L'acier à haute teneur en carbone fait référence à l'acier au carbone avec un w(C) supérieur à 0,6 %.Il a une plus grande tendance à durcir que l'acier à teneur moyenne en carbone et à former de la martensite à haute teneur en carbone, plus sensible à la formation de fissures à froid.Dans le même temps, la structure martensite formée dans la zone affectée thermiquement par le soudage est dure et cassante, ce qui réduit considérablement la plasticité et la ténacité du joint.Par conséquent, la soudabilité de l’acier à haute teneur en carbone est assez mauvaise et des procédés de soudage spéciaux doivent être adoptés pour garantir les performances du joint..Par conséquent, il est généralement rarement utilisé dans les structures soudées.L'acier à haute teneur en carbone est principalement utilisé pour les pièces de machines qui nécessitent une dureté et une résistance à l'usure élevées, telles que les arbres rotatifs, les grands engrenages et les accouplements [1].Afin d'économiser l'acier et de simplifier la technologie de traitement, ces pièces de machines sont souvent combinées avec des structures soudées.Dans la fabrication de machines lourdes, des problèmes de soudage de composants en acier à haute teneur en carbone sont également rencontrés.Lors de la formulation du processus de soudage pour les soudures en acier à haute teneur en carbone, divers défauts de soudage possibles doivent être analysés de manière approfondie et les mesures correspondantes du processus de soudage doivent être prises.
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1 Soudabilité de l'acier à haute teneur en carbone
1.1 Méthode de soudage
L'acier à haute teneur en carbone est principalement utilisé pour les structures à haute dureté et à haute résistance à l'usure. Les principales méthodes de soudage sont donc le soudage à l'arc avec électrode, le brasage et le soudage à l'arc submergé.
1.2 Matériaux de soudage
Le soudage des aciers à haute teneur en carbone ne nécessite généralement pas une résistance égale entre le joint et le métal de base.Lors du soudage à l'arc, des électrodes à faible teneur en hydrogène avec de fortes capacités d'élimination du soufre, une faible teneur en hydrogène diffusible dans le métal déposé et une bonne ténacité sont généralement utilisées.Lorsque la résistance du métal fondu et du métal de base doit être égale, une baguette de soudage à faible teneur en hydrogène de la qualité correspondante doit être sélectionnée ;lorsque la résistance du métal soudé et du métal de base n'est pas requise, une baguette de soudage à faible teneur en hydrogène avec un niveau de résistance inférieur à celui du métal de base doit être sélectionnée.N'oubliez pas que les baguettes de soudage ayant un niveau de résistance supérieur à celui du métal de base ne peuvent pas être sélectionnées.Si le métal de base ne doit pas être préchauffé pendant le soudage, afin d'éviter les fissures à froid dans la zone affectée thermiquement, des électrodes en acier inoxydable austénitique peuvent être utilisées pour obtenir une structure austénitique avec une bonne plasticité et une forte résistance aux fissures.
1.3 Préparation du biseau
Afin de limiter la fraction massique de carbone dans le métal soudé, le taux de fusion doit être réduit, c'est pourquoi des rainures en forme de U ou en forme de V sont généralement utilisées pendant le soudage, et une attention particulière doit être portée au nettoyage de la rainure et des taches d'huile. rouille, etc. dans les 20 mm des deux côtés de la rainure.
1.4 Préchauffage
Lors du soudage avec des électrodes en acier de construction, celui-ci doit être préchauffé avant le soudage et la température de préchauffage est contrôlée entre 250°C et 350°C.
1.5 Traitement intercalaire
Lors du soudage de plusieurs couches et de plusieurs passes, une électrode de petit diamètre et un faible courant sont utilisés pour la première passe.Généralement, la pièce est placée dans un soudage semi-vertical ou la baguette de soudage est utilisée pour pivoter latéralement, de sorte que toute la zone affectée thermiquement par le métal de base soit chauffée en peu de temps pour obtenir des effets de préchauffage et de conservation de la chaleur.
1.6 Traitement thermique après soudage
Immédiatement après le soudage, la pièce est placée dans un four de chauffage et maintenue à 650°C pour un recuit de détente [3].
2 Défauts de soudage des aciers à haute teneur en carbone et mesures préventives
Étant donné que l'acier à haute teneur en carbone a une forte tendance à durcir, des fissures à chaud et des fissures à froid sont susceptibles de se produire pendant le soudage.
2.1 Mesures préventives contre les fissures thermiques
1) Contrôlez la composition chimique de la soudure, contrôlez strictement la teneur en soufre et en phosphore et augmentez de manière appropriée la teneur en manganèse pour améliorer la structure de la soudure et réduire la ségrégation.
2) Contrôlez la forme de la section transversale de la soudure et augmentez légèrement le rapport largeur/profondeur pour éviter la ségrégation au centre de la soudure.
3) Pour les constructions soudées rigides, des paramètres de soudage appropriés, une séquence et une direction de soudage appropriées doivent être sélectionnés.
4) Si nécessaire, prendre des mesures de préchauffage et de refroidissement lent pour éviter l'apparition de fissures thermiques.
5) Augmentez l'alcalinité de la baguette de soudage ou du flux pour réduire la teneur en impuretés dans la soudure et améliorer le degré de ségrégation.
2.2 Mesures préventives contre les fissures à froid[4]
1) Le préchauffage avant le soudage et le refroidissement lent après le soudage peuvent non seulement réduire la dureté et la fragilité de la zone affectée par la chaleur, mais également accélérer la diffusion vers l'extérieur de l'hydrogène dans la soudure.
2) Choisissez les mesures de soudage appropriées.
3) Adopter des séquences d'assemblage et de soudage appropriées pour réduire la contrainte de retenue du joint soudé et améliorer l'état de contrainte de la construction soudée.
4) Choisissez les matériaux de soudage appropriés, séchez les électrodes et le flux avant le soudage et gardez-les prêts à l'emploi.
5) Avant le soudage, l'eau, la rouille et autres contaminants présents sur la surface métallique de base autour de la rainure doivent être soigneusement éliminés afin de réduire la teneur en hydrogène diffusible dans la soudure.
6) Le traitement de déshydrogénation doit être effectué immédiatement avant le soudage pour permettre à l'hydrogène de s'échapper complètement du joint soudé.
7) Un traitement de recuit de détente doit être effectué immédiatement après le soudage pour favoriser la diffusion vers l'extérieur de l'hydrogène dans la soudure.
3 Conclusion
En raison de la teneur élevée en carbone, de la trempabilité élevée et de la mauvaise soudabilité de l'acier à haute teneur en carbone, il est facile de produire une structure martensite à haute teneur en carbone et des fissures de soudage pendant le soudage.Par conséquent, lors du soudage d’acier à haute teneur en carbone, le processus de soudage doit être raisonnablement sélectionné.Et prenez les mesures correspondantes en temps opportun pour réduire l’apparition de fissures de soudage et améliorer les performances des joints soudés.
Heure de publication : 27 mai 2024
