[科普中国]-碳当量法

碳当量法是一个简单实用的金属焊接性确定方法，性能优良，焊接时可小预热，需采取适当的预热，并控制焊接热输入， 淬硬倾向大，较难焊接，需采取较高的预热温度和严格的焊接工艺措施。1

简介碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。合金钢除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。有许多碳当量指标，如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量，还有裂纹敏感性指标(实质上也是碳当量)。每一种元素的碳当量以1/X表示，X一般为正整数，由数据统计决定。若干元素的碳当量计算之和即各个1/X值之和。同一元素在不同的碳当量计算法中其X值不同。不同研究者得到的X值也不相同1。

碳当量碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。合金钢(主要是低合金钢)除碳以外各种合金元素对钢材的强度与可焊性也起着重要作用。为便于表达这些材料的强度性能和焊接性能便通过大量试验数据的统计简单地以碳当量来表示。有许多碳当量指标，如拉伸强度碳当量、屈服强度碳当量、焊接碳当量，还有裂纹敏感性指标（实质上也是碳当量）。每一种元素的碳当量以1/X表示，X一般为正整数，由统计数据决定。若干元素的碳当量计算之和即各个1/X值之和。

计算公式碳钢及合金结构钢的碳当量经验公式

C当量=[C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15]*100%

式中：C、Mn、Cr、Mo、V、Ni、Cu为钢中该元素含量

碳当量Ceq（百分比）值可按以下公式计算：

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

(碳当量Ceq的允许偏差为+0.03%）国际焊接学会(IIW)的碳当量CE公式

CE= [W(c) +W(Mn)/6+[W(Cr)+W(Mo)+W(V) ]/5

+[W(Ni)+W(Cu)]/15

焊接性的Ce(碳当量)评估

CE≤0.4%焊接性好；

当CE=0.4~0.6%焊接性稍差，焊前需适当预热；

当CE≥0.6%焊接性较差，属难焊材料，需采用较高的预热温度和严格的工艺方法；

钢材中氧、氢、氮、硫、磷属有害元素，同样影响焊接性能；

铸铁碳当量计算公式

CE=[C+0.3（Si+P）+0.4S－0.03Mn]%

一般铸铁中S很低，而Mn的影响又较小，因此常简化为：

CE=[C+0.3(Si+P）]%2

理论应用碳当量的概念来源，及理论应用都与铁碳相图密切相关。将CE与共晶点的碳含量相比，即可判断具体成分铸铁偏离共晶点的方向和程度。即可轻易判断其成分是过共晶、亚共晶还是共晶点。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学