1  什么是焊接性？試述碳鋼的焊接性。

焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成按規定設計要求的構件，并滿足預定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、構件類型及使用要求四個因素的影響。

碳鋼是以鐵元素為基礎的，鐵碳合金，碳為合金元素，其碳的質量分數不超過1%，此外，錳的質量分數不超過1.2%，硅的質量分數不超過0.5%，后兩者皆不作為合金元素。其它元素如Ni、Cr、Cu等均控制在殘余量的限度以內，更不作為合金元素。雜質元素如S、P、O、N等，根據鋼材品種和等級的不同，均有嚴格限制。因此，碳(tan)鋼的焊接(jie)性(xing)(xing)主要取決于含碳(tan)量，隨(sui)著含碳(tan)量的增加(jia)，焊接(jie)性(xing)(xing)逐漸變差(cha)，其(qi)中以低碳(tan)鋼的焊接(jie)性(xing)(xing)好，見表1。

表1  碳鋼焊(han)接(jie)性與含(han)碳量的關系

2  什么是碳(tan)當(dang)(dang)量？碳(tan)鋼的碳(tan)當(dang)(dang)量如何計算？

把鋼(gang)(gang)中合金元素（包括碳）的(de)含量按(an)其(qi)作用換自成(cheng)碳的(de)相(xiang)當含量，稱為該種(zhong)鋼(gang)(gang)材的(de)碳當量，可作為評定鋼(gang)(gang)材焊接(jie)性的(de)一種(zhong)參考(kao)指標。

碳(tan)鋼中的元素除C外，主要是(shi)Mn和(he)Si，它們的含量(liang)(liang)增加，焊接性變差，但其作用不(bu)及碳(tan)強烈。焊接學會推薦的碳(tan)當(dang)量(liang)(liang)公式為

隨著碳當量值的增加，鋼材的焊接性會變差。當CE值大于0.4%～0.6%時，冷裂紋的敏感性將增大，焊接時需要采取預熱、后熱及用低氫型焊接材料施焊等一系列工藝措施。

3  利用碳當量值評價鋼材焊接性有何局限性？

碳當量(liang)值只能在范(fan)圍內(nei)，對鋼材概括地、相對地評價其(qi)焊接性，這(zhe)是因(yin)為：

1）如果兩種(zhong)鋼材的碳(tan)當量(liang)值相等，但是含碳(tan)量(liang)不等，含碳(tan)量(liang)較(jiao)(jiao)高的鋼材在施焊(han)過(guo)程中(zhong)容易產生淬硬組織，其(qi)裂(lie)紋傾向顯然比含碳(tan)量(liang)較(jiao)(jiao)低的鋼材來得(de)大(da)，焊(han)接性較(jiao)(jiao)差。因此，當鋼材的碳(tan)當量(liang)值相等時，不能看(kan)成(cheng)焊(han)接性就完(wan)全相同。

2）碳當量計(ji)算值(zhi)只表達了化學成分對焊(han)接(jie)性的(de)影響，沒有(you)考(kao)慮到(dao)冷(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)不(bu)(bu)同，可以得到(dao)不(bu)(bu)同的(de)組織，冷(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)快(kuai)時，容易(yi)產(chan)生淬硬(ying)組織，焊(han)接(jie)性就會變(bian)差。

3）影響焊縫金屬組織從而影響焊接性的因素，除了化學成分和冷卻速度外，還有焊接循環中的最高加熱溫度和在高溫停留時間等參數，在碳當量值計算公式中均沒有表示出來。

因此，碳當(dang)量值的計算公式只能(neng)在(zai)鋼種(zhong)范圍內，概括地、相對地評價鋼材的焊接性，不能(neng)作為準確的評定(ding)指標(biao)。

4  試述低碳鋼的焊接性。

由于低碳鋼含碳量低，錳、硅含量也少，所以，通常情況下不會因焊接而產生嚴重硬化組織或淬火組織。低碳鋼焊后的接頭塑性和沖擊韌度良好，焊接時，一般不需預熱、控制層間溫度和后熱，焊后也不必采用熱處理改善組織，整個焊接過程不必采取特殊的工藝措施，焊接性優良。

但在少數情況下(xia)，焊(han)接時也會出現困(kun)難：

1）采(cai)用(yong)舊(jiu)冶煉方法生(sheng)產的轉(zhuan)爐鋼(gang)含氮量(liang)高，雜質含量(liang)多，從而冷(leng)脆性大，時效敏感性增(zeng)加，焊接(jie)接(jie)頭(tou)質量(liang)降(jiang)低，焊接(jie)性變差。

2）沸騰鋼脫氧不完全(quan)，含(han)氧量較高，P等雜質分布不均，局(ju)部地區含(han)量會(hui)超標(biao)，時效敏(min)感性及(ji)冷脆敏(min)感性大(da)，熱裂(lie)紋傾向也增大(da)。

3）采(cai)用(yong)質量不符合要求的(de)焊(han)(han)條，使焊(han)(han)縫(feng)金屬中的(de)碳、硫含(han)(han)量過(guo)(guo)高，會導致產生(sheng)裂紋。如某(mou)廠采(cai)用(yong)酸性焊(han)(han)條焊(han)(han)接Q235－A鋼時(shi)，因焊(han)(han)條藥皮中錳鐵(tie)的(de)含(han)(han)碳量過(guo)(guo)高，會引起焊(han)(han)縫(feng)產生(sheng)熱裂紋。

4）某些焊接方法會降低低碳鋼焊接接頭的質量。如電渣焊，由于線能量大，會使焊接熱影響區的粗晶區晶粒長得十分粗大，引起沖擊韌度的嚴重下降，焊后必需進行細化晶粒的正火處理，以提高沖擊韌度。

總之，低碳鋼是屬于焊接(jie)性好、容易焊接(jie)的鋼種，所有焊接方(fang)法都能適(shi)用于低碳鋼的焊接。

5  低(di)碳鋼(gang)焊接時(shi)，如何正(zheng)確(que)地選用焊接材料？

⑴手弧焊(han)(han)焊(han)(han)條的(de)選用  常用低碳鋼Q235的(de)抗(kang)拉(la)強度平均(jun)值為417.5MPa，根據(ju)等(deng)強度原則，與之(zhi)匹配的(de)焊(han)(han)條應為E43系列。幾種不同鋼號的(de)低碳鋼手弧焊(han)(han)時焊(han)(han)條的(de)選用，見(jian)表2。

表2  低(di)碳鋼手弧焊時焊條的選用(yong)

注：表中括弧內的焊條(tiao)型號表示(shi)可(ke)以代用。

⑵埋弧焊焊絲(si)和(he)焊劑的匹配(pei)選用  低(di)碳鋼埋弧焊時(shi)焊絲(si)和(he)焊劑的匹配(pei)選用，見表3。

表3  低碳鋼埋弧焊(han)焊(han)絲與焊(han)劑的匹配選用(yong)

⑶CO2焊(han)絲的選(xuan)用  實芯焊(han)絲選(xuan)用牌號為H08Mn2Si和H08Mn2SiA兩(liang)種，焊(han)后熔敷(fu)金屬強度偏高。藥芯焊(han)絲選(xuan)用牌號為YJ502-1、YJ506-2、YJ506-3、YJ506-4。

⑷電渣焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)絲(si)和(he)焊(han)(han)(han)(han)劑的匹(pi)配(pei)選用(yong)  電渣焊(han)(han)(han)(han)熔池溫度比埋弧焊(han)(han)(han)(han)低，所以焊(han)(han)(han)(han)劑中的硅、錳還原作用(yong)弱(ruo)，應選用(yong)含錳、含硅量(liang)較高(gao)的焊(han)(han)(han)(han)絲(si)。常選用(yong)H10Mn2、H10MnSi焊(han)(han)(han)(han)絲(si)配(pei)合(he)焊(han)(han)(han)(han)劑HJ360或(huo)H10MnSi焊(han)(han)(han)(han)絲(si)配(pei)合(he)焊(han)(han)(han)(han)劑HJ431。

6  低碳(tan)鋼(gang)在低溫下如何施焊？

嚴冬(dong)條件下焊(han)接低碳鋼結構時，由于焊(han)接接頭(tou)的冷(leng)卻(que)速度快(kuai)，使裂(lie)紋(wen)傾(qing)向增大，特別是厚(hou)大結構的焊(han)縫容易開(kai)裂(lie)，為此必需采取如下工藝措施：

1）焊前預熱，焊接過程中(zhong)嚴(yan)格保持層間溫(wen)度(du)不應低(di)于預熱溫(wen)度(du)。

2）采用低氫或超(chao)低氫焊接材料。

3）定位(wei)焊(han)時加(jia)(jia)大焊(han)接電流，減慢焊(han)接速(su)度(du)，適當增(zeng)加(jia)(jia)定位(wei)焊(han)縫的(de)截面積和(he)長度(du)，必要時進行預(yu)熱。

4）整條焊(han)(han)縫應盡量(liang)連續焊(han)(han)完，避免中斷。

5）不應坡口(kou)面以外的(de)母(mu)材上進行引弧(hu)(hu)，熄(xi)弧(hu)(hu)時需填滿弧(hu)(hu)坑。

6）盡可能不在低溫條件下(xia)進行(xing)彎板、矯正和裝(zhuang)配焊件。

各種金屬結構低溫(wen)焊(han)接時(shi)的(de)預熱溫(wen)度見(jian)表(biao)4。管道、壓力容器(qi)低溫(wen)焊(han)接時(shi)的(de)預熱溫(wen)度見(jian)表(biao)5。

表4  低(di)(di)碳鋼金屬結構(gou)低(di)(di)溫焊接的預熱溫度

表5  低(di)碳(tan)鋼(gang)管道(dao)、壓力(li)容器(qi)低(di)溫焊接(jie)的(de)預(yu)熱溫度