L'acier à haute teneur en carbone fait référence à l'acier au carbone avec w(C) supérieur à 0,6%, qui a une plus grande tendance à durcir que l'acier au carbone moyen et forme de la martensite à haute teneur en carbone, qui est plus sensible à la formation de fissures à froid. Dans le même temps, la structure de martensite formée dans la zone affectée par la chaleur de soudage est dure et cassante, ce qui conduit à une forte diminution de la plasticité et de 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, dans les structures soudées, il est généralement rarement utilisé. 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, les gros engrenages et les accouplements [1]. Afin d'économiser de l'acier et de simplifier le processus de traitement, ces pièces de machines sont souvent combinées avec des structures soudées. Des problèmes de soudage de composants en acier à haute teneur en carbone sont également rencontrés dans la fabrication de machines lourdes. Lors de la formulation du processus de soudage des soudures en acier à haute teneur en carbone, divers défauts de soudage pouvant survenir doivent être analysés de manière approfondie et des mesures de processus de soudage correspondantes doivent être prises.
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 de l'acier à haute teneur en carbone ne nécessite généralement pas la résistance du joint et du métal de base. Dans le soudage à l'arc avec électrode, on utilise généralement des électrodes à faible teneur en hydrogène ayant une forte capacité de désulfuration, une faible teneur en hydrogène diffusible dans le métal déposé et une bonne ténacité. Lorsque la résistance du métal de soudure et du métal de base est requise, l'électrode de type à faible teneur en hydrogène du niveau correspondant doit être sélectionnée ; lorsque la résistance du métal de soudure et du métal de base n'est pas requise, l'électrode de type à faible teneur en hydrogène ayant un niveau de résistance inférieur à celui du métal de base doit être sélectionnée. Les électrodes de soudage ayant une classe de résistance supérieure à celle 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 par la chaleur, des électrodes en acier inoxydable austénitique peuvent être utilisées pour obtenir des structures austénitiques avec une bonne plasticité et une forte résistance aux fissures.
1.3 Préparation des rainures
Afin de limiter la fraction massique de carbone dans le métal de soudure, le rapport de fusion doit être réduit, c'est pourquoi des rainures en U ou en V sont généralement utilisées pendant le soudage, et une attention particulière doit être portée au nettoyage de la rainure et des taches d'huile et de rouille dans un rayon de 20 mm des deux côtés de la rainure.
1.4 Préchauffage
Lors de l'utilisation d'électrodes en acier de construction pour le soudage, elles doivent être préchauffées avant le soudage et la température de préchauffage doit être contrôlée entre 250 et 350 degrés.
1.5 Traitement intercalaire
Dans le soudage multicouche multipasse, le premier passage utilise des électrodes de petit diamètre et un soudage à faible courant. En général, la pièce est placée en soudage semi-vertical ou la baguette de soudage est utilisée pour basculer latéralement, de sorte que toute la zone affectée par la chaleur du métal de base est chauffée en peu de temps pour obtenir l'effet de préchauffage et de conservation de la chaleur.
1.6 Traitement thermique après soudage
Immédiatement après le soudage, placez la pièce dans le four de chauffage et maintenez-la à 650 degrés pour un recuit de détente des contraintes.
2 Défauts de soudure de l'acier à haute teneur en carbone et mesures préventives
En raison de la forte tendance au durcissement de l'acier à haute teneur en carbone, des fissures à chaud et à froid sont susceptibles de se produire pendant le soudage.
2.1 Mesures préventives contre les fissures thermiques
1) Contrôler la composition chimique de la soudure, contrôler strictement la teneur en soufre et en phosphore et augmenter 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 le rapport largeur-profondeur doit être légèrement plus grand pour éviter la ségrégation au centre de la soudure.
3) Pour le soudage de pièces à haute rigidité, 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 à chaud.
5) Augmenter la basicité de l'électrode 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 dues au froid
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) Sélectionnez les mesures de soudage appropriées.
3) Adopter la séquence d'assemblage et de soudage appropriée pour réduire la contrainte de retenue du joint soudé et améliorer l'état de contrainte de la soudure.
4) Choisissez des matériaux de soudage adaptés, séchez les électrodes et les flux avant le soudage et utilisez-les selon les besoins.
5) Avant le soudage, l'eau, la rouille et les autres contaminants présents à la surface du métal de base autour de la rainure doivent être soigneusement éliminés pour réduire la teneur en hydrogène diffusible dans la soudure.
6) Le traitement de déshydrogénation doit être effectué immédiatement avant le soudage afin que l'hydrogène puisse s'échapper complètement du joint soudé.
7) Le traitement de recuit de détente des contraintes 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 faible soudabilité de l'acier à haute teneur en carbone, il est facile de produire une structure martensitique à haute teneur en carbone pendant le soudage et il est facile de produire des fissures de soudage. Par conséquent, lors du soudage de l'acier à haute teneur en carbone, un procédé de soudage raisonnable doit être sélectionné. Et prendre des mesures correspondantes en temps opportun pour réduire l'apparition de fissures de soudage et améliorer les performances des joints soudés.
