碳素钢的焊接ppt课件

Q235钢焊接工艺1.材料简介Q235是一种普通碳素结构钢，其屈服强度约为235MPa，随着材质厚度的增加屈服值减小。

由于Q235钢含碳量适中，因此其综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能有较好的配合，用途最为广泛，大量应用于建筑及工程结构，以及一些对性能要求不太高的机械零件。

2.焊接特点Q235的碳和其他合金元素含量较低，其塑性、韧性好，一般无淬硬倾向，不易产生焊接裂纹等倾向，焊接性能优良。

Q235焊接时，一般不需要预热和焊后热处理等特殊的工艺措施，也不需选用复杂和特殊的设备。

对焊接电源没有特殊要求，一般的交、直流弧焊机都可以焊接。

在实际生产中，根据工件的不同加工要求，可选择手工电弧焊、CO2气体保护焊、埋弧焊等焊接方法。

3. 手工电弧焊手工电弧焊是一种基本的焊接方法，其设备简单，操作方便、灵活，应用较为广泛。

3.1 焊材选择Q235是普通碳素结构钢，当作为一般结构焊接时，可搭配E43系列焊条使用，一般多使用E4303焊条。

当其作为动载荷或是复杂的厚板结构时，一般选用E4315、E4316、E5015、E5016焊条。

其化学成分及力学性能见表3.1.1。

焊条在使用前需进行烘干处理。

表3.1.1 焊条化学成分及力学性能3.2 焊前准备焊接前，焊件按工艺要求选择坡口形式，开坡口并清除坡口、焊件对接面及周围的锈蚀、油污等有害物质，避免产生焊接缺陷。

同时也要保证焊条的表面清洁、无污物。

当环境温度低于0℃，或者焊件较厚时，一般在100-150℃下预热。

3.3 焊接工艺参数手工电弧焊一般分为平焊、横焊、立焊、仰焊四种形式。

焊接电流的选择主要取决于焊条直径和焊缝位置，其次是焊件厚度、接头类型、焊道层次等。

而电弧电压主要由电弧长度来决定。

因此，电弧长度要适中，以保证电弧燃烧稳定，防止出现咬边、未焊透、外观成型不良等缺陷。

在焊接过程中，焊接速度要适当，既要保证焊透、融合良好，又要保证不烧穿。

对于厚度较大的焊件需采用多层焊。

1、碳钢的焊接按照含碳量碳钢分为：低碳钢（C≤0.3%）、中碳钢（C=0.3%-0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）三类，不同的碳钢具有不同的焊接特点。

（1）低碳钢的焊接①低碳钢的焊接特点低碳钢中的C、Mn、Si等元素含量少，通常情况下不会因为焊接产生严重的硬化组织或淬火组织。

低碳钢的焊接性能优良，一般不需要预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织。

焊接完成以后，形成的焊接接头的塑性和冲击韧性较高。

②低碳钢焊接材料的选用a.焊条焊接低碳钢时，大多使用E43XX系列的焊条，因为低碳钢结构通常使用GB700-88的Q235牌号钢材制造，这类钢材的抗拉强度平均值为417.5MPa（42.5kgf／mm2），而E43 X X系列焊条熔敷金属的抗拉强度不小于420MPa（43kgf／mm2），在力学性能上正好与之匹配。

b.埋弧焊焊丝和焊剂低碳钢埋弧焊一般选用实心焊丝H08A或H08E，它们与高锰高硅低氟熔炼焊剂HJ430、HJ431、HJ433或HJ434配合，应用甚广。

焊接时，焊剂中的MnO和SiO2在高温下与铁反应，Mn与Si得以还原，。

熔池冷却时，Mn和Si既成为脱氧剂，使焊缝脱氧，同时又可有足够数量余留下来，成为合金剂，保证焊缝力学性能。

c.气体保护焊焊丝碳钢实心焊丝主要由CO2气体保护，且主要配合50公斤级母材，其型号为ER49-1（牌号MG-49-l，即过去的H08Mn2SiA），强度稍低。

d.电渣焊焊丝和焊剂电渣焊熔池温度比埋弧焊低，焊接过程中焊剂更新量又少，所以焊剂的Si、Mn还原作用也弱。

低碳钢电渣焊时，如果仍按埋弧焊选用H08A、H08E焊丝与高锰高硅低氟焊剂配合，则焊缝得不到足够数量的Si和Mn，特别是母材和焊丝中原有的Mn还会烧损。

另一方面，Mn的过渡量与焊剂碱度有关，碱度愈大，过渡量也愈大。

为此，低碳钢电渣焊时，往往选用中锰高硅中氟熔炼焊剂HJ360与H10Mn2或H10MnSi焊丝配合。

碳钢的焊接性碳素钢的焊接性随含碳量增加而恶化，因为含碳量较高的钢从焊接温度快速冷却下容易被淬硬。

被淬硬的焊缝和热影响区因其塑性下降，在焊接应力容易产生裂纹。

碳素钢被淬硬主要是在马氏体组织形成而引起，马氏体的数量受冷却速度影响，非常快的冷却速度可以产生100%的马氏体，从而可达到最高硬度。

因此，焊接含砚较高的碳素钢时，就应当注意减缓冷却速度，使马氏体的数量减至最少。

焊接的冷却速度受焊接热输入、母材板厚和环境温度的影响。

厚板或在低温条件下焊接，其冷却速度加快；预热或加大焊接线能量，可以降低冷却速度，减少裂纹产生。

碳素钢的碳含量增加到约0.15%以上时，对氢致裂纹尤其敏感。

因此，焊接碳含量高于0.15%的碳素钢时，须注意减少氢的来源。

例如大气中的水分，焊前对待焊部位及附近须清除油污、铁锈等。

手弧焊时宜选用低氢焊条，在其它焊接方法中应制造低氢环境，以减少焊缝周围环境中的氢含量。

焊接碳素钢时产生裂纹的力学原因是结构的拘束力和不均衡的热应力。

即使是不易淬硬的低碳钢，在受拘束力条件下采用了不正确的焊接程序，也会因这些应力过大而产生裂纹。

总之，对碳素钢的焊接，应针对其碳含量不同而采取相应的工艺措施。

当含碳较低时，如低碳钢，应着重注意防止结构拘束应力和不均衡的热应力所引起的裂纹；当含碳量较高时，如高碳钢，除了防止因这些因为应力所引起的裂纹外，还要特别注意防止因淬硬而引起的裂纹。

低碳钢的焊接焊接特点低碳钢的含碳量低（W0.25%）,其它合金元素含量较少，故是焊接性最好的钢种。

采用通常的焊接方法后，接头中不会产生淬硬组织或冷裂纹。

只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。

用电弧焊焊接低碳钢时，为了提高焊缝金属的塑性、韧性、和抗裂性能，通常都是使焊缝金属的碳含量低于母材，依靠提高焊缝中的硅、锰含量和电弧所具有较高的冷却来达到与母材等强度。

因此，焊缝金属会随着冷却速度的增加，其强度会提高，而塑性和韧性会下降。

当厚板单层角焊缝时，焊角尺寸不宜过小；多层焊时，应尽量连续施焊；焊补表面缺陷时，焊缝应具有一定的尺寸，焊缝长度不得过短，必要时应采用100-150℃ 的局部预热。

3.3.2 碳素钢和低合金结构钢的焊接碳素钢焊接性的好坏，主要表现在产生裂纹和气孔的难易程度。

钢的化学成分，特别是碳的质量分数，决定了钢材的焊接性。

1.碳素钢的焊接碳钢的焊接性随着钢中碳的质量分数的增大，焊接性逐渐变差。

1)低碳钢的焊接(1)低碳钢的焊接特点低碳钢在碳的质量分数<0.25%时，强度不高，塑性好，具有优良的焊接性，几乎能用各种工艺方法进行焊接，不需要采用特殊工艺措施即可获得优质焊接接头。

低碳钢焊接通常不需要焊前预热，只是在环境温度较低或结构刚性过大时，才需考虑预热。

(2)低碳钢常用的焊接方法和焊接材料①手工电弧焊焊条的选择是根据低碳钢的强度等级选用相应强度等级的结构钢焊条，并考虑结构的工作条件选用酸性或碱性焊条。

表3-3 常用低碳钢焊接的焊条选择埋弧焊焊接Q235，15，20，20g钢时，可采用H08A，H08MnA等焊丝和焊剂431或焊剂430。

③CO2气体保护焊CO2气体保护焊焊丝可采用H08MnSi，H08Mn2SiA或H08Mn2SiA等，而H08Mn2SiA 应用最广。

④电渣焊电渣焊焊丝为H10MnSiA，H10Mn2A，H10Mn2MoA等及焊剂360。

2)中碳钢的焊接(1)中碳钢的焊接特点中碳钢的碳的质量分数在0.25%～0.6%之间，其强度较高，但焊接性比低碳钢差，焊缝中易产生热裂纹，热影响区易产生淬硬组织甚至产生冷裂。

(2)中碳钢的焊接工艺焊接中碳钢常采用手工电弧焊和气焊，尽量选用抗裂性能好的低氢型焊条，如J506，J606等。

特殊情况下可采用铬镍不锈钢焊条，但成本高。

焊接时，应对焊件预热，以减慢焊接接头的冷却速度，达到降低淬硬倾向和焊接应力的目的。

焊后也可进行调质热处理，改善接头性能，也可趁热(800～850℃)来锤击焊缝，减少应力结构，提高力学性能。

3)高碳钢高碳钢的碳的质量分数大于0.6%时，其焊接性差，一般仅用手工电弧焊和气焊对其进行补焊。

为防止焊缝裂纹，应合理选用焊条，焊前应对工件进行退火处理。

复习提问：1.铁碳合金的分类和组织。

2.铁碳合金相图的应用。

引入新课:讲授新课：§3-4 碳素钢碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金，它是指含碳量大于0.0218%而小于2.11%，且冶炼时不特意加入合金元素的的铁碳合金。

它资源丰富、容易冶炼，价格便宜，具有较好的力学性能和优良的工艺性能，应用广泛。

一、钢中常存元素及其对钢的性能的影响钢中除铁以外的主要元素是碳，此外还含有一些常存元素，主要是硅、锰、硫、磷。

它们对钢的性能也具有一定的影响。

１、硅的影响来源：生铁和脱氧剂影响：①残余硅能溶于铁素体，使铁素体强化，提高钢的强度和硬度。

②使钢的液态流动性变好，有利于铸造成型。

含量：硅作为常存元素，其含量一般不超过0.5%。

2．锰的影响来源：生铁和脱氧剂。

影响：①它能与钢中的硫化合成硫化锰，从而减轻硫的危害作用。

②残余的锰大部分能溶于铁素体，提高钢的强度和硬度。

含量：一般小于1%。

3．硫的影响来源：生铁和燃料。

影响：对钢的危害很大。

①它不溶于铁，而以FeS的形式存在，FeS与Fe形成低溶点（985℃）的共晶体，在钢件进行锻造、轧制等热加工时，削弱钢内部分子之间的结合力，导致开裂。

称为“热脆”。

②硫还会使钢的强度和韧性降低。

③硫与锰化合成硫化锰，起断屑的作用，可改善切削性。

含量：应严格控制，一般应小于0.050%4、磷的影响来源：生铁。

影响：①能全部溶于铁素体，提高钢的强度和硬度；②使钢在低于100℃时的塑性和韧性急剧下降，这种现象称为“冷脆”。

含磷量越高，冷脆越严重；③含量在0.05%—0.15%，使铁素体脆化，可改善切削性。

④磷还会使钢的焊接性能变坏，在焊接时容易产生裂纹。

含量：一般应小于0.045％。

5.其它气体与非金属夹杂物1）氢脆：氢分子—大的气压—白点—氢脆2）氮的时效：来不及逸出的氮，放置一段时间后，以氮化物的形式析出，使钢变脆。

3）氧以氧化物的形式存在于钢中，形成非金属夹杂物，如SiO2、MnO、Al2O3等，降低钢的塑性、冲击韧性和疲劳强度等。

碳素钢及低合金钢焊接工艺标准首先是焊接前的准备工作。

焊接前应对焊缝进行清洁，除去油污、氧化物和其他杂质。

焊接件应进行预热处理，以减轻组织变形和应力。

焊接前还需检查焊接缺陷，并采取必要的措施进行修补。

焊接工艺方面，一般有手工电弧焊、埋弧焊、气焊和等离子焊等多种方法。

不同工艺对焊接件的表面准备和焊接参数要求有所不同。

根据工艺标准，焊缝应根据要求进行预备切割和制备，并注意保证焊接面和母材的干燥。

焊接参数应明确指定，包括焊接电流、电压、焊接速度和焊接剂量等。

焊接过程中的控制要求也十分重要。

焊接中需要控制焊接电流和电压的稳定性，以及焊接速度的一致性。

同时还需要合理选用焊接材料和焊接剂，确保焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能。

焊接后的工艺标准包括焊后退火处理和检验等。

焊接后的焊缝应进行退火处理，以消除焊接过程中的残余应力和改善金属组织。

焊接接头还需要进行各项检验，包括外观检验、尺寸检验、力学性能检验和无损检测等。

根据标准和规范要求，对于不合格的焊接接头，还需要进行相应的修补或改造。

在具体的焊接工艺中，还有一些特殊要求需要注意。

比如，焊接过程中需要注意焊接速度和焊接时的保护气体的流动情况。

对于一些特殊材料，还需要采取特殊的焊接工艺和焊接剂。

此外，焊接工艺中还需要注意对焊接设备和工具的合理使用和维护，以确保焊接质量和安全。

总结起来，碳素钢及低合金钢焊接工艺标准包括焊前准备、焊接工艺、焊接控制和焊后处理等方面的要求。

正确执行这些标准和规范，可以确保焊接接头的质量和安全，提高焊接工艺的可靠性和稳定性。

碳素结构钢焊接概述
首先，预热是焊接过程中一个重要的步骤，通过提高焊缝区域的温度，可以减少焊接引起的冷裂纹。

预热的温度一般根据钢材的碳当量来确定，
通常为400-600摄氏度。

在预热过程中，应确保整个焊缝区域达到相同的
温度，以避免温度差引起的热应力。

接下来是焊接过程，焊接可分为手工焊、半自动焊和自动焊等不同方式。

在焊接过程中，要注意保持合适的焊接电流和电压，以保持合适的热
输入。

焊接时，应注意控制焊接速度和焊接层厚度，以避免焊接引起的凝
固裂纹和热裂纹。

焊接后的碳素结构钢需要进行后续处理以提高焊接接头的性能。

常见
的后续处理方法包括热处理和机械处理。

热处理可以通过回火、正火和淬
火等方法来改善焊接接头的力学性能。

机械处理可以通过锯切、磨削和铣
削等方法来提高焊接接头的尺寸精度和表面质量。

除了上述的焊接概述之外，还有一些与焊接相关的注意事项和技术要点。

首先，焊接时应注意选择合适的焊接材料和焊接电极，以保证焊接接
头的强度和韧性。

其次，焊接过程中应注意防止气孔、夹杂物和缺陷等问
题的产生，可以通过合适的焊接工艺参数和焊接保护气体来减少这些问题。

此外，还应注意用于焊接的设备和工具的选择和维护，以确保焊接作业的
安全和质量。

总之，碳素结构钢的焊接是一项重要的工艺，在不同的应用领域中具
有广泛的应用。

通过合适的焊接工艺参数和焊接工艺控制，可以实现焊接
接头的高强度和良好的韧性。

然而，在实际的焊接过程中，仍然需要根据
具体的材料和焊接要求来选择合适的焊接方法和焊接工艺控制参数。