2闪光对焊：两焊件不接触,先加电压,再
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焊接性能随焊接方法、焊接材料和焊接工艺而变，不 同条件下焊接性能有很大差别。如钛的手工电弧焊接性极 差，但氩弧焊则好。
2.金属焊接性的间接评价方法
碳当量法：在粗略估计碳钢和低合金结构钢的焊接性 能时，把钢中的合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性 影响程度换算成碳的相当含量，其总和叫碳当量。其计算 公式如下：
1）金属熔池体积小，熔池处于液态时间短，冶金反应不充 分；
2）熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发，冷却速度 快，易产生应力和变形，甚至开裂。
为保证焊缝质量，可从两方面采取措施：
1）减少有害元素进入熔池，主要采用机械保护，如焊条 药皮、埋弧焊焊剂和气体保护焊的保护气体（CO2，氩气） 等）。
2）清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊条 药皮里加合金元素进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等。
氢易溶入熔池，在焊缝中形成气孔，或聚集在焊缝缺 陷处造成氢脆。
其次空气中的氮气在高温时大量溶于液体金属，冷却 结晶时，氮溶解度下降，如图4-4所示；析出的氮在焊缝 中形成气孔，部分还以针状氮化物（Fe4N）形式析出；焊 缝中含氮量提高，使焊缝的强度和硬度增加，塑性和韧性 剧烈下降。
焊缝的冶金过程与一般冶金过程比较，具有以下特点：
6）焊后进行去应力退火，消除焊接残余应力。
焊接变形的防止和消除措施：
1）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度要尽 可能小，与防止应力一样也是减少变形的有效措施；
2）焊前组装时，采用反变形法 ，如图4-11，图4-12所 示；
3）刚性固定法，但会产生较大的残余应力，如图4-13所 示；
4）采用合理的焊接规范；
a) 焊接过程中
平板焊接时，要产生热胀冷缩。
加热时，如自由膨胀则如图4-9a中
虚线所示，但由于受到阻碍，产生
同样伸长，故高温处产生压应力，
低温处产生拉应力，两者平衡。冷
却后，由于冷却速度不同，高温处
b) 冷却后
冷却慢，收缩大。同样最后在高温
处产生拉应力，低温处产生压应力。图4-9 平板对接焊的应力
一般情况下，焊件塑性好，结构刚度小时，焊件收缩 容易，焊件变形大，焊接应力小；反之焊接变形小，焊接 应力大。焊接变形的基本形式如表4-1所示。
2.熔合区
化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织 或粗大的淬硬组织，使强度下降，塑性、韧性极差，产生 裂纹和脆性破坏，其性能是焊接接头中最差的。
3. 热影响区
热影响区各点的最高加热温度不同，其组织变化也不相 同。如图4-6所示，热影响区可分为过热区、正火区、部分 相变区和再结晶区。
1）过热区：最高加热温度在 11000C以上的区域，晶粒粗大，甚 至产生过热组织。塑性和韧性明显 下降，是热影响区中力学性能最差 的部位。
4.1.1.4 焊接接头组织与性能
以低碳钢为例，说
明焊接过程造成金属组 织和性能的变化。如图 4-6所示。受焊接热循环 的影响，焊缝附近的母 材组织或性能发生变化 的区域，叫焊接热影响 区。熔焊焊缝和母材的 交界线叫熔合线。熔合 线两侧有一个很窄的焊 缝与热影响区的过渡区， 叫熔合区。焊接接头由 焊缝区、熔合区和热影 响区组成。
2）正火区：最高加热温度在Ac3至 11000C的区域，焊后空冷得到晶粒 较细小的正火组织，力学性能较好。
3）部分相变区：最高加热温度在 Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发 图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化 生相变，晶粒不均匀，性能较差。
低碳钢焊接接头的组织、 性能变化如图4-8所示，熔合 区和过热区性能最差，热影 响区越小越好，其影响因素 有焊接方法、焊接规范、接 头形式等。
对焊 缝焊 点焊
4.2.1 熔焊
4.2.1.1 焊条电弧焊
焊条电弧焊是利用电弧作为热源，手工操纵焊条进 行焊接的方法，又称手工电弧焊。 手工电弧焊的特点： 1）设备简单、操作灵活； 2）可焊接多种金属材料； 3）室内、外焊接效果相近； 4）对焊工操作水平要求较高，生产率较低。
4.2.1.2 埋弧焊
3. 埋弧焊特点及应用 优点： 1）生产率高、节省焊接材料，成本低 ； 2）焊接质量好； 3）劳动条件好。 缺点： 1）适应性较差 ，焊前准备工作量大； 2）焊接电流强度大，不适于3mm以下薄板； 3）难以完成铝、钛等强氧化性金属及合金的焊接； 4）设备一次性投资较大。
埋弧焊适于成批生产中、厚板结构的长直缝与直径 较大的环缝。
4.1.1.3 焊接热循环
焊接热循环：在焊接加热和 冷却过程中，焊接接头上某点的 温度随时间变化的过程如图4-5所 示。不同点，其热循环不同，即 最高加热温度、加热速度和冷却 速度均不同。对焊接质量起重要 影响的参数有：最高加热温度、 在 过 热 温 度 11000C 以 上 停 留 时 间 和冷却速度等。其特点是加热和 冷却速度都很快。对易淬火钢， 焊后发生空冷淬火，对其他材料， 易产生焊接变形、应力及裂纹。 图4-5 焊接热循环曲线
氩弧焊分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，如图4-20所 示。
钨极氩弧焊的电极材料可用纯钨或钨合金，一般采用 铈钨极，其在焊接过程中不熔化，故需采用焊丝。焊接电 流较小，适于薄板焊接。
熔化极氩弧焊采用焊丝作为电极，可使用大电流，适 于中厚板焊接。
氩弧焊设备由送丝系统、主电路系统、供气系统、水冷 系统、控制系统、焊枪等组成，如图4-21所示。
4.2.1.3 气体保护电弧焊
气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧区 的熔滴和熔池及焊缝的电弧焊。常用保护气体有惰性气体 （氩气、氦气和混合气体）和活性气体（二氧化碳气）两 种，分别成为惰性气体保护焊和CO2焊。 1. 惰性气体保护焊
（1）保护气体和电极材料
保护气体有氩气（Ar）和氦气（He），或其混合气 体，分别称为氩弧焊和氦弧焊及混合气体保护焊。
第2节 焊接方法
焊接方法的种类很多，按照焊接过程的物理特点可 分为熔焊、压焊和钎焊三类。常用焊接方法有:
激光焊
高能焊 堆焊与喷涂
电子束焊 等离子弧焊
熔焊
电渣焊
气体保护焊
电弧焊
埋弧焊
气焊
焊条电弧焊
压焊 钎焊
爆炸焊 超声波焊 电阻焊 扩散焊 摩擦焊 真空钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 电阻钎焊 盐浴钎焊 火焰钎焊 烙铁钎焊
金属与氧的作用对焊接质量 影响最大，氧与多种金属发生氧 化反应：
FeOFeO
MnOMnO
Si2OSi2O
2C 3rO C2O r3
2A 3lO A2O l3
图4-2 焊条电弧焊过程
能溶解在液态金属中的氧化物（如氧化亚铁），冷凝 时因溶解度下降而析出，严重影响焊缝质量，如图4-3所 示；而大部分金属氧化物（如硅、锰化合物）不溶于液态 金属，可随渣浮出，净化熔池，提高焊缝质量。
4. 影响焊接接头性能的因素
焊接接头的力学性能决 定于它的化学成分和组织。 具体有：
图4-8 低碳钢焊接接头的性能分布
1）焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。
2）焊接方法，一方面影响组织粗细，一方面影响有害杂 质含量。
3）焊接工艺。焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量 （如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称， 叫焊接工艺参数。线能量:指熔焊时，焊接能源输入给单位 长度焊缝上的能量。显然焊接工艺参数，影响焊接接头输入 能量的大小，影响焊接热循环，从而影响热影响区的大小和 接头组织粗细。
图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化
1.焊缝区
焊接热源向前移去后，熔 池液体金属迅速冷却结晶，结 晶从熔池底部未熔化的半个晶 粒开始，垂直熔合线向熔池中 心生长，呈柱状树枝晶，如图 4-7所示；结晶过程中将在最
图4-7 焊缝的柱状树枝晶
后结晶部位产生成分偏析。同时焊缝组织是从液体金属结晶 的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。但由于熔 池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，并 含有一定合金元素，故可使焊缝金属的力学性能不低于母材。
3.焊接应力和变形的防止
焊接应力的防止及消除措施：
1）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度要尽 可能小；
2）采取合理的焊接顺序，使焊缝较自由的收缩，如图410所示；
3）焊缝仍处在较高温度时，锤击或辗压焊缝使金属伸长， 减少残余应力；
4）采用小线能量焊接，多层焊，减少残余应力；
5）焊前预热可减少工件温差，减少残余应力；
C w E c w 6 M n w C rw 5 M w oV w N 1 iw C 5u
碳当量越高，焊接性越差。一般当CE<0.4%时，冷裂 倾向不大，焊接性好，不需预热；CE=0.4%～0.6%时，冷 裂倾向明显，焊接性较差，需预热和采取其他工艺措施来 避免裂纹；CE>0.6%时，冷裂倾向严重，焊接性差，需采 用较高的预热温度和其他严格的工艺措施。
2）阳极区：受电子轰击区域，热 量约占43%，平均温度2600K；
3）弧柱区：阴、阳两极间区域， 几乎等于电弧长度，热量21%，弧 柱中心温度可达6000~8000K。
图4-1 电弧的结构示意图
4.1.1.2 焊接的冶金过程
焊 接 的 冶 金 过 程 如 图 4-2 所 示,母材、焊条受电弧高温作用 熔化形成金属熔池，将进行熔化、 氧化、还原、造渣、精炼及合金 化等物理、化学过程。
值得注意的是，钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应 力条件、环境温度的影响，故应根据具体情况进行抗裂试 验及使用焊接性试验。
4.1.3 焊接应力和变形
1.焊接应力与变形产生的原因
焊件在焊接过程中受到局部加
热和冷却是产生焊接应力和变形的 主 要 原 因 。 图 4-9 是 低 碳 钢 平 板 对 接焊时产生应力和变形的示意图。
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，其电 弧的引燃、焊条送进和电弧移动都采用机械来完成。
1.埋弧焊设备
埋弧焊设备由焊接电源、焊车、控制箱三部分组成。 焊车由送丝机头、行走小车、控制盘、焊丝盘和焊剂漏斗 等组成。
2.埋弧焊的焊接过程及工艺
埋弧焊焊接过程如图4-17所示；埋弧焊焊缝形成过程 如图4-18所示。埋弧焊焊丝从导电嘴深处长度较短，故可 采用大电流焊接，比手工电弧焊高4倍，故适宜焊接较厚 材料，也可焊接大直径筒体，如图4-19所示。
2. 焊接应力与变形的危害 焊接应力： 1）增加结构工作时的应力，降低承载能力； 2）引起焊接裂纹，甚至脆断； 3）促使产生应力腐蚀裂纹； 4）残余应力衰减会产生变形，引起形状、尺寸不稳定。
焊接变形： 1）使工件形状尺寸不合要求； 2）影响组装质量； 3）矫正焊接变形很费工时，增加成本，降低接头塑性； 4）使结构形状发生变化，并产生附加应力，降低承载能 力。
2）闪光对焊：两焊件不接触，先加电压， 再
焊接是利用加热或加压（或者加热和加压），使分 离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子 间的结合的连接方法。在机械制造、建筑、车辆、石油 化工、原子能、航空航天等部门得到广泛运用。
焊接的特点： 优点： 1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。
5）选用合理的焊接顺序，如图4-10的对称焊，图4-14的 分段退焊。
6）采用机械或火焰矫正法来减少变形。如图4-15，图416所示。
思考题
1.焊接接头包括哪几部分？低碳钢焊接接头各部分的性能 如何？ 2.解释下列名词：焊接热循环、金属的焊接性、碳当量。 3.焊接应力和变形有哪些危害，产生原因是什么？
4）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。
5）接头形式、工件厚度、施焊环境温度和预热等均会影响 焊后冷却速度，从而影响接头的组织和性能。
4.1.2 金属的焊接性能
1.金属焊接性的概念
焊接性是金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一 定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。包 括工艺焊接性，即在一定焊接工艺条件下，一定的金属形 成焊接缺陷的敏感性；使用焊接性，焊接接头对使用要求 的适应性，包括焊接接头的力学及其他特殊性能。
触形成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化 甚至蒸发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发 射大量电子，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电 子构成电弧。
2. 焊接电弧的结构
电弧由阴极区、阳极区和弧柱 区三部分组成，如图4-1所示。
1）阴极区：电子发
2.金属焊接性的间接评价方法
碳当量法：在粗略估计碳钢和低合金结构钢的焊接性 能时，把钢中的合金元素（包括碳）的含量按其对焊接性 影响程度换算成碳的相当含量，其总和叫碳当量。其计算 公式如下：
1）金属熔池体积小，熔池处于液态时间短，冶金反应不充 分；
2）熔池温度高，使金属元素强烈的烧损和蒸发，冷却速度 快，易产生应力和变形，甚至开裂。
为保证焊缝质量，可从两方面采取措施：
1）减少有害元素进入熔池，主要采用机械保护，如焊条 药皮、埋弧焊焊剂和气体保护焊的保护气体（CO2，氩气） 等）。
2）清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。如焊条 药皮里加合金元素进行脱氧、去氢、去硫、渗合金等。
氢易溶入熔池，在焊缝中形成气孔，或聚集在焊缝缺 陷处造成氢脆。
其次空气中的氮气在高温时大量溶于液体金属，冷却 结晶时，氮溶解度下降，如图4-4所示；析出的氮在焊缝 中形成气孔，部分还以针状氮化物（Fe4N）形式析出；焊 缝中含氮量提高，使焊缝的强度和硬度增加，塑性和韧性 剧烈下降。
焊缝的冶金过程与一般冶金过程比较，具有以下特点：
6）焊后进行去应力退火，消除焊接残余应力。
焊接变形的防止和消除措施：
1）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度要尽 可能小，与防止应力一样也是减少变形的有效措施；
2）焊前组装时，采用反变形法 ，如图4-11，图4-12所 示；
3）刚性固定法，但会产生较大的残余应力，如图4-13所 示；
4）采用合理的焊接规范；
a) 焊接过程中
平板焊接时，要产生热胀冷缩。
加热时，如自由膨胀则如图4-9a中
虚线所示，但由于受到阻碍，产生
同样伸长，故高温处产生压应力，
低温处产生拉应力，两者平衡。冷
却后，由于冷却速度不同，高温处
b) 冷却后
冷却慢，收缩大。同样最后在高温
处产生拉应力，低温处产生压应力。图4-9 平板对接焊的应力
一般情况下，焊件塑性好，结构刚度小时，焊件收缩 容易，焊件变形大，焊接应力小；反之焊接变形小，焊接 应力大。焊接变形的基本形式如表4-1所示。
2.熔合区
化学成分不均匀，组织粗大，往往是粗大的过热组织 或粗大的淬硬组织，使强度下降，塑性、韧性极差，产生 裂纹和脆性破坏，其性能是焊接接头中最差的。
3. 热影响区
热影响区各点的最高加热温度不同，其组织变化也不相 同。如图4-6所示，热影响区可分为过热区、正火区、部分 相变区和再结晶区。
1）过热区：最高加热温度在 11000C以上的区域，晶粒粗大，甚 至产生过热组织。塑性和韧性明显 下降，是热影响区中力学性能最差 的部位。
4.1.1.4 焊接接头组织与性能
以低碳钢为例，说
明焊接过程造成金属组 织和性能的变化。如图 4-6所示。受焊接热循环 的影响，焊缝附近的母 材组织或性能发生变化 的区域，叫焊接热影响 区。熔焊焊缝和母材的 交界线叫熔合线。熔合 线两侧有一个很窄的焊 缝与热影响区的过渡区， 叫熔合区。焊接接头由 焊缝区、熔合区和热影 响区组成。
2）正火区：最高加热温度在Ac3至 11000C的区域，焊后空冷得到晶粒 较细小的正火组织，力学性能较好。
3）部分相变区：最高加热温度在 Ac1至Ac3的区域，只有部分组织发 图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化 生相变，晶粒不均匀，性能较差。
低碳钢焊接接头的组织、 性能变化如图4-8所示，熔合 区和过热区性能最差，热影 响区越小越好，其影响因素 有焊接方法、焊接规范、接 头形式等。
对焊 缝焊 点焊
4.2.1 熔焊
4.2.1.1 焊条电弧焊
焊条电弧焊是利用电弧作为热源，手工操纵焊条进 行焊接的方法，又称手工电弧焊。 手工电弧焊的特点： 1）设备简单、操作灵活； 2）可焊接多种金属材料； 3）室内、外焊接效果相近； 4）对焊工操作水平要求较高，生产率较低。
4.2.1.2 埋弧焊
3. 埋弧焊特点及应用 优点： 1）生产率高、节省焊接材料，成本低 ； 2）焊接质量好； 3）劳动条件好。 缺点： 1）适应性较差 ，焊前准备工作量大； 2）焊接电流强度大，不适于3mm以下薄板； 3）难以完成铝、钛等强氧化性金属及合金的焊接； 4）设备一次性投资较大。
埋弧焊适于成批生产中、厚板结构的长直缝与直径 较大的环缝。
4.1.1.3 焊接热循环
焊接热循环：在焊接加热和 冷却过程中，焊接接头上某点的 温度随时间变化的过程如图4-5所 示。不同点，其热循环不同，即 最高加热温度、加热速度和冷却 速度均不同。对焊接质量起重要 影响的参数有：最高加热温度、 在 过 热 温 度 11000C 以 上 停 留 时 间 和冷却速度等。其特点是加热和 冷却速度都很快。对易淬火钢， 焊后发生空冷淬火，对其他材料， 易产生焊接变形、应力及裂纹。 图4-5 焊接热循环曲线
氩弧焊分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，如图4-20所 示。
钨极氩弧焊的电极材料可用纯钨或钨合金，一般采用 铈钨极，其在焊接过程中不熔化，故需采用焊丝。焊接电 流较小，适于薄板焊接。
熔化极氩弧焊采用焊丝作为电极，可使用大电流，适 于中厚板焊接。
氩弧焊设备由送丝系统、主电路系统、供气系统、水冷 系统、控制系统、焊枪等组成，如图4-21所示。
4.2.1.3 气体保护电弧焊
气体保护焊是用外加气体作为电弧介质并保护电弧区 的熔滴和熔池及焊缝的电弧焊。常用保护气体有惰性气体 （氩气、氦气和混合气体）和活性气体（二氧化碳气）两 种，分别成为惰性气体保护焊和CO2焊。 1. 惰性气体保护焊
（1）保护气体和电极材料
保护气体有氩气（Ar）和氦气（He），或其混合气 体，分别称为氩弧焊和氦弧焊及混合气体保护焊。
第2节 焊接方法
焊接方法的种类很多，按照焊接过程的物理特点可 分为熔焊、压焊和钎焊三类。常用焊接方法有:
激光焊
高能焊 堆焊与喷涂
电子束焊 等离子弧焊
熔焊
电渣焊
气体保护焊
电弧焊
埋弧焊
气焊
焊条电弧焊
压焊 钎焊
爆炸焊 超声波焊 电阻焊 扩散焊 摩擦焊 真空钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 电阻钎焊 盐浴钎焊 火焰钎焊 烙铁钎焊
金属与氧的作用对焊接质量 影响最大，氧与多种金属发生氧 化反应：
FeOFeO
MnOMnO
Si2OSi2O
2C 3rO C2O r3
2A 3lO A2O l3
图4-2 焊条电弧焊过程
能溶解在液态金属中的氧化物（如氧化亚铁），冷凝 时因溶解度下降而析出，严重影响焊缝质量，如图4-3所 示；而大部分金属氧化物（如硅、锰化合物）不溶于液态 金属，可随渣浮出，净化熔池，提高焊缝质量。
4. 影响焊接接头性能的因素
焊接接头的力学性能决 定于它的化学成分和组织。 具体有：
图4-8 低碳钢焊接接头的性能分布
1）焊接材料、焊丝和焊剂都要影响焊缝的化学成分。
2）焊接方法，一方面影响组织粗细，一方面影响有害杂 质含量。
3）焊接工艺。焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量 （如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称， 叫焊接工艺参数。线能量:指熔焊时，焊接能源输入给单位 长度焊缝上的能量。显然焊接工艺参数，影响焊接接头输入 能量的大小，影响焊接热循环，从而影响热影响区的大小和 接头组织粗细。
图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化
1.焊缝区
焊接热源向前移去后，熔 池液体金属迅速冷却结晶，结 晶从熔池底部未熔化的半个晶 粒开始，垂直熔合线向熔池中 心生长，呈柱状树枝晶，如图 4-7所示；结晶过程中将在最
图4-7 焊缝的柱状树枝晶
后结晶部位产生成分偏析。同时焊缝组织是从液体金属结晶 的铸态组织，晶粒粗大，成分偏析，组织不致密。但由于熔 池小，冷却快，化学成分控制严格，碳、硫、磷都较低，并 含有一定合金元素，故可使焊缝金属的力学性能不低于母材。
3.焊接应力和变形的防止
焊接应力的防止及消除措施：
1）结构设计要避免焊缝密集交叉，焊缝截面和长度要尽 可能小；
2）采取合理的焊接顺序，使焊缝较自由的收缩，如图410所示；
3）焊缝仍处在较高温度时，锤击或辗压焊缝使金属伸长， 减少残余应力；
4）采用小线能量焊接，多层焊，减少残余应力；
5）焊前预热可减少工件温差，减少残余应力；
C w E c w 6 M n w C rw 5 M w oV w N 1 iw C 5u
碳当量越高，焊接性越差。一般当CE<0.4%时，冷裂 倾向不大，焊接性好，不需预热；CE=0.4%～0.6%时，冷 裂倾向明显，焊接性较差，需预热和采取其他工艺措施来 避免裂纹；CE>0.6%时，冷裂倾向严重，焊接性差，需采 用较高的预热温度和其他严格的工艺措施。
2）阳极区：受电子轰击区域，热 量约占43%，平均温度2600K；
3）弧柱区：阴、阳两极间区域， 几乎等于电弧长度，热量21%，弧 柱中心温度可达6000~8000K。
图4-1 电弧的结构示意图
4.1.1.2 焊接的冶金过程
焊 接 的 冶 金 过 程 如 图 4-2 所 示,母材、焊条受电弧高温作用 熔化形成金属熔池，将进行熔化、 氧化、还原、造渣、精炼及合金 化等物理、化学过程。
值得注意的是，钢材的焊接性还受结构刚度、焊后应 力条件、环境温度的影响，故应根据具体情况进行抗裂试 验及使用焊接性试验。
4.1.3 焊接应力和变形
1.焊接应力与变形产生的原因
焊件在焊接过程中受到局部加
热和冷却是产生焊接应力和变形的 主 要 原 因 。 图 4-9 是 低 碳 钢 平 板 对 接焊时产生应力和变形的示意图。
埋弧焊是电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法，其电 弧的引燃、焊条送进和电弧移动都采用机械来完成。
1.埋弧焊设备
埋弧焊设备由焊接电源、焊车、控制箱三部分组成。 焊车由送丝机头、行走小车、控制盘、焊丝盘和焊剂漏斗 等组成。
2.埋弧焊的焊接过程及工艺
埋弧焊焊接过程如图4-17所示；埋弧焊焊缝形成过程 如图4-18所示。埋弧焊焊丝从导电嘴深处长度较短，故可 采用大电流焊接，比手工电弧焊高4倍，故适宜焊接较厚 材料，也可焊接大直径筒体，如图4-19所示。
2. 焊接应力与变形的危害 焊接应力： 1）增加结构工作时的应力，降低承载能力； 2）引起焊接裂纹，甚至脆断； 3）促使产生应力腐蚀裂纹； 4）残余应力衰减会产生变形，引起形状、尺寸不稳定。
焊接变形： 1）使工件形状尺寸不合要求； 2）影响组装质量； 3）矫正焊接变形很费工时，增加成本，降低接头塑性； 4）使结构形状发生变化，并产生附加应力，降低承载能 力。
2）闪光对焊：两焊件不接触，先加电压， 再
焊接是利用加热或加压（或者加热和加压），使分 离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子 间的结合的连接方法。在机械制造、建筑、车辆、石油 化工、原子能、航空航天等部门得到广泛运用。
焊接的特点： 优点： 1）连接性能好，密封性好，承压能力高 ； 2）省料，重量轻，成本低； 3）加工装配工序简单，生产周期短 ； 4）易于实现机械化和自动化。
5）选用合理的焊接顺序，如图4-10的对称焊，图4-14的 分段退焊。
6）采用机械或火焰矫正法来减少变形。如图4-15，图416所示。
思考题
1.焊接接头包括哪几部分？低碳钢焊接接头各部分的性能 如何？ 2.解释下列名词：焊接热循环、金属的焊接性、碳当量。 3.焊接应力和变形有哪些危害，产生原因是什么？
4）焊后热处理：如正火，能细化接头组织，改善性能。
5）接头形式、工件厚度、施焊环境温度和预热等均会影响 焊后冷却速度，从而影响接头的组织和性能。
4.1.2 金属的焊接性能
1.金属焊接性的概念
焊接性是金属材料对焊接加工的适应性，主要指在一 定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。包 括工艺焊接性，即在一定焊接工艺条件下，一定的金属形 成焊接缺陷的敏感性；使用焊接性，焊接接头对使用要求 的适应性，包括焊接接头的力学及其他特殊性能。
触形成短路，强大的电流产生强烈电阻热使接触点熔化 甚至蒸发，当焊条提起时，在电场作用下，热的金属发 射大量电子，电子碰撞气体使之电离，正、负离子和电 子构成电弧。
2. 焊接电弧的结构
电弧由阴极区、阳极区和弧柱 区三部分组成，如图4-1所示。
1）阴极区：电子发