熔焊原理及金属材料焊接教案

《熔焊原理及金属材料焊接》教案
一、教材《熔焊原理及金属材料焊接》
二、教学对象新高职焊接专业的学生
三、教案试讲内容：第七章第三节《低碳调质钢的焊接》中
的（二）低碳调质钢的焊接性分析
本节课主要内容：详细分析了低碳调质钢的焊接性，为制定该钢种的焊接工艺提供了依据。

四、本节课的教学目的及要求：
1．掌握该钢种焊接接头对各种焊接缺陷的敏感性和防止措施；
2．掌握该钢种焊接热影响区性能下降的原因和防止措施。

五、本节课的重点、难点：
重点：冷裂纹产生原因及防止措施，热影响区脆化机理及防止措施。

难点：热影响区脆化机理及防止措施。

六、本节课的教学时间：30分钟
七、教学方法：讲授法
八、教学过程：
（一）复习旧课：
提问：什么是焊接性答案（略）
（二）导入新课：
三峡工程压力钢管下平段及蜗壳的焊接安装选用日本NKK 公司生产的NK一HITEN610U2低碳调质钢板，日方要求该钢种焊接施工的线能量按≤40kJ/cm控制，这意味着超过这一参数，接头的性能将不能保证，从焊接工艺要求引出新课。

（三）讲授新课
1．焊接性分析规律：高强度钢是通过一定的化学成分再配合相应的热处理来保证其力学性能的，焊接过程由于存在着热和应力的不平衡，会导致焊接缺陷的产生，不同化学成分的钢种对各种焊接缺陷的敏感性也不一样；焊接热作用也会破坏母材焊前的热处理效果，导致焊接热影响区性能下降而不能满足使用要求。

本次课我们将结合低碳调质钢的化学成分特点（含碳量低，Wc≤%,合金元素种类较多）和热处理状态（调质即淬火＋回火）来分析它的焊接性，为制定该钢种的焊接工艺提供理论依据。

2．低碳调质钢的焊接性分析（学生阅读课文，老师讲解）（1）焊接缺陷的敏感性
①．结晶裂纹由于含碳量低，对硫、磷杂质控制严格，所以这类钢焊接时不会出现结晶裂纹。

②.热影响区液化裂纹高镍低锰一类的的低碳调质钢较易出现此类裂纹，原因是热影响区的过热区出现重熔。

防止措施是减少焊接线能量；调整熔池的形状，避免出现蘑菇状熔池。

③．冷裂纹低碳调质钢由于加入较多的合金元素，使钢的淬硬性提高，容易得到马氏体和贝氏体。

按理应该冷裂纹的敏感性较高，但由于该钢种含碳量较低，所出现的是低碳马氏体，具有较高韧性。

而且该钢种的Ms点比较高（接近400oC），如果能提供一个缓冷过程，让马氏体形成后来得及进行一次“自回火”过程，使其韧性得到改善，而避免产生冷裂纹。

反之，在焊接应力的作用下就可能产生冷裂纹。

所以焊接时为防止冷裂纹应该采用大线能量(写出公式 )。

④．消除应力裂纹该钢种有Cr、Mo、V、Ti、Nb、B等提高消除应力裂纹敏感性的元素，所以容易出现消除应力裂纹。

防止措施是：降低退火温度，进行适当预热或后热。

（2）.热影响区的性能变化
①．脆化机理是：当冷速较低时，铁素体（F）首先析出，导致剩余的奥氏体富碳，这部分高碳奥氏体在冷却时转变为高碳马氏体或高碳贝氏体，导致过热区脆化。

防止措施：快冷矛盾：防止冷裂纹希望缓冷，防止脆化希望快冷。

解决方法：通过实践确定热影响区不出现脆化的最大线能量（热影响区取样进行冲击试验）。

②．软化机理是：焊接热影响区受到的热作用温度超过钢种的回火温度，导致该部位出现碳化物积聚长大而使强度下降。

软化部位在加热温度为t回～Ac3之间的区域。

防止措施：采用热量集中的焊接方法（如熔化极气保焊）。

（3）讨论题：三峡工程的焊接接头如出现冷裂纹和脆化，将会出现什么后果钢管爆裂，后果不堪设想。

（四）课堂小结：
1．通过以上讲解，希望同学们进一步熟悉化学成分和焊接缺陷之间的关系；焊接热作用破坏了低碳调质钢的热处理效果，导致热影响区出现脆化和软化；低碳调质钢的主要焊接性问题是冷裂纹和脆化。

六十年代我们从低碳钢焊接用酸性焊条到16Mn钢的焊接用碱性焊条对电焊工的焊接技术来说上了一个台阶；九十年代从16Mn钢到调质钢焊接又上了一个台阶，每上一个台阶都有一套新的焊接要求和理论知识。

我们知道，感觉到的东西不一定能立刻理解它，只有理解了的东西才能更深地感觉它，所以，理论知识对调质钢焊接十分重要，对每一位焊接工作者特别是电焊工尤其重要，否则就焊不出合格的焊接接头。

（五）布置作业：低碳调质钢选择线能量的原则是什么。