學習目標1.掌握低碳鋼的焊接性及工藝。2.掌握中碳鋼的焊接性及工藝。3.能根據(jù)條件正確制定低碳鋼、中碳鋼的焊接工藝。

非合金鋼的焊接一、低碳鋼的焊接1.低碳鋼的焊接性低碳鋼由于含碳量較低、塑性好，而且淬硬傾向小，焊接過程中一般不需要采取預熱、后熱、控制道（層）間溫度、焊后熱處理等工藝措施，許多焊接方法都能用于低碳鋼的焊接，并可獲得良好的焊接接頭，因而低碳鋼焊接性優(yōu)良，是焊接性最好的金屬材料。2.低碳鋼焊接工藝（1）焊接方法和焊接材料低碳鋼幾乎可采用所有的焊接方法來進行焊接，并都能保證焊接接頭的良好質量。

常用的低碳鋼焊接材料的選擇

常用的低碳鋼焊接材料的選擇（續(xù)）（2）預熱、焊后熱處理低碳鋼焊接過程中一般不需要采取預熱、焊后熱處理等工藝措施，但當焊件較厚或剛度很大或低溫條件下焊接時，可能要采取預熱、焊后熱處理等措施。例如鍋爐汽包，即使Q245R（20g）等焊接性良好的低碳鋼，由于板厚較大，仍要進行600～650℃的焊后熱處理。為了細化晶粒，電渣焊接頭焊后必須正火或正火加回火處理。低碳鋼焊前預熱溫度低碳鋼低溫條件下的預熱溫度二、中碳鋼的焊接1.中碳鋼的焊接性中碳鋼的含碳量在0.25%～0.6%之間，當含碳量處于下限附近時，焊接性良好。隨著含碳量的增加，焊接性逐漸變差。焊接時會出現(xiàn)以下兩個問題：（1）焊縫金屬易產(chǎn)生熱裂紋中碳鋼含碳量較高，凝固溫度區(qū)間較大，偏析現(xiàn)象較嚴重，在凝固收縮應力的作用下，易沿液態(tài)晶界處開裂，產(chǎn)生熱裂紋。（2）熱影響區(qū)易產(chǎn)生冷裂紋中碳鋼焊接時，在熱影響區(qū)易產(chǎn)生塑性很低的淬硬組織（馬氏體），含碳量越高，淬硬傾向越大。當板材較厚、剛度較大時，在熱影響區(qū)容易產(chǎn)生冷裂紋。當焊縫金屬的含碳量較高時，也有產(chǎn)生冷裂紋的可能。2.中碳鋼焊接工藝（1）焊接方法及焊接材料中碳鋼的焊接方法有焊條電弧焊、CO2焊及MAG焊等。焊條電弧焊時盡量采用抗裂性能較好的堿性焊條。當焊縫金屬與母材不要求等強度時，可選用強度低一級的焊條，如E4315、E4316。當對焊縫金屬強度要求較高時，可采用E5015、E6015-D1等堿性焊條。

中碳鋼焊接的焊條選用特殊情況下，也可采用鉻鎳不銹鋼焊條焊接或焊補中碳鋼。這時不需預熱，也不容易產(chǎn)生近縫區(qū)冷裂紋。用來焊接中碳鋼的鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條有E308-15（A107）、E309-16（A302）、E309-15（A307）、E310-16（A402）、E310-15（A407）等。中碳鋼采用CO2焊及MAG焊時，可選用ER49-1、ER50-6等焊絲。（2）焊接工藝措施1）中碳鋼焊接時，為了限制焊縫中的含碳量，減少熔合比，一般開U形、V形坡口，但盡量開成U形。2）大多數(shù)情況下，中碳鋼焊接需要預熱、控制道間溫度及焊后熱處理。中碳鋼的預熱溫度、道間溫度及焊后熱處理溫度見表。對含碳量高或厚度和剛度很大時，可將預熱溫度提高到250～400℃。

中碳鋼預熱、道間及焊后熱處理溫度中碳鋼的預熱溫度也可通過下列經(jīng)驗公式來確定：To＝550（C-0.12）+0.4δ式中To——預熱溫度（℃）；

C——所焊母材的碳的質量分數(shù)（％）；

δ——鋼板厚度（mm）。如果焊后不能進行消除應力熱處理，也要進行后熱，即采取保溫、緩冷措施，使擴散氫逸出，以減少裂紋產(chǎn)生。3）焊后錘擊焊縫，以減少焊接殘余應力，細化晶粒。4）多層焊第一層焊縫應盡量采用小電流、慢焊速，以減少熔合比，防止熱裂紋。5）焊后盡可能緩冷，焊件焊后可放在石棉灰中或放在爐中緩冷。三、Q245R（20g）鋼制蒸汽鍋爐鍋筒的焊接蒸汽鍋爐鍋筒的工作條件是：工作壓力為2.5MPa，額定蒸發(fā)量為20t／h，飽和蒸汽溫度為225℃。采用Q245R（20g）鎮(zhèn)靜鋼制造。為了保證焊接質量和提高生產(chǎn)率，縱縫和環(huán)縫均采用直流埋弧焊方法焊接，定位焊采用焊條電弧焊。

鍋筒縱縫、環(huán)縫對接接頭的坡口形式和尺寸1.焊前準備采用刨邊機制作接頭坡口，并對坡口及其兩側各20～30mm范圍的鐵銹、油污等雜質進行清理，使其露出金屬光澤。

產(chǎn)品焊接試板、引弧板和引出板裝配圖2.焊接材料埋弧焊焊劑采用HJ431，焊絲采用5mm的H08MnA；定位焊用焊條采用4mm的E4303（J422）。焊前，焊劑在300℃烘干2h；焊條在150℃烘干2h。經(jīng)烘干的焊劑、焊條放在100℃左右的封閉保溫筒里，隨用隨取。3.焊接參數(shù)由于鍋筒的縱縫和環(huán)縫的鋼板厚度一致、材質相同、坡口尺寸一致，因此焊接時選用相同的焊接參數(shù)。均采用較小的熱輸入進行多層焊，以提高焊接接頭的塑性。

焊接縱、環(huán)縫的焊接參數(shù)4.操作技術施焊縱、環(huán)縫正面第一道焊縫時，背面（指鍋筒外面）加焊劑墊，要求縱縫的焊劑墊在焊縫整個長度上都與焊件緊密貼合，且壓力均勻，以防止液態(tài)金屬下淌。焊完正面焊縫以后