根据化学成分,钢可以分为两大类:碳钢和合金钢。
其中碳钢又分为:①低碳钢,含碳量小于0.25%;②中碳钢,含碳量在0.25%-0.6%之间;③高碳钢,含碳量大于0.6%;
低碳钢是含碳量小于0.25%的碳钢,因其强度低、硬度低、柔软性好,又称软钢。其中多数为普通碳素结构钢,部分为优质碳素结构钢,多数为非热处理结构件,部分为要求耐磨的机械零件经渗碳等热处理。
中碳钢的热切加工和切割性能好,焊接性差。强度和硬度比低碳钢高,塑性和韧性比低碳钢低。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综合力学性能好。最高硬度可达HRC55(HB538),最大硬度可达600~1100MPa。因此,在各种中等强度的应用中,中碳钢被广泛使用,不仅用作建筑材料,还用于制造各种机械零件。
高碳钢通常称为工具钢,含碳量在0.60%到1.70%之间,可淬火回火,但其焊接性能极差。锤子、撬棍等由含碳量为0.75%的钢制造;钻头、丝攻、铰刀等切削工具由含碳量为0.90%到1.00%的钢制造。
低碳钢与高碳钢焊接性的比较。
钢的化学成分是决定钢焊接性能的主要因素。其中影响最大的元素是碳,也就是说金属中的碳量决定了其可焊性。钢中其它合金元素也大多不利于焊接,但总体上影响程度要比碳小得多。
普通低碳钢焊接性好,一般无需特殊工艺措施,只有当温度较低、钢板厚或有较高要求时,才需要进行碱性焊条焊接,并进行适当的预热。在低碳钢中,当碳、硫含量偏高时,除了要求使用高质量的低氢焊条,并采取预热和后热等措施外,还应合理选择坡口形式,减小熔合比,防止出现热裂纹。
中碳钢在焊接过程中有冷裂纹倾向。碳含量越高,热影响区的硬化倾向和冷裂倾向越大,焊接性越差。随着母材含碳量的增加,焊缝金属的含碳量也会相应增加,在硫的不利作用下,焊缝容易形成热裂纹。因此,中碳钢的焊接应使用抗裂性好的碱性焊条,并采取预热、后加热等措施降低裂纹倾向。
在高碳钢的焊接中,由于其含碳量高,焊接时会产生很大的焊接应力,焊接热影响区的硬化和冷裂倾向较大,焊缝更容易产生热裂纹。高碳钢在焊接过程中比中碳钢更容易产生热裂纹,因此这种钢的可焊性最差,因此不用于一般焊接结构,仅用于铸件的补焊或堆焊。焊接后,焊件应回火以消除应力,固定结构,防止裂纹,提高焊接性能。