Warum Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt schwieriger zu schweißen ist

Unter Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt versteht man w (C) von mehr als 0,6 % Kohlenstoffstahl, der eine größere Tendenz zur Härtung als Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und die Bildung von Martensit mit hohem Kohlenstoffgehalt aufweist, der empfindlicher auf die Bildung von Kaltrissen reagiert.

Gleichzeitig weist die in der geschweißten Wärmeeinflusszone gebildete Martensitorganisation harte und spröde Eigenschaften auf, was zu einer erheblichen Verringerung der Plastizität und Zähigkeit der Verbindung führt, sodass die Schweißbarkeit von kohlenstoffreichem Stahl ziemlich schlecht ist und muss Verwenden Sie ein spezielles Schweißverfahren, um die Leistung der Verbindung sicherzustellen.

Daher wird es in der Schweißkonstruktion im Allgemeinen selten verwendet.Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird hauptsächlich für Maschinenteile verwendet, die eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit erfordern, wie z. B. Wellen, große Zahnräder und Kupplungen usw. .

Um Stahl einzusparen und den Bearbeitungsprozess zu vereinfachen, werden diese Maschinenteile häufig auch in Schweißkonstruktionen zusammengefasst.Im Schwermaschinenbau kommt es auch zum Schweißen von Bauteilen aus kohlenstoffreichem Stahl.

Bei der Entwicklung des Schweißprozesses von Schweißteilen aus Kohlenstoffstahl sollte eine umfassende Analyse der verschiedenen auftretenden Schweißfehler und der entsprechenden Schweißprozessmaßnahmen durchgeführt werden.

1 Schweißbarkeit von Kohlenstoffstahl

1.1 Schweißmethode

Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt wird hauptsächlich für Strukturen mit hoher Härte und hoher Verschleißfestigkeit verwendet. Daher sind die Hauptschweißverfahren Elektrodenlichtbogenschweißen, Hartlöten und Unterpulverschweißen.

1.2 Schweißmaterial

Beim Schweißen von kohlenstoffreichem Stahl ist im Allgemeinen keine Festigkeit der Verbindung und des Grundmaterials erforderlich.Das Lichtbogenschweißen mit Schweißelektroden wird im Allgemeinen verwendet, um die Schwefelkapazität, den niedrigen Wasserstoffgehalt der Diffusion des abgeschiedenen Metalls und die gute Zähigkeit von Schweißstäben mit niedrigem Wasserstoffgehalt zu entfernen.Bei den Anforderungen an das Schweißgut und den Grundwerkstoff sowie an andere Festigkeitswerte sollte die entsprechende wasserstoffarme Elektrode verwendet werden;Beim Schweißgut und dem Grundwerkstoff sowie bei anderen Festigkeiten sollte die Festigkeitsstufe unterhalb der des Grundmaterials der Elektrode mit niedrigem Wasserstoffgehalt liegen. Denken Sie daran, nicht die Festigkeitsstufe zu wählen, die höher ist als die des Grundmaterials der Elektrode mit hohem Wasserstoffgehalt.Wenn das Grundmaterial beim Schweißen nicht vorgewärmt werden darf, kann zur Vermeidung von Kaltrissen in der Wärmeeinflusszone ein Schweißstab aus austenitischem Edelstahl verwendet werden, um eine gute Plastizität und Rissbeständigkeit der austenitischen Organisation zu erzielen.

1.3 Fasenvorbereitung

Um den Massenanteil von Kohlenstoff im Schweißgut zu begrenzen, sollte das Schmelzverhältnis reduziert werden, daher beim Schweißen generell U- oder V-förmige Fasen verwenden und auf die Fase und die Fase auf beiden Seiten achten 20 mm Entfernung von Öl, Rost und anderen Behandlungen reinigen.

1.4 Vorheizen

Beim Schweißen von Baustahlelektroden muss das Schweißen vorher vorgewärmt werden, wobei die Vorwärmtemperatur auf 250 ℃ bis 350 ℃ eingestellt werden muss.

1.5 Zwischenschichtverarbeitung

Mehrschichtiges Mehrkanalschweißen, das erste Schweißen mit einem Schweißstab mit kleinem Durchmesser, Schweißen mit kleinem Strom.Platzieren Sie das Werkstück im Allgemeinen in einer halbstehenden Schweißposition oder verwenden Sie den seitlichen Schwenk des Schweißstabs, damit die gesamte Wärmeeinflusszone des Grundmaterials in kurzer Zeit erhitzt wird, um eine Vorwärm- und Isolationswirkung zu erzielen.

1.6 Wärmebehandlung nach dem Schweißen

Unmittelbar nach dem Schweißen wird das Werkstück in einen Wärmeofen gelegt und zum Spannungsarmglühen auf 650 °C gehalten.

2 Schweißfehler und vorbeugende Maßnahmen bei Kohlenstoffstählen

Aufgrund des kohlenstoffreichen Stahls ist die Härtungsneigung sehr groß und beim Schweißen kommt es zu Heißrissen und Kaltrissen.

2.1 Vorbeugende Maßnahmen zur thermischen Rissbildung

(1) Kontrolle der chemischen Zusammensetzung der Schweißnaht, strenge Kontrolle des Schwefel- und Phosphorgehalts und ordnungsgemäße Erhöhung der Manganmenge, um die Schweißnahtorganisation zu verbessern und Entmischung zu reduzieren.

2) Kontrollieren Sie die Form des Schweißnahtabschnitts. Das Verhältnis von Breite zu Tiefe sollte etwas größer sein, um eine Abweichung der Schweißnahtmitte zu vermeiden.

(3) Für die starren geschweißten Teile sollten die geeigneten Schweißparameter, die entsprechende Schweißreihenfolge und -richtung ausgewählt werden.

4) Bei Bedarf werden Vorwärm- und langsame Abkühlmaßnahmen ergriffen, um die Entstehung thermischer Risse zu verhindern.

(5) Verbesserung der Alkalität der Elektrode oder des Flussmittels, um den Verunreinigungsgehalt der Schweißnaht zu verringern und den Entmischungsgrad zu verbessern.

2.2 Maßnahmen zur Verhinderung von Kaltrissen 

1) Vorwärmen vor dem Schweißen und langsames Abkühlen nach dem Schweißen verringern nicht nur die Härte und Sprödigkeit der Wärmeeinflusszone, sondern beschleunigen auch die Ausdiffusion von Wasserstoff in der Schweißnaht.

2) Auswahl der geeigneten Schweißmaßnahmen.

3）Eine geeignete Montage- und Schweißreihenfolge anwenden, um die Zwangsspannung der Schweißverbindung zu reduzieren und den Spannungszustand der geschweißten Teile zu verbessern.

4) Wählen Sie geeignete Schweißmaterialien aus, trocknen Sie den Schweißstab und das Flussmittel vor dem Schweißen und halten Sie es während des Schweißens bereit.

5) Vor dem Schweißen sollten Wasser, Rost und anderer Schmutz auf der Grundmetalloberfläche rund um die Fase sorgfältig entfernt werden, um den Gehalt an diffundiertem Wasserstoff in der Schweißnaht zu reduzieren.

6) Die Wasserstoffbehandlung sollte unmittelbar vor dem Schweißen durchgeführt werden, damit der Wasserstoff vollständig aus der Schweißverbindung entweichen kann.

7）Eine Glühbehandlung zum Spannungsabbau sollte unmittelbar nach dem Schweißen durchgeführt werden, um die Diffusion von Wasserstoff in der Schweißnaht nach außen zu fördern