L'acier à haute teneur en carbone fait référence à l'acier au carbone avec un w(C) supérieur à 0,6 %, qui a une plus grande tendance à durcir que l'acier à moyenne teneur en carbone et forme une martensite à haute teneur en carbone, qui est plus sensible à la formation de fissures à froid.Dans le même temps, la structure martensitique formée dans la zone de soudage affectée par la chaleur est dure et cassante, ce qui entraîne 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 un procédé de soudage spécial doit être adopté 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, les grands engrenages et les accouplements.Afin d'économiser l'acier et de simplifier la technologie de traitement, ces pièces de machines sont souvent combinées avec des structures soudées.Le soudage de composants en acier à haute teneur en carbone est également rencontré dans la construction de machines lourdes.Lors de la formulation du processus de soudage des soudures en acier à haute teneur en carbone, tous les types de défauts de soudage pouvant survenir doivent être analysés de manière approfondie et les mesures correspondantes du processus de soudage 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 dans 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 même résistance entre le joint et le métal de base.Des électrodes à faible teneur en hydrogène avec une forte capacité de désulfuration, une faible teneur en hydrogène diffusible du métal déposé et une bonne ténacité sont généralement sélectionnées pour le soudage à l'arc avec électrodes.Lorsque la résistance du métal fondu et du métal de base est requise, une électrode à faible teneur en hydrogène du niveau correspondant doit être sélectionnée ;lorsque la résistance du métal fondu et du métal de base n'est pas requise, une électrode à faible teneur en hydrogène avec un niveau de résistance inférieur à celui du métal de base doit être sélectionnée.Une électrode avec un niveau de résistance supérieur à celui du métal de base ne peut pas être sélectionnée.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 des rainures
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 il faut veiller à nettoyer la rainure et les taches d'huile et rouille dans les 20 mm des deux côtés de la rainure.
1.4 Préchauffage
Lors du soudage avec des électrodes en acier de construction, il doit être préchauffé avant le soudage et la température de préchauffage doit être contrôlée entre 250 °C et 350 °C.
1.5 Traitement intercalaire
Pour le soudage multicouche multipasse, le premier passage utilise des électrodes de petit diamètre et un soudage à faible courant.Généralement, la pièce est placée en soudage semi-vertical ou la baguette de soudage est utilisée pour osciller latéralement, de sorte que toute la zone affectée thermiquement du 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 le four de chauffage et la conservation de la chaleur est effectuée à 650°C pour un recuit de détente.
2. Défauts de soudage des aciers 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 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 le rapport largeur/profondeur doit être légèrement plus grand pour éviter la ségrégation au centre de la soudure.
3) Pour les soudures 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 thermiques.
5) Augmentez l'alcalinité 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 à 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 des séquences d'assemblage et de soudage appropriées pour réduire la contrainte de retenue des joints soudés et améliorer l'état de contrainte des soudures.
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 martensitique à haute teneur en carbone pendant le soudage et il est facile de produire des fissures de soudage.Par conséquent, lors du soudage d’acier à haute teneur en carbone, le processus de soudage doit être raisonnablement choisi.Et prenez les mesures correspondantes à temps pour réduire l’apparition de fissures de soudage et améliorer les performances des joints soudés.
Heure de publication : 18 juillet 2023