焊接冶金课件
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第10讲焊接冶金学(3).pptx
❖ 其中对焊接质量影响最大的是N2、H2、O2、 CO2和H2O等，必须加以控制。
30
3
1.气体的来源与产生 ⑴ 气体的来源
焊接区内气体来源于：
焊接材料：如焊条的药皮、焊剂和药芯中的造 气剂、高价氧化物和水分等
热源周围的空气 焊条（丝）和焊件表面存在铁皮、铁锈、油漆
和吸附水等 母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
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4
⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
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5
② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
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9
2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
态存在，一般以分子状态存在的气体须先分解成原 子或离子后才能溶解到金属中。
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10
在焊接冶金中常见的气体有简单气体和复杂气 体两类：
简单气体：由同种原子组成分子的气体，如 N2、H2和O2等，多为双原子气体；
复杂气体：由不同原子组成分子的气体，如 CO2和H2O等。
量很少，因而气相的氧化性也很小。
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14
⑵ 各种气体的分子、原子和离子在焊接区内的分 布与温度有关。
电弧的温度无论是轴向或径向分布都不均匀， 所以它们在电弧中的分布也是不个均匀的。由于 测试上的困难，日前尚未了解其分布规律。
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1.气体的来源与产生 ⑴ 气体的来源
焊接区内气体来源于：
焊接材料：如焊条的药皮、焊剂和药芯中的造 气剂、高价氧化物和水分等
热源周围的空气 焊条（丝）和焊件表面存在铁皮、铁锈、油漆
和吸附水等 母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
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⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
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② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
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2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
态存在，一般以分子状态存在的气体须先分解成原 子或离子后才能溶解到金属中。
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在焊接冶金中常见的气体有简单气体和复杂气 体两类：
简单气体：由同种原子组成分子的气体，如 N2、H2和O2等，多为双原子气体；
复杂气体：由不同原子组成分子的气体，如 CO2和H2O等。
量很少，因而气相的氧化性也很小。
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⑵ 各种气体的分子、原子和离子在焊接区内的分 布与温度有关。
电弧的温度无论是轴向或径向分布都不均匀， 所以它们在电弧中的分布也是不个均匀的。由于 测试上的困难，日前尚未了解其分布规律。
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焊接化学冶金知识概述PPT(89张)
化学成分。 （3）防止电弧不稳定，避免焊缝中产生气孔。
焊接化学冶金的首要任务就是对焊接区内的金属加强保护，以免 受空气的有害作用。
(二) 保护的方式和效果
1 埋弧焊：是利用焊剂及其熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金属 的，焊剂保护效果取决于焊剂的粒度和结构。
2 气体保护焊：保护效果取决于保护气的性质与纯度。惰性气体(氩、 氦等)保护效果好，用于合金钢和化学活性金属及其合金。
平均熔敷速度 ：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔 敷速度。gD=GD/t=αpI
损失系数： 在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分 焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。
G G DgMgD1 H
G
gM
P
熔敷速度才是反映焊接生产率指标 H(1 ) P
目前还不能从理论上精确地计算出熔滴温度，只能作为定性的参 考。
●随焊丝直径的增大，熔滴的温度降低。
●低碳钢熔滴的平均温度在2100~2700 K的范围内。
（二）熔池的形成
熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态 金属部分就是熔池。
熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。 若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。
均匀的焊缝金属。
b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提 高焊接质量。
图1-5 TIG焊 钛合金时熔池 中金属的流向
二 焊接过程中对金属的保护
(一) 保护的必要性 （1）防止熔化金属与空气发生激烈的相互作用，降低焊缝金属中
氧和氮的含量。 （2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而减少，使焊缝得到合适的
(2)熔滴的比表面积和相互作用时间 熔滴的比表面积:表面积与质量之比：
焊接化学冶金的首要任务就是对焊接区内的金属加强保护，以免 受空气的有害作用。
(二) 保护的方式和效果
1 埋弧焊：是利用焊剂及其熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金属 的，焊剂保护效果取决于焊剂的粒度和结构。
2 气体保护焊：保护效果取决于保护气的性质与纯度。惰性气体(氩、 氦等)保护效果好，用于合金钢和化学活性金属及其合金。
平均熔敷速度 ：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔 敷速度。gD=GD/t=αpI
损失系数： 在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分 焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。
G G DgMgD1 H
G
gM
P
熔敷速度才是反映焊接生产率指标 H(1 ) P
目前还不能从理论上精确地计算出熔滴温度，只能作为定性的参 考。
●随焊丝直径的增大，熔滴的温度降低。
●低碳钢熔滴的平均温度在2100~2700 K的范围内。
（二）熔池的形成
熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态 金属部分就是熔池。
熔池是由熔化的焊条金属与局部熔化的母材金属所组成的。 若用非熔化极进行焊接时，熔池仅由局部熔化的母材所组成。
均匀的焊缝金属。
b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提 高焊接质量。
图1-5 TIG焊 钛合金时熔池 中金属的流向
二 焊接过程中对金属的保护
(一) 保护的必要性 （1）防止熔化金属与空气发生激烈的相互作用，降低焊缝金属中
氧和氮的含量。 （2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而减少，使焊缝得到合适的
(2)熔滴的比表面积和相互作用时间 熔滴的比表面积:表面积与质量之比：
焊接冶金原理04熔池凝固与焊缝组织2课件
➢ G.R表征了凝固过程的冷却速率，影 响微观组织的尺度；
➢ 一个G/R值对应着一个结晶形态，随 G/R减小，凝固结晶形态由平面晶顺 序向胞状晶、树枝晶和等轴晶转变；
➢ 一个G.R值对应着一个结构尺度，随 G.R增大，微观组织尺度减小（细 化）。
G和R对凝固显微结晶形ห้องสมุดไป่ตู้和尺度的影响
➢ 焊接线能量恒定条件下，随焊 接速度增大，熔池结晶速率R将 增大、熔池边界温度梯度尤其 是熔池中心线附近边界温度梯 度G趋于减小，G/R值减小，焊 缝中心更容易出现等轴晶；
a
b
焊接速度对纯铝钨极氩弧焊焊缝组织的 影响：(a) 250mm/min；(b) 1000mm/min
4.3.3 焊缝凝固组织的调控
在组织形态上，柱状晶对焊缝性能不利，而等轴晶组织有利于获得 良好的强韧性；在结构尺度上，焊缝的显微组织越细小，焊缝综合性能 越好。为了获得良好的焊缝性能，一般希望焊缝凝固组织为细小的等轴 晶组织。
的显微结构依次为：平面晶、胞状晶、树枝晶； ➢ 所有的显微结晶形态不一定全部存在，有时柱状晶可以一直生长到焊
缝中心，而无等轴晶； ➢ 柱状晶主轴方向是弯曲的。
焊缝组织与熔池凝固行为的关系
T2紫铜埋弧焊接头平面结晶形成 的柱状晶
AISI 304 与 Inconel 600激光焊焊 缝胞状晶
AISI 316L 奥氏体不锈钢埋弧焊 焊缝胞状树枝晶
(a)
(b)
(c)
Ti的添加量对Al-2.5%Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影响， (a) 0.005% Ti, (b) 0.011%Ti, (c) 0.029%Ti
(a)
(b)
合金元素Zr对7020 Al–Zn–Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影 响[29]：(a)未做变质处理;(b) 添加0.5% Zr变质处理
焊接物理冶金-第一章课件
焊接物理冶金
授课内容
第一章 绪论 第二章 焊接热过程 第三章 焊缝金属 第四章 焊接热影响区 第五章 焊接裂纹 第六章 焊接结构 第七章 焊接界面
主要参考书：
1. 张文钺 编著. 焊接物理冶金，天津大学出版社， 1991年。
2. 张文钺 编著. 焊接冶金学，机械工业出版社， 1996年。
3. 中国焊接学会编. 焊接手册（材料的焊接），机械工业 出版社，2001年。
焊接化学冶金：基本任务是研究焊接过程中焊接区各种 物质之间在高温下相互作用的过程和规律（如焊接区内 金属、气体与熔渣三相间的相互作用，焊缝金属的合金 化及其成分控制等）。研究过程的规律。
焊接物理冶金：这门科学的基本任务在于对材料受焊后的化 学成分、组织、性能的变化和产生缺陷的原因进行深入的分 析，找出内在的规律，探明材料受焊过程和受焊之后物理、 化学及微观的变化行为，为进一步提高焊接质量、防止各种 缺陷提供理论依据。研究过程结果影响的规律。
构件焊接性分析 与“材料焊接性”相比，构件焊接性的含义更广泛，它可以包 含:
“材料的焊接适应性”、 “设计的焊接可靠性” 和 “制造的焊接可行性” 。
如图1-1所示。
焊接残余应力和焊接变形是焊接性 的重要组成部分，它影响到冷、热裂纹的 产生，影响使用性能并妨碍制造过程。
图1-1构件焊接性的定义
影响构件焊接性的因素
1 焊接的定义及特点
焊接的定义：
被焊工件(同材质或者不同材质)通过加热或 加压(或两者并用), 采用或不用填充金属, 使被焊 工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺 过程。
金属焊接的条件：
只有两块金属的距离d达到（3~5）×10-10m时， 金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。
1 焊接的定义及特点
授课内容
第一章 绪论 第二章 焊接热过程 第三章 焊缝金属 第四章 焊接热影响区 第五章 焊接裂纹 第六章 焊接结构 第七章 焊接界面
主要参考书：
1. 张文钺 编著. 焊接物理冶金，天津大学出版社， 1991年。
2. 张文钺 编著. 焊接冶金学，机械工业出版社， 1996年。
3. 中国焊接学会编. 焊接手册（材料的焊接），机械工业 出版社，2001年。
焊接化学冶金：基本任务是研究焊接过程中焊接区各种 物质之间在高温下相互作用的过程和规律（如焊接区内 金属、气体与熔渣三相间的相互作用，焊缝金属的合金 化及其成分控制等）。研究过程的规律。
焊接物理冶金：这门科学的基本任务在于对材料受焊后的化 学成分、组织、性能的变化和产生缺陷的原因进行深入的分 析，找出内在的规律，探明材料受焊过程和受焊之后物理、 化学及微观的变化行为，为进一步提高焊接质量、防止各种 缺陷提供理论依据。研究过程结果影响的规律。
构件焊接性分析 与“材料焊接性”相比，构件焊接性的含义更广泛，它可以包 含:
“材料的焊接适应性”、 “设计的焊接可靠性” 和 “制造的焊接可行性” 。
如图1-1所示。
焊接残余应力和焊接变形是焊接性 的重要组成部分，它影响到冷、热裂纹的 产生，影响使用性能并妨碍制造过程。
图1-1构件焊接性的定义
影响构件焊接性的因素
1 焊接的定义及特点
焊接的定义：
被焊工件(同材质或者不同材质)通过加热或 加压(或两者并用), 采用或不用填充金属, 使被焊 工件达到原子间结合而形成永久性连接的工艺 过程。
金属焊接的条件：
只有两块金属的距离d达到（3~5）×10-10m时， 金属原子之间便形成了金属键，实现焊接。
1 焊接的定义及特点
第14讲焊接冶金学(7)PPT课件
⑸ 药皮的质量系数Kb
在焊条药皮中合金剂含量相同情况下，Kb
增加，过渡系数减小。 一般认为随着药皮厚度增加，合金剂进入
金属所经路程增大，从而使氧化和残留损失 加大。
22
⑹ 焊接方法 不同焊接方法因对焊接区保护的方式以及
所用保护介质各不相同，即使用含有同样合 金元素的填充金属，其过渡系数也各不相同， 见下表。
26
熔池凝固时S容易偏析，以 低熔点共晶Fe＋FeS(熔点约 985℃)或FeS＋FeO (熔点约 940℃)的形式呈片状或链状 分布于晶界，增加焊缝金 属结晶裂纹的倾向，降低 冲击韧度和抗腐蚀性。
图 Fe＋FeS相图
一般情况下通过药皮过渡的过渡系数较小 ，而通过焊
丝过渡时过渡系数较大。
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3.5.3 影响过渡系数的因素 焊接过程合金元素主要损失于：
蒸发、氧化和残留在熔渣中 只要减少这方面的损失，就能提高其过渡系数。
16
⑴ 合金元素的物理化学性质 沸点：越低，焊接时的蒸发损失就越大，其过渡系 数就越小，例如Mn的沸点仅2027℃，在焊接时极 易蒸发，故其过渡系数小。
第三章 焊接冶金学
第14讲
1
上讲回顾
❖ 活性熔渣对金属的氧化 ❖ 焊件表面氧化物对金属的氧化 ❖ 氧对焊接质量的影响 ❖ 焊缝金属的脱氧
2
3.5 焊缝金属的合金化
3.5.1 合金化的目的及方式 合金过渡是把所需的合金元素通过焊接材料过渡
到焊缝金属(或堆焊金属)中去的过程，又称焊缝金 属合金化。
3
例如：在碱性药皮中加入Al和Ti，可提高Si和 Mn的过渡系数。
18
⑵ 合金元素的含量 试验表明，随着药皮或焊剂中合金元素含量的增
加，其过渡系数逐渐增加，最后趋于一个定值。
焊接冶金原理03焊接化学冶金4课件
药皮，主要组成包括碳酸盐、金红石、萤石、铁矿石、锰铁、硅铁 以及纤维素和水玻璃等。在焊接过程中这些物质发生分解产生气体和 熔渣。
焊条的分类
按照熔渣的碱度：
酸性焊条 碱性焊条
按照熔敷金属和用途： 结构钢焊条 耐热钢焊条 不锈钢焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条 堆焊焊条等
3. 4 典型焊接方法的化学冶金
3.4.1 焊接材料 1、焊条
焊条是一种专门用于焊条电弧焊（亦称“手工电弧焊”）的焊接 材料，由一定长度的金属丝外表涂上特殊涂层制成，其中的金属丝通 常称为焊芯，外部的特殊涂层称为焊条药皮，简称药皮。
焊芯，其作用为导电和填充金属，其典型成分为含碳量0.8%（wt.） 的优质或高级优质钢（H08、H08A）。
2[Fe3P]+3(FeO)=（P2O3）+9[Fe] (P2O3)+3(CaO)=（(CaO)3 P2O3）
酸性渣含有较多的FeO，有利于磷的氧化，但碱性氧化物少，不利生 成稳定的磷酸盐；碱性渣的抗氧化能力弱，不允许含有较多的FeO， 否者会使焊缝严重增氧。因此，依靠提高熔渣碱度来增加脱磷的效果 有限。
GB/T13814— 2008
国际标准 AWS A5.1 AWS A5.5 AWS A5.4 AWS A5.13 AWS A5.15
AWS A5.6 AWS A5.3 AWS A5.11(ISO 14172:2003)
2、焊丝 焊丝是用作焊接填充材料的金属丝，是埋弧焊、气体保护电弧焊
（包括熔化极和非熔化极）、电渣焊等焊接方法中广泛应用的焊接材料。 在埋弧焊、熔化极气体保护电弧焊、电渣焊等焊接方法中，焊丝还有导 电的作用。
[Mn]+[FeS]=(MnS)+[Fe] (MnO)＋[FeS]＝(MnS)＋(FeO) (CaO)＋[FeS]＝(CaS)＋(FeO)
焊条的分类
按照熔渣的碱度：
酸性焊条 碱性焊条
按照熔敷金属和用途： 结构钢焊条 耐热钢焊条 不锈钢焊条 铸铁焊条 镍及镍合金焊条 铜及铜合金焊条 铝及铝合金焊条 堆焊焊条等
3. 4 典型焊接方法的化学冶金
3.4.1 焊接材料 1、焊条
焊条是一种专门用于焊条电弧焊（亦称“手工电弧焊”）的焊接 材料，由一定长度的金属丝外表涂上特殊涂层制成，其中的金属丝通 常称为焊芯，外部的特殊涂层称为焊条药皮，简称药皮。
焊芯，其作用为导电和填充金属，其典型成分为含碳量0.8%（wt.） 的优质或高级优质钢（H08、H08A）。
2[Fe3P]+3(FeO)=（P2O3）+9[Fe] (P2O3)+3(CaO)=（(CaO)3 P2O3）
酸性渣含有较多的FeO，有利于磷的氧化，但碱性氧化物少，不利生 成稳定的磷酸盐；碱性渣的抗氧化能力弱，不允许含有较多的FeO， 否者会使焊缝严重增氧。因此，依靠提高熔渣碱度来增加脱磷的效果 有限。
GB/T13814— 2008
国际标准 AWS A5.1 AWS A5.5 AWS A5.4 AWS A5.13 AWS A5.15
AWS A5.6 AWS A5.3 AWS A5.11(ISO 14172:2003)
2、焊丝 焊丝是用作焊接填充材料的金属丝，是埋弧焊、气体保护电弧焊
（包括熔化极和非熔化极）、电渣焊等焊接方法中广泛应用的焊接材料。 在埋弧焊、熔化极气体保护电弧焊、电渣焊等焊接方法中，焊丝还有导 电的作用。
[Mn]+[FeS]=(MnS)+[Fe] (MnO)＋[FeS]＝(MnS)＋(FeO) (CaO)＋[FeS]＝(CaS)＋(FeO)
焊接冶金原理05焊接熔合区1课件
熔合区中硫的分布
2、组织不均匀性
成分不均匀性在一定程度上决定了组织不均匀性，焊接工艺与焊接方法 也会对熔合区的组织不均匀性产生一定的影响。 ➢ 非对流混合区过渡成分有可能导致其在凝固后形成的组织可能既不
同于母材组织也不同于焊缝组织，甚至可能出现一些不希望得到的 有害组织。如在异种钢焊接过程中可能会形成一个马氏体层，有时 还会形成铁素体带和富奥氏体带等等。 ➢ 在部分熔化区，有时会发生严重的晶界液化。液化的晶界在凝固过 程中可能会发生严重的偏析，甚至会在晶界形成近共晶组织，导致 晶界发生严重的脆化。例如，在2219铝合金焊接过程中的部分熔化 区的晶界经常会出现共晶组织，在铸铁焊接过程中在部分熔化区经 常会观察到白口铁组织。
非对流混合区半岛状形貌a)与成分 分布b)
5.2.2非对流混合区的形成机理
非对流混合区形成示意图
实际上，利用流体力学中流动边界层的理论可以很好的解释非对流 混合区的行为。流动边界层，是指贴近固壁附近的一部分流动区域， 在这部分区域中，沿着固壁面切向速度由固壁处的0速度发展到接近 来流的速度，一般定义为在边界处的流速达到来流流速的99%。
边界层的厚度：
X
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
5.20Re 2
0 Re 5105
X X
Re
其中 为流体的密度，kg/m3;
为流体动态粘度，Pa.s;
为运动粘度，m2/s；
X 为到固/液界面的距离，m；
是到固/液界面一定距离后的均匀流速，m/s。
5.2.3非对流混合区的控制措施
非对流混合区对接头性能的影响：
➢ 在适当的氧化环境中，当焊缝金属比基体金属惰性能大时，非 对流混合区是焊接接头中腐蚀速度最快的区域；
焊接冶金学--材料焊接性 教学课件 ppt 作者 李亚江 第6章
第6章铸铁焊接铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金。
工业常用的铸铁为铁碳硅合金，其碳的质量分数为3.0%～4.5%、含硅量为1.0%～3.0%，同时含有一定量的锰及杂质元素磷、硫等。
为了提高铸铁的性能，还可以加入合金元素获得合金铸铁。
铸铁熔点低，液态下流动性好，结晶收缩率小，便于铸造生产形状复杂的机械零部件。
还具有成本低，耐磨性、减振性和切削加工性能好等优点，在机械制造业中获得了广泛应用。
按质量统计，在汽车、农机和机床中铸铁用量约占50%~80%。
铸铁焊接主要应用于以下三方面：①铸造缺陷的焊补; ②已损坏的铸铁成品件的焊补; ③零部件的生产。
6.1 铸铁的种类及其焊接方法6.1.1 铸铁的种类按照碳元素在铸铁中存在的形式和石墨形态，可将铸铁分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁等五大类。
白口铸铁中的碳绝大部分以渗碳体（Fe3C）的形式存在，断口呈白亮色，性质脆硬，极少单独使用。
白口铸铁是制造可锻铸铁的中间品，表层为白口铸铁的冷硬铸铁常用作轧辊。
灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁及蠕墨铸铁中的碳基本以石墨形式存在，部分存在于珠光体中。
这四种铸铁由于石墨形态不同，使得性能有较大差别。
最早出现的灰铸铁，石墨呈片状，其成本低廉，铸造性、加工性、减振性及金属间摩擦性均优良，至今仍然是工业中应用最广泛的铸铁类型。
但是，由于片状石墨对基体的严重割裂作用，灰铸铁强度低、塑性差。
可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火获得的，石墨呈团絮状，塑性比灰铸铁高。
1947年，发明了以球化剂处理高温铁液使石墨球化的方法，得到了球墨铸铁。
由于石墨呈球状，对基体的割裂作用小，使铸铁的力学性能大幅度提高。
而后出现的蠕墨铸铁，石墨呈蠕虫状，头部较圆，具有比灰铸铁强度高、比球墨铸铁铸造性能好、耐热疲劳性能好的优点，在工业中得到了一定的应用。
1．灰铸铁灰铸铁是因断面呈灰色而得名。
灰铸铁中的碳以片状石墨的形式存在于珠光体或铁素体或二者混合的基体中。
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原子间的作用力与距离的关系
2、焊接接头及其形成过程
• 焊接接头
指被焊材料经焊接之后发生组织和性能 发生变化的区域。由焊缝、融合区和热影 响区构成。
焊缝:一般由熔化的被焊材料和添加材料经凝固 后形成的，组织和性能均不同于母材。
融合区：是焊缝与热影响区的分界线。 热影响区：母材组织和性能发生变化，但未熔化。
（3）熔化极气体保护焊
利用连续送进的焊丝与焊件之间燃烧的电 孤作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来 进行焊接。
常用的保护气体有氩气、氦气、二氧化碳气 或这些气体的混合气。
以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气 体保护电弧焊，在国际上简称为，MIG焊；
以惰性气体与氧化性气体(O2、CO2)混合气 为保护气时、或以CO2气体或CO2＋O2混合气 为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧 焊，在国际上简称为MAG焊。
MIG： Metal Inert-Gas arc welding MAG：Metal Active-Gas arc welding
（4） 钨极氩弧焊 ( TIG )
Tungsten Inert—Gas arc welding
基本原理——也称非熔化极氩弧焊，利 用惰性气体作保护气体，电极用难熔金 属（钨或钨合金）棒，焊件作为另一个 电极。通过钨极与焊件之间产生的电弧 加热和熔化焊件及填充金属，形成焊接 接头。
• 氧化焰：如图所示氧和乙炔的体积混合比 大于1.2时燃烧所形成的火焰称为氧化焰。 氧化焰比中性焰短，分为焰心和外焰两部 分。由于火焰中有过量的氧，故对熔池金 属有强烈的氧化作用，一般气焊时不宜采 用。只有在气焊黄铜、镀锌铁板时才采用 轻微氧化焰，以利用其氧化性，在熔池表 面形成一层氧化物薄膜，减少低沸点的锌 的蒸发。
• 碳化焰：如图所示，碳化焰是指氧和乙炔 的体积混合比小于1.1时燃烧形成的火焰。 由于氧气较少，燃烧不完全，过量的乙炔 分解为碳和氢，其中碳会渗到熔池中造成 焊缝增碳。碳化焰比中性焰的火焰长，也 由焰心、内焰和外焰构成，其明显特征是 内焰呈乳白色。碳化焰最高温度为 2700~3000℃。碳化焰适于焊接高碳钢、 铸铁和硬质合金等材料。
（2）埋 弧 自 动 焊
当今生产效率较高的机械化焊接方法之一， 又称焊剂层下自动电弧焊。
电弧在焊剂下燃烧进行焊接的方法，它是利用电 气及机械装置控制送丝和移动电弧的一种焊接方法。
埋弧自动焊的特点和应用 • 1）生产率高 • 2）焊缝质量好 • 3）成本低 • 4）劳动条件好 • 5）适应性差 • 6）对焊前准备要求严 • 7）焊接设备较复杂，设备费一次投资较大
基本原理
用连续送进的焊 丝与被焊工件之 间燃烧的电弧作 为热源来熔化焊 丝与母材金属， 通过焊枪喷嘴输 送保护气体。
熔化极气体保护电弧焊的主要优点： 方便地进行各种位置的焊接 速度较快 熔敷率较高 可适用于大部分主要金属，包括碳钢、合金钢
。 熔化极惰性气体保护焊适用于焊接不锈钢、铝
、镁、铜、钛、锆及镍合金。
工艺特点 ●保护效果好，焊接质量高； ●焊接应力变形小； ●操作方便，适用于空间各种位置焊接 ●电弧稳定
●焊接成本高 ●设备复杂 ●对表面清理要求高
■适用于不锈钢、耐热钢及铜、钛、 铝、镁等有色金属的（＜3mm）薄板 焊接或重要构件的打底焊
（2）焊接质量好。因电弧温度高，焊接速度较快， 热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想。
（3）易于分散应力和控制变形。采用手工电弧焊， 可以通过工艺调整，来减少变形和改善应力分布。
（4）设备简单，使用维护方便。
（5）由于手工操作，生产效率低，焊工的劳动强度 也比较大。
（6）焊接质量不稳定。手工电弧焊的焊接质量，与 焊工的技能有关，这是手工电弧焊的最大缺点。
• 焊接接头的形成过程
1、焊接热过程 2、固液状态演变过程 3、焊接化学冶金过程 4、固态相变过程
3、焊接方法的种类和特点
• 焊接分类： • 熔焊：气焊、电弧焊、高能束流焊 、
电渣焊 • 压焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊、超
声波焊、扩散焊 • 钎焊
气焊
利用气体燃烧的火焰作为热源的焊接 方法。乙炔 (C2H2)是最常用的可燃气体。 氧和乙炔燃烧的化学过程是 ： 2C2H2+5O2→4CO+2H2+3O2+热量 →4CO2+2H2O+热量。
气焊火焰
• 中性焰
氧化焰
碳化焰
• 中性焰：如图所示，氧气和乙炔的体积混合比为 1.1~1.2时燃烧所形成的火焰称为中性焰，又称为
正常焰。它由焰心、内焰和外焰三部分构成。中 性焰在距离焰心前面1~4mm处温度最高，可达 3150℃。中性焰适用于焊接低碳钢、中碳钢、普 通低合金钢、不锈钢、紫铜、铝及铝合金等金属 材料。
• 氧化焰的最高温度为3100~3300℃。
电弧焊
电弧的实质是电极与工件之间的气体 介质产生强烈持久的放电现象，是气体放 电的一种特殊形式。
电弧放电过程是将电能转换成热能， 伴有强烈的弧光。
（1） 焊条电弧焊
1 基本原理 用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊法。
手工电弧焊有以下特点：
（1）操作方便，适应性强。适用于各种钢种、各种 厚度、各种位置和各种结构的焊接。特别是对不规 则的焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和位置狭窄的焊 缝，均能操作自如。
焊接冶金与焊接性
绪论
1、焊接的本质和途径 2、焊接接头及其形成过程 3、焊接方法的种类和特点 4、焊接温度场和焊接热循环 5、本课程的教学目的和内容
1、焊接的本质和途径
焊接是通过加热或加压或者两者并用，并且用或不用 填充材料，使被焊材料形成永久连接的一种工艺。焊接 的本质是使焊件达到原子间的结合。焊件可以是金属材 料，也可以是非金属材料，如塑料、陶瓷等。
• 氧乙炔火焰生成的氢和二氧化碳对熔化金属有一定 的保护作用。
• 气焊设备简单、操作灵活方便，火焰易于控制，不 需要电源。所以气焊主要用于焊接厚度小于3mm以 下的低碳钢薄板，铜、铝等有色金属及其合金，以 及铸铁的焊补等。此外，也适用于没有电源的野外 作业。
• 气焊火焰的温度低，热量分散，加热速度缓慢，故 接接头质量不高。