高碳钢的焊接工艺与常用热处理强韧化方法可行性研究
第一节 高碳钢的简介
高碳钢在经适当热处理或冷拔硬化后，具有高的强度和硬度、高的弹性极限和疲劳极限，切削性能尚可，但焊接性能和冷塑性变形能力差。由于含碳量高，水淬时容易产生裂纹，所以多采用双液淬火，小截面零件多采用油淬。这类钢一般在淬火后经中温回火或正火或在表面淬火状态下使用。主要用于制造弹簧和耐磨零件。 碳素工具钢是基本上不加入合金化元素的高碳钢，也是工具钢中成本较低、冷热加工性良好、使用范围较广的钢种。其碳含量在0.65一1.35%，是专门用于制作工具的钢。高碳钢密度7.81g/cm³。可用于渔具的生产。（可行性
研究）
第二节 高碳钢的焊接工艺
1、高碳钢的碳的质量分数大于0.60%时，焊后的硬化、裂纹敏感倾向更大，因此焊接性极差，不能用于制造焊接结构。常用于制造需要更硬度或耐磨的部件和零件，其焊接工作主要是焊补修复。
2、由于高碳钢的抗拉强度大都在675MPa以上，所以常用的焊条型号为E7015、E6015，对构件结构要求不高时可选用E5016、E5015焊条。此外，亦可采用铬镍奥氏体钢焊条进行焊接。
3、焊接工艺
（1）由于高碳钢零件为了获得高硬度和耐磨性，材料本身都需经过热处理，所以焊前应先进行退火，才能进行焊接。
（2）焊件焊前应进行预热，预热温度一般为250～ 350℃ 以上，焊接过程中必需保持层间温度不低于预热温度。
（3）焊后焊件必需保温缓冷，并立即送入炉中在 650℃ 进行消除应力热处理。
4、高碳钢含碳量比较高，焊接性就比较差，焊接时要预热，焊后要缓冷或者进行350度的低温回火处理，具体的热处理的时间长短是由工件的厚度来决定的。如果不能预热，那就只好采用焊接性能好，抗裂性能好的焊接材料来配合，但是焊接速度一定要降下来。
5、高碳钢属于焊接性能不好的类种，如果要进行焊接的话，应在预热条件下进行焊接，焊后须进行消除应力热处理。
第三节 高碳钢的特点
高碳钢的硬度、强度主要取决于钢中固溶的碳量，并随固溶碳量的增加而提高。固溶碳量超过0.6%时， 淬火后硬度不再增加，只是过剩的碳化物数量增多，钢的耐磨性略有增加，而塑性、韧性和弹性有所降低。为 此，常根据使用条件和对钢的强度、韧性匹配来选用不同的钢号。例如，制造受力不大的弹簧或簧式零件，可 选择较低碳量的65钢。 一般高碳钢可用电炉、平炉、氧气转炉生产。要求质量较高或特殊质量时可采用电炉冶炼加真空自耗或电 渣重熔。冶熔时，严格控制化学成分，特别是硫和磷的含量。为减少偏析，提高等向性能，钢锭可进行高温扩 散退火(对工具钢尤为重要)。热加工时，过共析钢的停锻(轧)温度要求低(约800℃)，锻轧成材后应避 免粗大网状碳化物的析出，在700℃以下应注意缓冷，以防热应力造成裂纹。热处理或热加工过程中要防止表面脱碳(对弹簧钢尤为重要)。热加工时要有足够的压缩比，以保证钢的质量和使用性能。
第四节 高碳钢的常用热处理强韧化方法简述
目前，在生产实践中高碳钢的常用热处理强韧化方法，可大致归纳为：
（1）由于热处理工艺的创新和应用，使传统材料的性能潜力被大大发掘出来。例如，由于低碳马氏体组织和力学性能的优越性，人们在高碳钢中利用调整低碳马氏体与高碳马氏体的比例，使得高碳钢的韧性大幅度提高，从而实现高碳钢的强韧化。
（2）传统的不完全淬火工艺，发展为亚温淬火工艺后，使高碳钢淬火加热时的组织组成合理搭配和形态的改善，使淬火后的强度不降低的同时，韧度却大为提高，也是热处理工艺使高碳钢性能强韧化手段和方法之一。
（3）复合等温淬火，得到马氏体和贝氏体混合组织和强韧性，特别在较大尺寸的工模具方面得到应用。
（4）快速加热循环淬火，零件晶粒度的超细化，可使强度和韧性同时提高。
（5）贝氏体等温淬火，是较早作为提高高碳钢韧度的热处理工艺方法之一。
（6）关于碳化物的数量、大小、形态及分布对强韧性影响的
研究和应用，更是很重要的一个方面。
其中，优选淬火加热温度、碳化物超细化、等温及复合等温淬火等，却是高碳钢和高碳合金钢强韧化的主要手段，并在生产实践中，得到更多的试验
研究和应用。
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