为什么高碳钢较难焊接

高碳钢是指w（C）高于0.6%的碳钢，它比中碳钢有更大的硬化倾向，并形成高碳马氏体，对冷裂纹的形成更敏感。

同时，焊接热影响区形成马氏体组织，硬而脆，导致接头塑性和韧性显着降低，因此高碳钢的焊接性相当差，必须采用特殊的焊接工艺，保证接头的性能。

因此，在焊接结构中，一般很少采用。高碳钢主要用于要求高硬度和耐磨性的机器零件，如轴、大型齿轮和联轴器等。

为了节省钢材并简化加工过程，这些机器零件也经常组合成焊接结构。在重型机械制造中，也会遇到高碳钢部件的焊接。

在制定高碳钢焊件的焊接工艺时，应全面分析可能出现的各种焊接缺陷，并采取相应的焊接工艺措施。

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1 高碳钢的焊接性

1.1 焊接方法

高碳钢主要用于高硬度、高耐磨结构，因此主要的焊接方法有焊条电弧焊、钎焊和埋弧焊。

1.2 焊接材料

高碳钢焊接一般对接头和母材的强度没有要求。电弧焊焊条一般采用去硫能力强、熔敷金属扩散氢含量低、韧性好的低氢型焊条。在焊缝金属及母材等强度要求时，应采用相应级别的低氢焊条；在焊缝金属与母材等强度方面，应选用强度等级低于母材的低氢焊条，切记不要选用强度等级比母材高的焊条。如果焊接时不允许母材预热，为防止热影响区产生冷裂纹，可选用奥氏体不锈钢焊条，以获得塑性和抗裂性良好的奥氏体组织。

1.3 坡口准备

为了限制焊缝金属中碳的质量分数，应降低熔合比，所以焊接时一般采用U型或V型坡口，并注意坡口及两侧坡口。 20mm范围内除油、除锈等处理干净。

1.4 预热

结构钢焊条焊接，焊前必须进行预热，预热温度控制在250℃～350℃。

1.5 层间处理

多层多道焊接，首焊采用小直径焊条，小电流焊接。一般将工件置于半立式焊接或采用焊条横向摆动，以使母材的整个热影响区在短时间内被加热，以获得预热和保温效果。

1.6 焊后热处理

焊接后立即将工件放入加热炉中并保持在650°C的温度下进行去应力退火。

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2 高碳钢焊接缺陷及预防措施

由于高碳钢的加工硬化倾向很大，在焊接时容易产生热裂纹和冷裂纹。

2.1 热裂纹的预防措施

(1)控制焊缝化学成分，严格控制硫、磷含量，适当增加锰量，以改善焊缝组织，减少偏析。

2）控制焊缝断面形状，宽深比应稍大，避免焊缝中心偏离。

(3)对于刚性焊接件，应选择合适的焊接参数、合适的焊接顺序和方向。

4）必要时采取预热和缓冷措施，防止热裂纹的产生。

(5)提高焊条或焊剂的碱度，以降低焊缝杂质含量，改善偏析程度。

2.2 冷裂预防措施 

1）焊前预热、焊后缓冷，不仅降低了热影响区的硬度和脆性，而且加速了焊缝中氢的向外扩散。

2）选择合适的焊接措施。

3）采用合适的装配和焊接顺序，减少焊接接头的约束应力，改善焊接件的应力状态。

4）选择合适的焊接材料，焊前将焊条和焊剂干燥，随用随用。

5）焊前应仔细清除坡口周围母材表面的水、铁锈等污垢，以减少焊缝中扩散氢的含量。

6) 焊接前应立即进行氢处理，使氢能从焊接接头中充分逸出。

7）焊后应立即进行消除应力的退火处理，以促进焊缝中的氢向外扩散