工藝知識｜低碳鋼的激光焊接工藝

低碳鋼(low carbon steel)是含碳量低于0.25%的碳素鋼，因其強度和硬度低，又稱作軟鋼。它包括大部分普通碳素結構鋼和一部分優質碳素鋼，大都不經熱處理就用于工程結構件，有的經滲碳滲氮等熱處理后用于耐磨的機械零件。

低碳鋼退火組織為鐵素體和少量珠光體，其強度和硬度都較低，塑性和韌性較好。因而其冷成型良好，可進行卷邊、折彎、沖壓、拉伸等冷加工；易于鍛造、焊接等熱加工。由于低碳鋼含碳量較低，合金元素Mn、Si的含量也不高。總的來說，它的焊接性良好，不會因焊接熱周期的快速冷卻引起淬硬而是組織脆化。所以，一般厚度小于70mm的焊件焊前不需預熱，也不必保持層間溫度。但對于鍋爐、壓力容器等重要的焊接結構除外，還是要考慮預熱和保持層間溫度。

低碳鋼幾乎可以用所有焊接方法進行焊接，賓能保證焊接質量，比如：焊條電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、二保焊、藥芯焊絲氣體保護焊、電渣焊、等離子弧焊、激光焊、電阻焊、摩擦焊、釬焊、氣焊等。

1.低碳鋼的焊接
1.1成分特點以Q235為例

1.2焊接性

可焊性和焊接接頭的使用性

圖1. 影響材料焊接性的因素

綜合評價：低碳鋼的焊接性良好，一般方法均可，無需特殊工藝措施。

2.激光焊接參數

3.低碳鋼組織轉變特點

圖2.低碳鋼焊接接頭組織轉變示意圖

M:馬氏體(martensite)是黑色金屬材料的一種組織名稱，是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。最先由德國冶金學家 Adolf Martens(1850-1914)于19世紀90年代在一種硬礦物中發現。馬氏體的三維組織形態通常有片狀(plate)或者板條狀(lath)，但是在金相觀察中（二維）通常表現為針狀（needle-shaped），這也是為什么在一些地方通常描述為針狀的原因。馬氏體的晶體結構為體心四方結構（BCT）。中高碳鋼中加速冷卻通常能夠獲得這種組織。高的強度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一。

4.低碳鋼激光焊接頭特

焊接熱影響區窄，晶粒細小，雜質含量較母材下降，強度一般高于母材，特別是有M形成時。

H:焊接熱影響區：簡稱HAZ（Heat Affected Zone）在焊接熱循環作用下，焊縫兩側處于固態的母材發生明顯的組織和性能變化的區域，稱為焊接熱影響區。焊接接頭是由焊縫、熔合區和熱影響區三個部分組成的焊接時。

5.低碳鋼激光焊接頭特點

低碳鋼焊接性良好，常用焊接方法都能獲得滿意的焊接接頭，激光焊接只需正常選擇參數，接頭強度一般略高于母材。