4 熔化焊与热切割作业基础知识(一)

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通常化合物Biblioteka Baidu 有较高的硬度, 低的塑性,脆 性也较大。
第二节 金属学及热处理基本知识
(3)机械混合物 固溶体和化合物均为 单相合金,若合金是由两种不同的晶体结构彼 此机械混和组成,称为机械混合物。
它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、 硬度和耐磨;塑性和压力加工 性能则较差。
工业上使用的大多数合金属于机械混合计算机物图像 , 采集设备
第二节 金属学及热处理基本知识
铜与锌的合金是黄铜,铜与镍的合金 是白铜,铜与其他金属的合金是青铜。
(1) 黄铜 黄铜主要是由铜和锌组成的合金,其特点是耐磨性能 高,强度高,硬度大,耐化学腐蚀,切削工艺性好。黄铜 常发生季裂(应力腐蚀开裂),在氨气、氨水或硫酸中明显。 黄铜季裂的原因有三,一是点蚀(电化学腐蚀), 二是脱锌,三是残余应力。
第一节 焊接与热切割概述
2.电弧切割 电弧切割按生成电弧的不同可分为 等离子弧切割和碳弧气割。 等离子弧切割是利用高温高速的强劲等离子射流,将被切割 金属熔化并随即吹除,形成狭窄的切口而完成切割的方法。 碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化,并 用压缩空气将其吹掉。实现切割的方法。 3.冷切割 冷切割的主要切割方法有激光切割和水射流切割。
体心立方晶格
第二节 金属学及热处理基本知识
面心立方晶格:晶胞是一个正六方体, 立方体的八个角上和立方体的六个面的中心 各有一个原子。
面心立方晶格
第二节 金属学及热处理基本知识
铁属于立方晶格,随着温度的变化,铁 可以由一种晶格转变为另一重晶格。这种晶格 的转变,称为同素异晶转变。
纯铁在常温下是体心立方晶格(称为α–Fe);当温度升 高到910℃时,纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方晶 格(称为–Fe);再升温度到1390℃时,面心立方晶格又重 新转变为体心立方晶格(称为–Fe),然后一直保持到纯铁 的熔化温度。
常见的钎焊方法有烙铁钎焊、火焰钎焊和感应钎焊等。
焊接方法分类 焊接
钎焊 硬钎焊 软钎焊
压力焊 超 爆 冷电 扩摩 声 炸 压阻 散檫 波 焊 焊焊 焊焊 焊
熔化焊
气 电激 电 电 堆

子光 弧 渣 束焊 焊 焊


碳 电渗炉感 电火 弧 弧渍中应 阻焰 钎 钎钎钎钎 钎钎 焊 焊焊焊焊 焊焊
缝 对 凸点 焊 焊 焊焊
第一节 焊接与热切割概述
氢氧源切割是利用水电解氢氧发生器, 用直流电将水电解成氢气和氧气,其气体 比例为恰好完全燃烧,温度可达2800—3000℃。可 以用于火焰加热。
氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其他熔 剂,利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法。
第一节 焊接与热切割概述
2.电弧切割 电弧切割按生成电弧的不同可分为 等离子弧切割和碳弧气割。 等离子弧切割是利用高温高速的强劲等离子射流,将被切 割金属熔化并随即吹除,形成狭窄的切口而完成切割的方法。 碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化, 并用压缩空气将其吹掉。实现切割的方法。
第一节 焊接与热切割概述
钎焊是把比被焊金属熔点低的钎料金属加 热熔化至液态,然后使其填充到被焊金属接缝的 间隙中而达到结合的方法。
焊接时被焊金属处于固体状态,工件只适当地进行加热,没有受到压 力的作用,仅依靠液态金属与固态金属之间的原子扩散而形成牢固的焊接 接头。
钎焊是一种古老的金属永久连接工艺,但由于钎焊的金属结合机理与 熔焊和压焊是不同的,并且具有一些特殊的性能,所以在现代焊接技术中 仍占有一定的地位。
第二节 金属学及热处理基本知识
非金属元素有22种。非金属元素不具 备金属元素的特征,而且与金属相反,随 着温度的升高,非金属的电导率增大,导电性提高。常 见的非金属元素有氮、氧、氢、碳、硫、磷等。
个别元素具备金属的部分性质,比如硅、锗等,这 类金属有独特的性质,具有特殊功能和应用。
第二节 金属学及热处理基本知识 1、晶体的特点
第二节 金属学及热处理基本知识
一、金属晶体结构 物质是由基本粒子组成的,也是由化学元素 组成的,已发现的化学元素大部分是金属,其次 是非金属,还有个别的类金属。 金属元素共有83种,一般呈现固态。固态金属具有不透明、有光 泽、有延展性、有良好的导电性和导热性等特性,并且随着温度的升 高,金属的导电性降低,电导率减小。这是金属独具的一个特点。 常见的金属元素有铁、铜、锡、铅、锌、铝、铬、镍、锰、 钛、镁、钨等。
第二节 金属学及热处理基本知识
(2) 渗碳体(Fe3C) 渗碳体是铁与碳的化合物,分子式是Fe3C, 其性能与铁素体相反,硬而脆,随着钢中含碳量 的增加,钢中渗碳体的量也增多,钢的硬度、强度也 增加,而塑性、韧性则下降。
第二节 金属学及热处理基本知识
(3) 珠光体( P ) 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物, 含碳量为0.77%左右,温度低于723 ℃时才 存在。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间 ,结构钢很多是珠光体。
惰活 性性 气气 体体 保保 护护 焊焊
螺等二 氩 埋 焊
柱离氧 弧 弧 条
焊子化 焊 焊 电
弧碳

焊焊

第一节 焊接与热切割概述
二、热切割的基本原理及分类 切割分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。 热切割是指采用热能、电能或化学能将金属加 热到其熔化温度以上,并使金属保持在熔化或半熔 化状态,再利用流体动力将金属去除、吹开或燃烧 ,达到切割或去除金属的工艺方法。
切割方法分类
切割方法
火焰切割
电弧切割
氧 - 乙 炔 气 割
液 化 石 油 气 切 割
氢氧 氧熔 源剂 切切 割割
等 离 子 弧 切 割
碳 弧 气 割
冷切割 激水 光射 切流 割切

激光切割 气割
水射流切割
碳弧气割
等离子弧切割
第一节 焊接与热切割概述
1.火焰切割 按加热气源的不同,火焰切割可分为气割、 液化石油气切割、氢氧源切割、氧熔剂切割。 气割(即氧-乙炔切割)是利用氧乙炔切割预热火焰使金属在 纯氧气流中能够剧烈燃烧,生成熔渣和放出大量热量的原理而进 行的。 液化石油气切割的原理与气割相同,不同的是液化石油气的 燃烧特性与乙炔气不同,所以割炬也有所不同:它扩大了低压氧 喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面,还扩大了吸管同柱部分孔径。
第二节 金属学及热处理基本知识
(5)马氏体(M) 马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体, 一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。马氏体 的体积比相同重量的奥氏体的体积大,因此,由奥氏体转变为马氏体时 体积要膨胀,局部体积膨胀后引起的内应力往往导致零件变形、开裂。 高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度,但很脆,延展性很低,承 受冲击载荷的能力差。 低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性 相结合的特点。
第二节 金属学及热处理基本知识
纯铁的这种特性非常重要,是钢材所 以能通过各种热处理方法来改变其内部 组织,从而改善性能的内在因素之一, 也是焊接热影响区中各个区域与母材相 比,具有不同组织和性能的原因之一
第二节 金属学及热处理基本知识
二、合金的组织和结构 1、合金的组织 两种或两种以上的元素(其中至少一种是金属元 素),组合成的金属,叫做合金。 根据两种元素相互作用的关系,以及形成晶体结构 和显微组织的特点可将合金的组织分为三类:固溶体、 化合物、机械混合物。
第二节 金属学及热处理基本知识
1.铜及其合金 铜的新鲜断口呈玫瑰色,由于覆盖一层 氧化物薄膜而变为红褐色,其密度8.9g/cm2, 熔点1 083℃,沸点2 580℃,导热率0.98 cal/(cm•s•℃) 换热系数,电阻率0.017 241 Ω • mm2/m,其表面氧化 物有Cu0氧化铜和CU2O氧化亚铜。 注意:所有金属中只有铜是红色,接近金色。
食盐、水结成的冰都是晶体。 固态金属及合金也是晶体。
食盐晶体
晶体的外观
水结成冰晶体
第二节 金属学及热处理基本知识 1、晶体的特点
松香、玻璃之类不是晶体,属于非晶体。
松香
玻璃
第二节 金属学及热处理基本知识
晶体与非晶的区别不在外形、而在内 部的元子排列。在晶体中,原子按一定规 律排列很整齐。而在非晶体中,原子则是 散乱分布,至多有些局部的短程规则排列。
由于晶体与非晶体中原子排列不同, 因此性能也不相同。
第二节 金属学及热处理基本知识
2、典型的金属晶体结构 金属的原子按一定方式有规则地排列成 一定空间几何形状的结晶格子,称为晶体。 常见金属晶格有体心立方晶格和面心立 方晶格。
第二节 金属学及热处理基本知识
体心立方晶格:晶胞是一个正六方体,立 方体的八个角上和立方体的中心各有一个原子。
第二节 金属学及热处理基本知识
(6)魏氏组织 魏氏组织是一种过热组织,是由 彼此交叉约60º的铁素体针嵌入基体的显微组织。碳 钢过热,晶粒长大后,高温下晶粒粗大的奥氏体以一 定温度冷却时,很容易形成魏氏组织。粗大的魏氏组 织使钢材的塑性和韧性下降,使钢变脆。
第二节 金属学及热处理基本知识
四、有色金属的基本知识 有色金属是相对黑色金属而言的, 在80多种金属大家庭中除了铁、锰、铬以外的 金属都是有色金属。 常用的有色金属有铜、铝、铅、锌、镍、 锡、镁、钛、镉、锑、钴、钨、钼、钒等。
第一节 焊接与热切割概述
压焊,顾名思义是利用焊接时施加一定 压力而完成焊接的方法。
这类焊接有两种形式,一是将被焊金属接触部分加热至塑性状态 或局部熔化状态,然后施加一定压力,以使金属原子间相互结合形成 牢固的焊接接头,如锻焊、接触焊、摩擦焊和气压焊等就是这种类型 的压焊方法。
二是不进行加热,仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力,借 助于压力所引起的塑性变形,以使原子间相互接近而获得牢固的 压挤接头,这种压焊的方法有冷压焊、爆炸焊等。
上节课程内容
1
法律法规基础知识解读
法律体系组成、《安全生产法》简介、 从业人员权利和义务、焊工操作规程等
2
练习
熔化焊与热切割作业 基础知识(一)
第一节 焊接与热切割概述
一、焊接的基本原理及分类 焊接是通过加热、加压,或两者并用, 使两个同种或异种工件产生原子间结合的加工工艺和 连接方式。焊接应用广泛,既可用于金属,也可用于 非金属。 按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点, 可以将焊接方法分为熔化焊、压焊和钎焊三大类。
第二节 金属学及热处理基本知识
黄铜分类如下: 加入Zn锌,只由铜锌组成,称普通黄铜, 用来制造铜板、铜管等。 加入Pb铅,除了铜锌,还有铅,切削加工性能特别好,称 快切黄铜,铸造性好,流动性好。 加入Sn锡.除了铜锌,还有锡,耐腐蚀,用于海洋气候。 加入AI铝.提高强度、硬度,提高大气中抗腐蚀性,用于制 造耐腐蚀零件。
第二节 金属学及热处理基本知识
(1)固溶体 固溶体是一种物质的原子 均匀地溶解在另一种物质的晶格内,形成单相 晶体晶结构。根据原子在晶格上分布的形式, 固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。
第二节 金属学及热处理基本知识
(2)化合物 两种元素的原子按一定 比例相结合,具有新的晶体结构,在晶格中 各元素原子的相互位置是固定的,叫化合物。
第二节 金属学及热处理基本知识
(4)奥氏体( A ) 奥氏体是碳和其他合金元素在γ-Fe中的 固溶体。在一般钢材中,只有高温时存在。 当含有一定量扩大γ区的合金元素时,则可能在室温下存在, 如铬镍奥氏体不锈钢在室温时的组织为奥氏体。奥氏体为面 心立方晶格,奥氏体的强度和硬度不高,塑性和韧性很好。 奥氏体的另一种特点是没有磁性,生活中常用的不锈钢大部 分是奥氏体。
如钢、生铁、铝合金、黄铜、青铜等。
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第二节 金属学及热处理基本知识
三、铁碳合金的基本知识 钢中常见的显微组织有以下几种: (1) 铁素体( F ) 铁素体是少量的碳和其他合金元素固溶于α-Fe中的固 溶体。α-Fe为体心立方晶格,碳原子以间隙状态存在,合 金元素以置换状态存在。铁素体溶解碳的能力很差,在 723℃时质量分数为0.02%,室温时质量分数仅为O.006 %。铁素体的强度和硬度低,但塑性和韧性很好,所以含铁 素体多的钢(如低碳钢)就表现出软而韧的特点。
第一节 焊接与热切割概述
熔化焊是利用局部加热的方法将连接处 的金属加热至熔化状态而完成的焊接方法。
在加热的条件下,增强了金属原子的动能, 促进原子间的相互扩散,当被焊接金属加热至熔化状态形 成液态熔池时,原子可以充分扩散和紧密接触,因此冷却 凝固后,即可形成牢固的焊接接头。
常见的气焊、电弧焊、电渣焊、气体保护焊、等离子弧 焊等均属于熔化焊的范畴。
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