫度焊前預(yù)熱是焊接中碳鋼時(shí)防止產(chǎn)生裂紋最有效的工藝措施。預(yù)熱不僅能降低接頭的冷卻速度，從而防止產(chǎn)生馬氏體，而且能減少焊接應(yīng)力和加速氫的擴(kuò)散逸出。大多數(shù)情況下都需要預(yù)熱和保持層間溫度。預(yù)熱溫度和層間溫度的選擇取決于鋼材的碳當(dāng)量、母材的厚度、結(jié)構(gòu)的剛性、焊條的類型等。預(yù)熱溫度可通過焊接性試驗(yàn)來確定，也可通過經(jīng)驗(yàn)公式T0=550（C-0.12）+0.4δ確定，式中T0表示預(yù)熱溫度（℃），C表示所焊母材的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），δ表示鋼板厚度（mm）。4、坡口型式

焊件最好開U形或V形坡口，這樣可以減少母材金屬熔入焊縫的比例。如果是焊補(bǔ)鑄件缺陷，鏟挖出的坡口外形應(yīng)圓滑，以減少母材熔入焊縫的量。5、焊接參數(shù)焊接宜采用直流反極性電源。多層焊時(shí)，由于母材溶化到第一層焊縫中的比例（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）最高可達(dá)30%左右，因此宜采用小直徑焊條、小電流、慢焊接速度焊接。6、焊后熱處理焊后，焊件最好立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。特別是對(duì)于大厚度焊件、大剛性結(jié)構(gòu)件和在動(dòng)載荷或沖擊載荷下工作的焊件。消除應(yīng)力回火的溫度一般為600～650℃。如果焊后不能立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，則應(yīng)進(jìn)行后熱，即進(jìn)行略高于預(yù)熱溫度的加熱，保溫時(shí)間為大約每10mm厚度1h。二、典型中碳鋼焊接工藝匯編（一）35鋼與ZG270-500鑄造碳鋼35碳鋼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32%～0.39%，ZG270-500鑄造碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.31%～0.40%。碳當(dāng)量約為0.45%，因此這類鋼的焊接性尚可。但焊接時(shí)熱影響區(qū)仍有可能產(chǎn)生硬脆的馬氏體組織，有產(chǎn)生裂紋的傾向，所以焊接這類鋼時(shí)應(yīng)采取一定的工藝措施。1、焊接材料的選用焊條電弧焊時(shí)，當(dāng)要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)，可選用E5016（J506）或E5015（J507）焊條焊接；當(dāng)不要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)，可選用E4316（J426）、E4315（J427）、E4303（J422）、E4310（J423）等焊條焊接。埋弧焊時(shí)，焊劑可選用HJ430、HJ431；焊絲可選用H08MnA、H10Mn2等。電渣焊時(shí)，焊劑可選用HJ430、HJ431、HJ360；焊絲可選用H10Mn2、H08Mn2Si、H08Mn2SiA等。2、預(yù)熱溫度和層間溫度焊接35鋼和ZG270-500鑄造鋼時(shí)，通常焊件的預(yù)熱溫度和層間溫度為150℃左右，當(dāng)焊件剛性比較大時(shí)，預(yù)熱溫度和層間溫度應(yīng)提高到200～250℃。局部預(yù)熱的加熱范圍為坡口兩側(cè)150～200mm。3、焊后熱處理對(duì)于大厚度焊件，大剛性結(jié)構(gòu)件和工作條件為動(dòng)載荷或沖擊載荷的焊件，焊后宜立即進(jìn)行消除應(yīng)力回火處理，回火溫度一般為600～650℃。對(duì)于一般厚度的焊件可采用后熱，以使擴(kuò)散氫逸出。后熱溫度一般為200～350℃，保溫時(shí)間為2～6h，視焊件厚度而定。（二）45鋼與ZG310-570鑄造碳鋼45鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.42%～0.5%，ZG310-570鑄鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.41%～0.50%。碳當(dāng)量約為0.56%，淬硬傾向比較大，容易產(chǎn)生裂紋，焊接性比較差。1、焊接材料的選用焊條電弧焊時(shí)，盡量選用低氫型焊條，當(dāng)要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)，可選用E5516-G（J556）、E5515-G（J557）焊條；當(dāng)不要求焊縫與母材等強(qiáng)度時(shí)，可選用E4316（J426）、E4315（J427）、E5016（J506）、E5015（J507）、E4303（J422）、E4301（J423）等焊條。埋弧焊時(shí)，焊劑可選用HJ350或SJ101，焊絲可選用H08MnMoA。2、焊接參數(shù)的選擇焊接45鋼和ZG310-570鑄造碳鋼，應(yīng)選用較小的焊接電流，以降低焊縫的熔合比，減少母材中碳向焊縫中過渡的數(shù)量。3、預(yù)熱溫度和層間溫度焊接這類鋼，焊前最好采取整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200℃以上