SGS焊接知识小百科：钢的碳当量与可焊性介绍

在焊接过程中，一般来说裂纹是不允许存在的。在早期的生产活动中，人们研究发现，碳含量越高，焊接时越容易产生冷裂纹（氢致裂纹）。随着研究的深入，人们发现其他元素对裂纹敏感性也有影响，按照影响裂纹敏感性的大小，折算成碳元素的影响，这就产生了碳当量。值得注意的是，它不是碳含量。由此看出：碳当量可以用来预测钢在焊接时发生冷裂纹（氢致裂纹）的程度大小。所以，考察一种钢的可焊性，碳当量是一个非常重要的参考量。除了考察可焊性以外，碳当量还可以预估钢材的可切割性。

碳当量的计算

碳当量表示符号有：CEV，CE，CET，Ceq，CE IIW，C IIW，PCM等。

1. CEV介绍

钢的碳当量一般表示为CEV。CEV其实是Carbon Equivalent Value 首字母的缩写，CEV与CE IIW公式一致，根据GB/T 1591-2018：

CEV（%）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15

2. CE介绍

根据EN1011-2附录C2，方法A，材料焊接时冷裂纹（氢致裂纹）发生程度的碳当量用CE来表示，其公式与CE IIW公式一致。用于非合金钢，细晶粒及低合金钢。

CE（%）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15

适用于：

C 0.05-0.25	Cr 0.9最大	Mo 0.75最大
Si 0.8最大	Cu 1.0最大	V 0.20最大
Mn 1.7最大	Ni 2.5最大

含硼钢不适用此公式。

3. CET介绍

根据EN1011-2附录C3，方法B，材料焊接时冷裂纹（氢致裂纹）的影响系数的碳当量用CET来表示。用于非合金钢，细晶粒及低合金钢。

CET=C+（Mn+Mo）/10+（Cr+Cu）/20+Ni/40

规定应用于标准 ISO/TR 15608里面的组1到组4，适用于：

C 0.05-0.32	Cr 1.5最大	Mo 0.75最大
Si 0.8最大	Cu 0.7最大	Nb 0.06最大
Mn 0.5-1.9	Ni 2.5最大	Ti 0.12最大
B 0.005最大	V 0.18最大

4. Ceq介绍

在标准GB/T1499.2-2018/ISO 6935-2:2015里面，碳当量为Ceq（百分比）值可按以下公式计算，还是与 CE IIW一致：

Ceq=C+Mn/6+（Cr+V+Mo）/5+（Cu+Ni）/15

5. CE IIW（C IIW）介绍

CE IIW或C IIW是国际焊接学会推荐的碳当量计算公式，也是通用公式。

CE IIW（C IIW）=C+Mn/6+Ni/15+ Cu/15+ Cr/5+Mo/5+V/5

6. Pcm介绍

另外还有一种计算方式：Pcm

Pcm是日本伊藤等人试验研究出的焊缝的化学成分裂纹敏感率系数, 一般适用于当碳含量低于或等于0.12％时，应采用下列公式进行碳当量计算：

Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B

如果熔炼分析显示硼的含量低于0.001％，那么不要求对硼元素测定进行产品分析，且在碳当量计算中可认为其值为零。

在标准 GB/1591-2018中，对QXXXM的材料，需要评价Pcm（碳含量最大0.20%）。

7. 可切割性介绍

可切割性的碳当量计算公式：CE=C+Mn/6+Cr/5+V/4+Mo/4+Ni/15

碳当量的应用

1. 预测材料的可焊性

钢的可焊性与CE IIW碳当量的关系如下：

· CE小于等于4时，因为淬硬性小，可焊性非常好，一般可以不用预热。

· CE大于4，小于等于0.6时，淬硬性逐渐递增，可焊性递减，需要预热，保温和控制热输入等措施。

· CE大于6，淬硬性变高，可焊性很差，一般不推荐进行焊接，如需焊接，需要高预热温度、保温、锤击等措施。

2. 预测冷裂纹发生的可能性

预测钢的冷裂纹发生的可能性，一般用Pcm碳当量来进行：

· 一般认为，当Pcm不大于20％时，钢种能够在不预热条件下焊接也不会发生焊接冷裂纹。

· 一般认为，当Pcm大于20％时，钢种需要在预热条件下焊接，才不会发生焊接冷裂纹。

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