电焊工技师论文
（国家职业资格二级）
姓名 尚立军
单位 日照海事学院
20##年10月5日
碳素钢的焊接
姓名：***
单位：日照海事学院
摘要：碳素钢是碳素结构钢与碳素工具钢的总称。碳钢与合金结构钢相比较具有冶炼简单、成本低廉，能满足一般工业使用要求的特点，在建筑、交通及机械工业中被广泛使用。然而，碳素结构钢随着含碳量的增加其焊接性变差。
在实际焊接生产中，经常要遇到各类钢种的焊接问题。由于不同钢种的化学成分、机械性能、使用场合及环境的不同，相应的焊接特点也不同。在焊接前，如果没有完整地了解这些钢种的焊接特点，便无法合理的选择相应的焊接材料及工艺，实现优质焊接的目的。本人参考有关文献结合自己多年经验，现对碳钢的焊接分析如下：
一、碳钢的种类
碳钢品种较多，为便于生产、保管和选用，可将其分类和编号，碳钢的分类方法很多，但常用的有以下几种。
1、按钢中碳的质量分数分类：
1）低碳钢W(C)﹤0.25%
2）中碳钢W(C)﹦0.25%～0.60%
3）高碳钢W(C)﹤0.60%
2、按钢的质量分类：
1)普通碳素钢
钢中的硫和磷含量较多
W(S)≤0.050% W(P)≤0.045%
2）优质碳素钢
钢中的硫和磷含量较低
W(S)≤0.030% W(P)≤0.040%
3）高级优质碳素钢
钢中的硫和磷含量控制较严格
W(S)≤0.030% W(P)≤0.035%
3、按用途分类
1）碳素机构钢
主要用于制造各种工程构件及机械零件
这类钢中碳的质量分数一般＜0.7%
2）碳素工具钢
主要用于制造各种刃具、模具、量具，
这类钢中碳的质量分数一般＞0.7%
实际应用中，对钢的命名往往是几种分类方法结合在一起使用。如优质碳素结构钢，高级优质碳素工具钢。
二、钢的用途
08～25 钢属低碳钢
这类钢强度、硬度不高，但塑性、韧性及焊接性良好。主要用于制作冲压件，焊接结构极强度要求不高的机械零件和渗碳件。如深冲器件，压力容器，小抽。销子。
35～55 钢属中碳
这类钢经调制处理后具有良好的综合力学性能，可应用于机械制造业中受力较大的零件，如齿轮，轴，连杆等。这类钢是机械制造中广泛应用的材料。
60 以上属于高碳钢
这类钢经热处理后具有高的强度以、硬度和一、弹性，但焊接性不好。主要用于制造各类弹性元件及耐磨零件。如螺旋形弹簧、弹簧环和弹簧垫圈、钢丝绳等。
三、碳钢和焊接性
焊接性是指在一定的工艺、材料、结构的情况下，金属材料对于焊接的适应性。并保证合乎质量要求的焊缝，以及能否在使用条件下安全使用的能力。
金属材料的焊接性好、坏主要取决于金属材料的化学成分、结构的复杂程度、刚性大小、焊接方法、焊接材料、焊接规范和所采用的焊接工艺方法。
钢材的焊接性可用碳当量法，即
Cep﹦C+Mn/6+Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15%
当碳当量Cep=0.40%时，钢材的焊接性良好。不需要预热即可焊接；碳当量Cep=0.40~0.60%时，焊接性稍差，需要适当的预热，才能焊接；碳当量Cep>0.60%时，钢材的焊接性不好，需要较高的预热温度和严格控制焊接工艺规程，且焊后还应进行缓慢冷却，否则可能产生裂纹。
由此可见，碳钢的焊接性与钢中含碳量的多少有极大的关系。含碳量越高，钢的焊接性越差。
1、低碳钢的焊接性
低碳钢由于含碳量及合金元素较低，（C<0.25%,Mn<1.0%）强度不高，塑性好，具有优良的焊接性。低碳钢几乎能用各种工艺方法进行焊接，不需要采取特殊的工艺措施即可获取优质的焊接接头。
低碳钢焊缝产生裂纹，气孔的倾向小，只有当母材、焊接材料成分不合格，如C、S、P含量偏高时，焊缝中才可能产生热裂纹。
低碳钢的焊接通常不需要焊前预热，只有在环境温度较低或结构刚性过大时，才考虑预热条件。
低碳钢焊接不需要特殊复杂的设备，对焊接电源没有特殊的要求，交直流均可。
2、中碳钢的焊接性
中碳钢与低碳钢相比较，焊接性能较差。随着含碳量的增加，焊接热影响区开始出现脆英马氏体。含碳量越高，马氏体的硬度和脆性越大，在接头中便容易出现热裂纹。当接头中含有较多的扩散氢时，以及焊件刚度较大和焊条选用不当时，很容易产生冷裂纹。
四、碳钢的焊接材料与焊接工艺
几乎所有的焊接方法都可以焊接碳钢结构，且以手工焊、埋弧焊和CO2汽保焊使用最广，电渣焊主要用来焊接厚大件，钨及氩弧焊仅在薄板或打低焊时才使用。
1、低碳钢的焊接材料及工艺
焊接材料可参考下表：
其中，一般碳钢结构可采用酸性焊条，承受动载或复杂的
厚壁结构及低温使用是采用碱性焊条。
2、中高碳钢的焊接材料与工艺
1）在选择焊接材料时，应从防止焊接裂纹的角度出发，焊接中高碳钢时，应选用杂质含量和扩散氢含量较低的碱性焊条，且根据具体的焊接要求和机械性能来选择相应的焊条牌号。在仅要求实现完整连接而不要求焊缝与母材等强度的场合，可采用含碳和强度均较低塑性较高的J426，J427等焊条，以减少接头刚性，防止焊接裂纹。在要求焊缝与母材等强度的情况下，则采用J507焊条。采用奥氏体不锈钢焊条（如A302，307）来焊接中高碳钢，目的在于利用奥氏体焊缝金属的塑性好，溶氢量大的特点，降低预热温度，甚至不预热也不产生焊接裂纹。
2）焊接中高碳钢时，应采用严格的预热、后热措施，用降低焊接接头冷却速度的方法降低影响区最高强度和焊接应力，使焊缝扩散氢能充分逸出，防止焊接裂纹的出现。焊接预热的高低，取决于母材的碳当量、焊件厚度及采用的焊接材料，母材碳当量越高，预热温度也越高。如下表：
预热时，最好采取整体预热方法。若无法实现，则可采用局部预热方法但预热区宽度应在工件厚度的5倍以上，否则，在预热不当时，会在焊件内产生过大的焊接应力，使接头开裂。多层焊时，焊道层间温度一般不低于焊件的预热温度。
焊接完毕，应立即回火处理，回火温度在600~650℃之间，保温时间按s/25（h）计算，其中S为母材板厚（mm）。如焊后不能马上进行回火处理，应在预热温度以上对焊件进行中间热处理，以降低焊接应力和焊缝扩散氢含量，防止出现焊接裂纹。
焊接中、碳钢时，应采用U型或V型坡口，以减少母材融化量，焊接操作上应做到小电流、低速焊，尤其在焊第一道焊缝时更应如此。焊接工艺上，可采用长焊缝分段跳焊，焊后锤焊缝等措施，以降低焊接应力。
因此，我认为只要掌握住以上几点内容，那么，对碳素钢的焊接问题也就迎刃而解了。
第二篇：电焊工技师试题并答案
电焊工技师试卷（A）
单位： 姓名： 分数：
一、填空（每题4分，共40分）
1、焊条选用原则有等强度原则、同等性能原则和等条件原则三种。
2、铝及铝合金的焊接性特点是易氧化、易产生气孔、易焊穿、热裂纹、接头不等强度。
3、为保证焊透并使铝板不致烧穿或塌陷，焊前可在焊口下面放置垫板。
4、铜的焊接接头的性能一般低于焊件。
5、焊缝金属的伸长率不小于母材规定值的80％。
6、焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。
7、熔化极电弧焊时，焊丝有作为电弧的一个极和向熔池提供填充金属两个作用。
8、焊条（或焊丝）的熔化系数αP表示在1小时内1安电流所能熔化的焊丝金属质量，是表示融化速度快慢的一个参数。
9、焊缝金属的脱硫方法有：元素脱硫和熔渣脱硫两种。
10、焊接接头的试样种类有板形(条形)试样、圆形试样、管接头试样。
二、简述题（每题12分，共60分）
1、什么叫焊缝金属的合金化？其方式有哪些？
答：焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素，通过焊接材料过渡到焊缝金属（堆焊金属）中去，使焊缝金属成分达到所需的要求。
合金化的方式主要有：1）应用合金焊丝；2）应用药芯焊丝或药芯焊条；3）应用合金药皮或陶质焊剂；4）应用合金粉末；5）应用置换反应。
2、如何用氨气检查方法来检查焊接容器的气密性？
答：在受压元件内充入混有1%氨气的压缩空气，将在5%硝酸汞水溶液中浸过的纸条或绷带贴在焊缝外部(也可贴浸过酚酞试剂的白纸条)。如有泄漏，在纸条或绷带的相应位置上将呈现黑色斑纹(用酚酞纸时为红斑点)，这种方法比较准确，效率高，适用于环境温度较低的情况下检查焊缝的致密性。
3、超声波检验与X射线检验灵敏度、判断方法有何区别？
超声波检验能探出直径大于1mm以上的气孔、夹渣。探表面及近表面的缺陷较不灵敏。其判断方法是根据荧光屏上讯号的指示，可判断有无缺陷及其位置和其大致的大小。
X射线检验能检验出尺寸大于焊缝厚度1%∽2%的缺陷。其判断方法是从照相底片上能直接判断缺陷种类、大小和分布；裂纹不如超声波灵敏度高。
4、什么叫焊剂？其作用是什么？
答：埋弧焊时，能够熔化形成熔渣和气体，对熔化金属起保护并进行复杂的冶金反应的一种颗粒状物质叫焊剂。
1）焊接时覆盖焊接区，防止空气中氮氧等有害气体侵入熔池，减慢冷却速度，改善结晶状况及气体逸出条件，从而减少气孔。2）对焊缝金属渗合金，改善焊缝的化学成分和提高力学性能。3）防止焊缝中产生气孔和裂纹。
5、热裂纹产生的原因及防止方法是什么？
答：产生原因：是由于熔池冷却结晶时，受到的拉应力作用，而凝固时，低熔点共晶体形成的液态薄层共同作用的结果。；
防止方法： ①控制焊缝中的有害杂质的含量即碳、硫、磷的含量，减少熔池中底熔点共晶体的形成。②预热：以降低冷却速度，改善应力状况。③采用碱性焊条，因为碱性焊条的熔渣具有较强脱硫、脱磷的能力。④控制焊缝形状，尽量避免得到深而窄的焊缝。⑤采用手弧板，将弧坑引至焊件外面，即使发生弧坑裂纹，也不影响焊件本身。
电焊工技师试卷（B）
单位： 姓名： 分数：
一、填空（每题4分，共40分）
1、铜及铜合金焊接时在焊缝及熔合区易产生热裂纹。
2、焊缝金属由液态转变为固态的凝固过程，即焊缝金属晶体结构的形成过程，称为焊缝金属一次结晶。
3、CO2气体保护焊送丝方式有推丝式、拉丝式、推拉丝式三种。
4、弯曲试验的数值用弯曲角度来度量。
5、基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，共有13个。
6、焊接过程中焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温产生的焊接裂纹叫热裂纹。
7、根据焊接过程中金属所处的状态不同，可以把焊接分为熔焊、压焊和钎焊三类。
8、电弧引燃法可分为接触短路引燃法和高频高压引弧法。
9、气瓶不得“吃光用尽”，应留有0.1～0.2MPa余气。
10、熔焊过程中，熔化的金属颗粒和熔渣向周围飞散的现象叫飞溅。
二、简述题（每题12分，共60分）
1、CO2气体保护焊的特点是什么？飞溅产生的原因是什么？
答：其特点是（1）CO2气体的氧化性；（2）气孔 由于气流的冷却作用，熔池凝固较快，很容易在焊缝中产生气孔。但有利于薄板焊接，焊后变形也小。3）抗冷裂性 由于焊接接头含氢量少，所以CO2气体保护焊具有较高的抗冷裂能力。（4）飞溅
飞溅是二氧化碳气体保护焊的主要缺点。产生飞溅的原因有以下几个方面：1）由CO气体造成的飞溅；2）斑点压力引起的飞溅；3）短路时引起的飞溅。
2、钢与铜及其合金焊接时，如何保证接头具有良好的性能？
答：一种方法是在铜及其合金上，或在钢上，或同时在两种母材上堆焊过渡层，然后进行焊接；另一种方法是选择一种与两种母材都有良好焊接性的过渡件，然后通过过渡件分别将两种连接起来。通常选用纯镍及含铜的镍基合金来熔敷过渡层。
3、什么叫焊缝成形系数？它与焊缝质量有什么关系？
答： 熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度（B）与焊缝计算厚度（H）之间比值，即ф=B/H叫焊缝成形系数。焊缝成形系数越小，则表示焊缝窄而深，这样的焊缝中容易产生气孔夹渣和裂纹。所以焊缝成形系数应保持一定的数值。
4、什么叫焊缝金属的合金化？其方式有哪些？
答：焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素，通过焊接材料过渡到焊缝金属（堆焊金属）中去，使焊缝金属成分达到所需的要求。
合金化的方式主要有：1）应用合金焊丝；2）应用药芯焊丝或药芯焊条；3）应用合金药皮或陶质焊剂；4）应用合金粉末；5）应用置换反应。
5、冷裂纹的产生原因及防止方法是什么？
（1）产生原因 主要发生在中碳钢、底合金钢和中合金高强度钢中。原因是焊材本身具有较大的淬硬倾向，焊接熔池中溶解了多量的氢，以及焊接接头在焊接过程中产生了较大的拘束应力。
（2）防止方法 从减少这三个因素的影响和作用着手。
1）焊前按规定要求严格烘干焊条、焊剂，以减少氢的来源。2）采用低氢型碱性焊条和焊剂。3）焊接淬硬性较强的低合金高强度钢时，采用奥氏体不锈钢焊条。4）焊前预热。5）后热 焊后立即将焊件的全部（或局部）进行加热或保温、缓冷的工艺措施叫后热。6）适当增加焊接电流，减慢焊接速度，可减慢热影响区冷却速度，防止形成淬硬组织。