El acero con alto contenido de carbono se refiere al acero al carbono con un w(C) superior al 0,6%.Tiene una mayor tendencia a endurecerse que el acero de medio carbono y a formar martensita con alto contenido de carbono, que es más sensible a la formación de grietas en frío.Al mismo tiempo, la estructura de martensita formada en la zona afectada por el calor de la soldadura es dura y quebradiza, lo que provoca que la plasticidad y tenacidad de la unión se reduzcan considerablemente.Por lo tanto, la soldabilidad del acero con alto contenido de carbono es bastante pobre y se deben adoptar procesos de soldadura especiales para garantizar el rendimiento de la unión..Por lo tanto, generalmente rara vez se usa en estructuras soldadas.El acero con alto contenido de carbono se utiliza principalmente para piezas de máquinas que requieren alta dureza y resistencia al desgaste, como ejes giratorios, engranajes grandes y acoplamientos [1].Para ahorrar acero y simplificar la tecnología de procesamiento, estas piezas de máquinas a menudo se combinan con estructuras soldadas.En la fabricación de maquinaria pesada, también se encuentran problemas de soldadura de componentes de acero con alto contenido de carbono.Al formular el proceso de soldadura para piezas soldadas de acero con alto contenido de carbono, se deben analizar exhaustivamente varios posibles defectos de soldadura y se deben tomar las medidas correspondientes en el proceso de soldadura.
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1 Soldabilidad del acero con alto contenido de carbono.
1.1 Método de soldadura
El acero con alto contenido de carbono se utiliza principalmente para estructuras con alta dureza y alta resistencia al desgaste, por lo que los principales métodos de soldadura son la soldadura por arco con electrodo, la soldadura fuerte y la soldadura por arco sumergido.
1.2 Materiales de soldadura
La soldadura de acero con alto contenido de carbono generalmente no requiere la misma resistencia entre la unión y el metal base.Cuando se suelda con arco, generalmente se utilizan electrodos con bajo contenido de hidrógeno con una fuerte capacidad de eliminación de azufre, bajo contenido de hidrógeno difusible en el metal depositado y buena tenacidad.Cuando se requiere que la resistencia del metal de soldadura y del metal base sea igual, se debe seleccionar una varilla de soldadura con bajo contenido de hidrógeno del grado correspondiente;cuando no se requiere la resistencia del metal de soldadura y del metal base, se debe seleccionar una varilla de soldadura con bajo contenido de hidrógeno con un nivel de resistencia inferior al del metal base.Recuerde No se pueden seleccionar varillas de soldadura con un nivel de resistencia superior al del metal base.Si no se permite precalentar el metal base durante la soldadura, para evitar grietas en frío en la zona afectada por el calor, se pueden usar electrodos de acero inoxidable austenítico para obtener una estructura austenítica con buena plasticidad y fuerte resistencia a las grietas.
1.3 Preparación del bisel
Para limitar la fracción de masa de carbono en el metal de soldadura, se debe reducir la relación de fusión, por lo que generalmente se usan ranuras en forma de U o de V durante la soldadura, y se debe prestar atención a la limpieza de la ranura y las manchas de aceite. óxido, etc. dentro de 20 mm en ambos lados de la ranura.
1.4 Precalentamiento
Al soldar con electrodos de acero estructural, se debe precalentar antes de soldar y la temperatura de precalentamiento se controla entre 250 °C y 350 °C.
1.5 Procesamiento de capas intermedias
Cuando se sueldan múltiples capas y múltiples pasadas, se utiliza un electrodo de pequeño diámetro y baja corriente para la primera pasada.Generalmente, la pieza de trabajo se coloca en una soldadura semivertical o la varilla de soldadura se utiliza para oscilar lateralmente, de modo que toda la zona afectada por el calor del metal base se calienta en un corto tiempo para obtener efectos de precalentamiento y preservación del calor.
1.6 Tratamiento térmico post-soldadura
Inmediatamente después de la soldadura, la pieza de trabajo se coloca en un horno de calentamiento y se mantiene a 650 °C para el recocido con alivio de tensiones [3].
2 Defectos de soldadura de acero con alto contenido de carbono y medidas preventivas.
Debido a que el acero con alto contenido de carbono tiene una fuerte tendencia a endurecerse, es probable que se produzcan grietas en caliente y en frío durante la soldadura.
2.1 Medidas preventivas para grietas térmicas
1) Controlar la composición química de la soldadura, controlar estrictamente el contenido de azufre y fósforo y aumentar adecuadamente el contenido de manganeso para mejorar la estructura de la soldadura y reducir la segregación.
2) Controle la forma de la sección transversal de la soldadura y aumente ligeramente la relación ancho-profundidad para evitar la segregación en el centro de la soldadura.
3) Para soldaduras rígidas, se deben seleccionar los parámetros de soldadura apropiados, la secuencia y dirección de soldadura apropiadas.
4) Si es necesario, tome medidas de precalentamiento y enfriamiento lento para evitar la aparición de grietas térmicas.
5) Aumentar la alcalinidad de la varilla o fundente de soldadura para reducir el contenido de impurezas en la soldadura y mejorar el grado de segregación.
2.2 Medidas preventivas para las grietas por frío[4]
1) El precalentamiento antes de soldar y el enfriamiento lento después de soldar no solo pueden reducir la dureza y fragilidad de la zona afectada por el calor, sino que también aceleran la difusión hacia afuera del hidrógeno en la soldadura.
2) Elija las medidas de soldadura adecuadas.
3) Adoptar secuencias apropiadas de ensamblaje y soldadura para reducir la tensión de restricción de la unión soldada y mejorar el estado de tensión de la soldadura.
4) Elija materiales de soldadura adecuados, seque los electrodos y el fundente antes de soldar y manténgalos listos para su uso.
5) Antes de soldar, se deben eliminar cuidadosamente el agua, el óxido y otros contaminantes de la superficie metálica básica alrededor de la ranura para reducir el contenido de hidrógeno difusible en la soldadura.
6) El tratamiento de deshidrogenación debe realizarse inmediatamente antes de soldar para permitir que el hidrógeno escape completamente de la junta soldada.
7) El tratamiento de recocido para aliviar tensiones debe realizarse inmediatamente después de la soldadura para promover la difusión hacia afuera del hidrógeno en la soldadura.
3 Conclusión
Debido al alto contenido de carbono, la alta templabilidad y la mala soldabilidad del acero con alto contenido de carbono, es fácil producir estructuras de martensita con alto contenido de carbono y grietas de soldadura durante la soldadura.Por lo tanto, al soldar acero con alto contenido de carbono, el proceso de soldadura debe seleccionarse razonablemente.Y tomar las medidas correspondientes de manera oportuna para reducir la aparición de grietas en la soldadura y mejorar el rendimiento de las uniones soldadas.
Hora de publicación: 27 de mayo de 2024
