高碳鋼是指w（C）高于0.6％的碳鋼，它比中碳鋼具有更大的淬硬傾向，并形成高碳馬氏體，對冷裂紋的形成更為敏感。

同時，焊接熱影響區(qū)內(nèi)形成的馬氏體組織，性能硬而脆，導(dǎo)致接頭的塑性和韌性大大下降，因此高碳鋼的焊接性相當(dāng)差，必須采取特殊的焊接工藝，才能保證接頭的性能。

因此，在焊接結(jié)構(gòu)中，一般很少采用。高碳鋼主要用于要求高硬度和耐磨性的機(jī)器零部件，如轉(zhuǎn)軸、大型齒輪和聯(lián)軸器等。

節(jié)省鋼材，簡化加工工藝，這些機(jī)器零部件也往往采用焊接結(jié)構(gòu)組合而成。在重型機(jī)器制造中，也會碰到高碳鋼部件的焊接問題。

在制定高碳鋼焊件的焊接工藝時，三源化機(jī)應(yīng)全面分析可能產(chǎn)生的各種焊接缺陷，并采取相應(yīng)的焊接工藝措施。

01

高碳鋼的焊接性

1.1 焊接方法

高碳鋼主要用于高硬度和高耐磨性的結(jié)構(gòu)，所以主要的焊接方法是焊條電弧焊、釬焊和埋弧焊。

1.2 焊接材料高碳鋼焊接一般不要求接頭與母材等強(qiáng)度。

焊條電弧焊時一般選用去硫能力強(qiáng)、熔敷金屬擴(kuò)散氫含量低、韌性較好的低氫型焊條。在要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度時，應(yīng)選用相應(yīng)級別的低氫型焊條；在不要求焊縫金屬與母材等強(qiáng)度時，應(yīng)選用強(qiáng)度級別低于母材的低氫型焊條，切記不能選擇強(qiáng)度級別比母材高的焊條。如果焊接時母材不允許預(yù)熱，為了防止熱影響區(qū)冷裂紋，可選用奧氏體不銹鋼焊條，以獲得塑性好、抗裂紋能力強(qiáng)的奧氏體組織。

1.3 坡口制備為了限制焊縫金屬中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)減少熔合比，所以焊接時一般采用U型或V型坡口，并注意將坡口及坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的油污、鐵銹等處理干凈。

1.4 預(yù)熱采用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接時，焊前必須預(yù)熱，預(yù)熱溫度控制在250℃～350℃。

1.5 層間處理多層多道焊時，第一道焊采用小直徑焊條，小電流焊接。一般將工件置于半立焊或使用焊條橫向擺動，以使整個母材熱影響區(qū)都在短時間內(nèi)受熱，以獲得預(yù)熱和保溫效果。

1.6 焊后熱處理

焊后立即將工件放入加熱爐中，在650℃進(jìn)行保溫進(jìn)行消除應(yīng)力退火。

02

高碳鋼的焊接缺陷及防止措施

由于高碳鋼淬硬傾向很大，在焊接時容易出現(xiàn)熱裂紋和冷裂紋。

2.1 熱裂紋的防止措施

1）控制焊縫的化學(xué)成分，嚴(yán)格控制硫、磷的含量，適當(dāng)提高含錳量，以改善焊縫組織，減少偏析。

2）控制焊縫斷面形狀，寬深比要稍大些，以避免焊縫中心的偏析。

3）對剛性大的焊件，應(yīng)選擇合適的焊接參數(shù)、合適的焊接次序和方向。

4）必要時采取預(yù)熱和緩冷措施，來防止熱裂紋的產(chǎn)生。

5）提高焊條或焊劑的堿度，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善偏析程度。

2.2 冷裂紋的防止措施

1）焊接前預(yù)熱和焊后緩冷，不僅可以降低熱影響區(qū)的硬度和脆性，而且還可以加速焊縫中的氫向外擴(kuò)散。

2）選擇合適的焊接措施。

3）采用合適的裝配和焊接順序，減小焊接接頭的拘束應(yīng)力，改善焊件的應(yīng)力狀態(tài)。

4）選擇合適的焊接材料，焊前要烘干焊條、焊劑，并做到隨取隨用。

5）焊前應(yīng)仔細(xì)清除坡口周圍基本金屬表面的水、銹等污物，以降低焊縫中擴(kuò)散氫的含量。

6）焊前應(yīng)立即進(jìn)行去氫處理，使氫從焊接接頭中充分逸出。

7）焊后應(yīng)立即進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理，促使焊縫中的氫向外擴(kuò)散。