白海峰

（万国纸业太阳白卡纸有限公司，山东济宁　272000）

在造纸设备计划维修或事故抢修中，都要求快速高效。而造纸机的结构特点，其轴承都是易装难拆。维修经验提示，拆卸时只有在轴承端面焊上螺纹拉杆，才Z为方便拆卸。所以本文就探讨轴承钢与碳钢的焊接问题。

白海峰 先生 高级技师、高级安全评师，公司维修部经理；长期从事造纸机械设备的维修维护管理工作。

在车间维修时，经常会遇到由于在机轴承已损坏，需要把轴承从座孔中拉出，然后才能装入新轴承的问题。这时就需要在轴承端面焊接外端带螺纹的拉杆，以便用液压顶拉出。螺纹拉杆的材料通常是45＃钢，其焊接性尚可以，但滚动轴承的材料通常是淬硬的高碳铬钢GCr15或GCr15SiMn，其焊接性是极差的。车间曾试用J422焊条手弧焊，结果往往是从轴承侧的热影响区开裂失败。所以应车间要求，下面对这两种材料的焊接问题予以探讨。

1　焊接方法与焊接材料的选择

由于车间现场抢修条件，焊接方法要简单易行，快速省时。选用焊条手弧焊Z贴合实际，平时工人用得Z多、Z为熟练，其他焊接方法都显得麻烦些。所以焊接材料应焊条。

对于高碳铬轴承钢，若填充材料代号是“J”的结构钢类焊条，其焊缝组织主要是脆硬的马氏体+碳铬化合物。在轴承钢侧的热影响区，因碳、铬含量比焊缝区高,这些脆硬的马氏体+碳铬化合物的含量也更高些。另外，轴承钢GCr15还具有低温回火脆性。所以，在轴承侧的热影响区受力开裂也就不足为奇了。

对于高碳铬轴承钢，认为应当选用奥氏体型填充材料，以降低焊缝的冷裂倾向。奥氏体组织的生成元素镍向轴承钢侧扩散，可降低热影响区脆硬倾向。但又不能用高含镍的镍基合金，因为其热裂倾向较大。例如，在GB/T13814-1992《镍及镍基合金焊条》中，ENiCrFe-3型焊条（牌号Ni307B）是含锰量Z高的，其抗热裂能力也可说是在镍合金焊条家族中的一种，经计算焊缝熔敷金属被母材稀释后的热裂指数HCI＝20，这已远大于了临界值15，焊接工艺无论再怎样调整都是无济于事。而且还得寻找直流焊机，必须直流反接。再说镍基合金的合金化程度在90％以上，价格太高，所以镍基合金焊条必须放弃。另外，若把拉杆的材料改成像Q235这种常用的焊接材料，因普通低碳钢中含杂质较多，尤其是促进奥氏体组织热裂的硫、磷、硅等元素熔入焊缝，将更是加剧了热裂倾向，所以拉杆改成普通低碳钢的方案是必须排除在外的。

那么低镍含量的奥氏体不锈钢焊条怎么样呢？奥氏体不锈钢焊条熔敷金属的铬含量都在18％以上，轴承钢的铬含量在1.5％，那么焊缝中的铬必然要向轴承钢侧扩散，这会不会使轴承钢侧热影响区更容易脆裂呢？据研究，当含铬量在6％以下时，生成的碳铬化合物主要是Cr3C和Cr7C3这类低铬含量的化合物，这些脆性化合物都是沿晶界连续成带、成膜状析出，导致材料变脆和再热开裂。当含铬量在12％以上时，生成的碳铬化合物主要是Cr23C6这类高铬含量的化合物，它们在晶界呈球形颗粒状，并不连续，所以才有韧性良好的Cr13型不锈钢和18-8型不锈钢。另外，奥氏体不锈钢焊条熔敷金属的含碳量比母材低得多，轴承钢侧较多的碳会向焊缝扩散，从而会降低母材含碳量，这样轴承钢侧的热影响区碳/铬比例更加扩大，也就更加促进生成Cr23C6这类高铬化合物。这很有利于降脆增韧。

不锈钢焊条的型号有很多，是不是任选一个就行呢？当然不行。这一点可以从改进的舍夫勒组织图（图1）上找到答案。因为用奥氏体不锈钢焊条获得焊缝都是纯奥氏体组织，仍然具有很大的热裂倾向，即使用抗热裂性的A172焊条也不例外，经计算其焊缝的热裂指数HCl＝30～21。在不锈钢焊接中，通常是使焊缝在凝固过程中先析出δ铁素体，然后再析出奥氏体，这种混合组织才不会热裂。若要如此，那么就得提高焊缝的铬当量，也就是得选用双相不锈钢焊条。现行标准中的双相不锈钢焊条有E2209、E2553、E312这3个型号，其铬当量依次递增。

对于E2209焊条，当采用大参数焊接时，仍然具有热裂倾向，尤其是在轴承钢一侧的焊缝处，是该焊缝的Z危险点，此型号也得排除。对于E2553焊条，其熔敷金属的抗拉强度和塑性指标与45＃钢不匹配，也得排除。对于E312（牌号A1002）焊条，认为较为适合。在舍夫勒组织图上可看出，焊缝具有4％～20％左右的δ铁素体，此值基本符合Z佳范围，具有良好的抗热裂能力。因为此焊条熔敷金属的合金化程度为43％，价格比奥氏体不锈钢焊条稍微贵点。

E312焊条平均含铬量30％、含镍量10％，焊缝处的含铬量约24％，轴承钢平均含铬量才1.5％，巨大的浓度差足以使焊缝中的铬向热影响区扩散，且轴承钢