適用于碳鋼的焊接方法很多，如氧乙炔氣焊，各種電弧焊方法，如焊條電弧焊、實(shí)心和藥芯焊絲埋弧焊、實(shí)心和藥芯焊絲C0₂氣體保護(hù)電弧焊、富氬混合氣體(Ar+少量CO₂氣體)保護(hù)電弧焊、自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊、等離子弧焊，非熔化極氬弧焊(TIG焊)和熔化極弧焊(MAG焊)、電渣焊、氣電立焊、電阻焊、摩擦焊、釬焊、熱劑焊，攪拌摩擦焊，高能束焊(如電子束和激光焊)等。幾乎所有焊接方法都可以焊接碳鋼。

本期為大家總結(jié)了高碳鋼的常用焊接方法和焊接工藝分析，希望能夠?qū)Υ蠹以诟咛间摵附舆^程中的焊接工藝制定提供幫助。

高碳鋼的w(C)大于0.60%。有包括高碳結(jié)構(gòu)鋼，還有高碳碳素鋼鑄件和碳索工具鋼。與中碳鋼焊接時(shí)，高碳鋼焊接熱影響區(qū)更易形成硬脆的高碳馬氏體，所以高碳鋼淬硬傾向和冷裂紋敏感性更大。因此這類鋼一般不適合制造焊接結(jié)構(gòu)，主要用于高硬度或耐磨部件、零件和工具即鑄件或工具。但可以利用焊接，對(duì)鑄件或零件進(jìn)行局部修復(fù)。

為了獲得高硬度或耐磨性，高碳鋼零件一般都經(jīng)過熱處理，主要為淬火+回火。因此焊前應(yīng)為退火狀態(tài)，以減少冷裂傾向。焊后再進(jìn)行熱處理，以達(dá)到高硬度和耐磨性。

焊接高碳鋼焊接材料熔敷金屬的碳含量較低。用于焊接高碳鋼時(shí)，熔化的母材使焊縫金屬碳含量明顯增高。此時(shí)，焊縫金屬的淬硬傾向增大，強(qiáng)度升高，塑性降低，冷裂紋敏感性增大。同樣，焊縫中碳增加，增加了S、P偏聚，熱裂紋敏感性也增加。

焊接方法應(yīng)選擇方便易行的小熱輸入的焊接方法。故焊條電弧焊使用較多。

根據(jù)鋼的碳含量、工件設(shè)計(jì)和使用條件，選擇相應(yīng)的焊接材料。焊接材料選用首先是盡可能保證焊縫或熱影響區(qū)不產(chǎn)生冷裂紋，所選用焊接材料首先應(yīng)當(dāng)是低氫型的。高碳鋼強(qiáng)度較高，焊縫金屬要達(dá)到與高強(qiáng)鋼母材等強(qiáng)較困難。對(duì)于接頭強(qiáng)度要求較高時(shí)，可選用E7015-D2(J707、J707Ni)，強(qiáng)度要求不高時(shí)，也可選用E5016(J506)或E5015(J507)等焊條。也可考慮選用強(qiáng)度級(jí)別相近的低合金鋼焊條或其他填充金屬。

為了降低焊接時(shí)的預(yù)熱溫度，甚至不預(yù)熱，必要時(shí)，焊接高碳鋼也可使用鉻鎳型奧氏體不銹鋼焊條，如牌號(hào)為A102、A107、A302、A307，碳含量很高時(shí)，可選用A402和A507。此時(shí)，不銹鋼焊條不必一定是堿性焊條。

焊接時(shí)，應(yīng)盡可能選用小規(guī)格焊條，使用較小的焊接參數(shù)，降低焊接熱輸入。焊接前，嚴(yán)格按焊接材料推薦的烘于溫度進(jìn)行烘培。

高碳鋼一般焊前應(yīng)為退火狀態(tài)。采用結(jié)構(gòu)鋼焊條時(shí)，焊前必須預(yù)熱，一般預(yù)熱溫度為250~350℃以上。焊接過程中，層間溫度不低于預(yù)熱溫度。焊接過程和焊后應(yīng)注意焊件保溫，焊后立即送入爐中，在650℃下保溫，進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

工件厚度、剛度較大時(shí)，應(yīng)采取減少焊接內(nèi)應(yīng)力的措施，如合理安排焊道次序，采用分段倒退焊法、錘擊焊縫等措施。

3.典型高碳鋼焊接

a.鋼軌的焊接

鋼軌皆為高碳鋼。鐵道鋼軌通常要盡可能建成無縫線路。鋼軌的焊接是實(shí)現(xiàn)無縫線路的關(guān)鍵。我國目前主要采用3種焊接方法進(jìn)行鋼軌的鋪設(shè)。

1)氣壓焊

又稱加壓氣焊。利用氧乙炔氣焊火焰，將鋼軌端部待焊處加熱到塑性狀態(tài)，再沿著鋼軌縱向施加壓力，使兩根鋼軌的端部焊接成一體。鋼軌的氣壓焊通常采用特殊的專用焊炬，形狀與鋼軌的截面相適應(yīng)，用多個(gè)噴嘴，將鋼軌端部快速均勻地加熱，然后加壓連接在一起。氣壓焊由于不需用電力，因此更適應(yīng)于缺乏電力的野外現(xiàn)場施工。

2)熱劑焊

20世紀(jì)60年代，我國研制出了鐵道鋼軌熱劑焊，焊接50kg/m鋼軌。熱劑焊設(shè)備簡單，操作方便，易于搬動(dòng)、不需要電力，所以適用于野外施工或焊接聯(lián)合接頭，或用于搶修。但焊接接頭的質(zhì)量低于氣壓焊和電阻焊。

3)電阻焊

近年來，鐵道無縫線路主要采用電阻焊。電阻焊效率高，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高、接頭質(zhì)量優(yōu)良。我國已將電阻焊用于U74的60kg/m鋼軌的電阻焊，效果良好。

b.橋梁斜拉鋼索的焊接

目前，我國正在大規(guī)模建設(shè)斜拉索橋。斜拉鋼索為高碳鋼材料。目前，大量采用(C)0.80%以上的直徑5mm或7mm左右的優(yōu)質(zhì)高碳鋼絲擰絞而成。為了將素鋼拉緊，需要在鋼索端部焊上鋼索端頭。焊接時(shí)，需在較高溫度下預(yù)熱，采用強(qiáng)度級(jí)別比鋼索低的焊條進(jìn)行焊接。焊接時(shí)，保持與預(yù)熱溫度相同的層間溫度，焊后緩冷。