低碳钢和高碳钢有何区别？

我们知道，按化学成分，钢可分为碳素钢和合金钢两大类。今天我们主要来讲讲关于碳素钢是否能被焊接的几种情况。

1、按钢的化学成分可分为

碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢又分为：

①低碳钢，含碳量小于0.25%；

②中碳钢，含碳量为0.25%——0.6%；

③高碳钢，含碳量大于0.6%。

低碳钢（mild steel）为碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其它热处理用于要求耐磨的机械零件。
中碳钢热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用冷轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55（HB538），σb为600——1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件
高碳钢（High Carbon Steel）常称工具钢 , 含碳量从0.60%至1.70%，可以淬火和回火，焊接性能很差。锤、撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头、 丝攻和铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。

2、低碳钢和高碳钢焊接性能的比较

钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成。而其中影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定了它的可焊性。钢中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影响程度一般都比碳小得多。

一般低碳钢焊接性好，一般不需采用特殊的工艺措施，只是在低温、厚板或有较高要求时，才需要用碱性焊条焊接，并适当预热。当低碳钢中碳、硫含量均偏于上限时，除要求采用优质低氢焊条、采取预热和后热等措施外，还应合理选择坡口形式、减少熔合比，以防止热裂纹产生。

中碳钢焊接时有冷裂倾向，含碳量越高，热影响区淬硬倾向越大，冷裂倾向也越大，焊接性越差。随着母材含碳量的增高，也会使焊缝金属的含碳量相应增高，再加上硫的不利影响，容易在焊缝中形成热裂纹。所以，中碳钢焊接应采用抗裂性好的碱性焊条，并采取预热和后热等措施，减小裂纹倾向。

高碳钢的焊接时，由于这种钢的含碳量高，焊接时会产生很大的焊接应力，焊接热影响区的淬硬和冷裂倾向较大，同时焊缝也更易产生热裂纹，高碳钢焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹，所以这类钢焊接性最差，故在一般焊接结构中是不采用的，只用于铸件补焊或堆焊。焊后焊件应进行回火处理，以消除应力，固定组织，防止裂纹和改善焊缝的性能。

3、高碳钢的焊接性

1.焊接方法
高碳钢主要用于高硬度和高耐磨性的结构,所以主要的焊接方法是焊条电弧焊、钎焊和埋弧焊。
2.焊接材料
高碳钢焊接一般不要求接头与母材等强度。焊条电弧焊时一般选用去硫能力强、熔敷金属扩散氢含量低、韧性较好的低氢型焊条。在要求焊缝金属与母材等强度时,应选用相应级别的低氢型焊条;在不要求焊缝金属与母材等强度时,应选用强度级别低于母材的低氢型焊条,切记不能选择强度级别比母材高的焊条。如果焊接时母材不允许预热,为了防止热影响区冷裂纹,可选用奥氏体不锈钢焊条,以获得塑性好、抗裂纹能力强的奥氏体组织。
3.坡口制备
为了限制焊缝金属中碳的质量分数,应减少熔合比,所以焊接时一般采用U型或V型坡口,并注意将坡口及坡口两侧20mm范围内的油污、铁锈等处理干净。
4.预热
采用结构钢焊条焊接时,焊前必须预热,预热温度控制在250℃——350℃。
5.层间处理
多层多道焊时,第一道焊采用小直径焊条,小电流焊接。一般将工件置于半立焊或使用焊条横向摆动,以使整个母材热影响区都在短时间内受热,以获得预热和保温效果。
6.焊后热处理
焊后立即将工件放入加热炉中,在650℃进行保温进行消除应力退火。
4、高碳钢的焊接缺陷及防止措施
由于高碳钢淬硬倾向很大,在焊接时容易出现热裂纹和冷裂纹。

1.热裂纹的防止措施

1)控制焊缝的化学成分,严格控制硫、磷的含量,适当提高含锰量,以改善焊缝组织,减少偏析。

2)控制焊缝断面形状,宽深比要稍大些,以避免焊缝中心的偏析。

3)对刚性大的焊件,应选择合适的焊接参数、合适的焊接次序和方向。

4)必要时采取预热和缓冷措施,来防止热裂纹的产生。

5)提高焊条或焊剂的碱度,以降低焊缝中的杂质含量,改善偏析程度。

2.冷裂纹的防止措施

1)焊接前预热和焊后缓冷,不仅可以降低热影响区的硬度和脆性,而且还可以加速焊缝中的氢向外扩散。

2)选择合适的焊接措施。

3)采用合适的装配和焊接顺序,减小焊接接头的拘束应力,改善焊件的应力状态。

4)选择合适的焊接材料,焊前要烘干焊条、焊剂,并做到随取随用。

5)焊前应仔细清除坡口周围基本金属表面的水、锈等污物,以降低焊缝中扩散氢的含量。

6)焊前应立即进行去氢处理,使氢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,促使焊缝中的氢向外扩散。