第九章材料的连接成型
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图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化
第九章材料的连接成型
3. 热影响区的组织和性能
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
图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化
第九章材料的连接成型
1、焊缝的组织与性能
焊缝金属主要由焊条金属 熔化后结晶而成。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；
图4-7 焊缝的柱状树枝 晶
结晶过程中，因熔池小，冷却快，析出的晶粒比 较细小，再加上药皮有添加合金元素的作用，化学成 分控制严格，碳、硫、磷都较低，故可使焊缝金属的 力学性能不低于母材。
第九章材料的连接成型
• （3）电极的极性 • 采用直流电焊机焊接时，有正接和反接两种方法。
而交流电弧焊设备极性频繁变化，不存在极性问题。 • 1）正接——焊件接电源正极，焊条接负极。焊件加热
多，适宜焊厚板。 • 2）反接——焊件接电源负极，焊条接正极。适合焊薄
板或有色金属。
第九章材料的连接成型
• 二、焊接过程的冶金特点
• 1、焊接接头和坡口
•
焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，
其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接
头、T形接头、角接接头及搭接接头等。
开坡口的目的是为了 保证工件焊透，方法有 刨削、气割、磨削等。 如右图，详见P222图94。
2、焊缝的空间位置 按操作的难易程度依次 有：平焊、立焊、横焊、 仰焊。
• （1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
• （2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致气体 和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
• （3）有害气体容易侵入溶池，形成脆性氧化物，使焊缝 的塑性、韧性明显下降。
• 为保证焊缝化学性能和力学性能，常采用气体保护焊。
三、焊条 1、焊条的组成及作用 手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 （1）焊芯 ①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧； ②在焊接过程中不断熔化，作为填充金属与熔化的母材 共同结晶形成焊缝；
部分焊条的类型和代号。
3、焊条的选用原则
（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条。
（2）选择与母材等强度的焊条。
（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型，对要求塑
性好、冲击韧度高或低温性能好的结构，选用碱性焊条；当
构件受力不复杂，母材质量较好时，可选用经济的酸性焊条
。
第九章材料的连接成型
• 四、焊条电弧焊基本工艺
第九章材料的连接成型
• 2.熔合区的组织和性 能
• 该区的温度在液相 线与固相线之间，宽 度约有0.1-0.4mm， 金属处于局部熔化状 态，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，是产生裂纹和脆 性破坏的起源，其性 能是焊接接头中最差 的。
第九章材料的连接成型
• 2、压焊 • 压焊是通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成
焊接的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散 焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。
3、钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热 温度高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料 润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连 接焊件的方法。它包括硬钎焊、软钎焊等。
第九章材料的连接成型
Leabharlann Baidu
• 2、密封性好 • 3、以小拼大，化复杂为简单 • 4、便于制造双金属结构 • 缺点是焊缝处的力学性能有所降低，易产生残余应力
和变形。
二、焊接方法分类 一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加 压来划分。 1、熔化焊 熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊 接的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电 子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。
第九章材料的连接成型
• 3、焊接参数选择 • （1）焊条直径：根据焊件厚度按表9-2选择。 • （2）焊接电流：按P223公式计算。 • （3）焊接速度与电弧长度：根据具体情况及经验。
（介绍速度快慢及电弧长短的结果）
第九章材料的连接成型
五、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。
四、焊接的应用 1、制造金属结构 2、制造金属零件或毛坯 3、连接电器导线
第九章材料的连接成型
• 第二节、焊条电弧焊（手工电弧焊） • 1、焊接电弧 • 电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。 • （1）电弧的形成
1）焊条与工件瞬时接触短路， 产生高热使接触处溶化。
2）提起焊条保持恰当距离 （约2-4mm） 在热激发和强电场作用下，形成 电弧，产生强烈的光和热。
• 第九章 材料的连接成型
• 材料的连接分可拆卸和永久性两种。 • 可拆卸连接有：螺纹、键、销等。 • 永久性连接有：铆接、焊接。 • 焊接是指两个或两个以上的零件（同种或异种材料），用
或不用填充材料，通过局部加热或加压达到原子间的结合， 造成永久性连接的工艺过程。
• 第一节 焊接概述 • 一、焊接的特点 • 1、节约金属材料，
第九章材料的连接成型
• （2）药皮
•
提高电弧燃烧的稳定性，产生熔渣及气体，防止溶
池金属氧化，向熔池金属中补充合金，保证焊缝的力学
性能。
•
2、焊条的种类和型号
焊条由专门的金属丝制成，共分为十大类，即结构
钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊
条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合
金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。表9-1列出了
第九章材料的连接成型
• （2）电弧的组成
• 电弧由三部分构成。（见 图）即：
• 阴极区：焊条端面的白亮 斑点部位，产热36%，是 熔化焊条热量的主要来源， 平均温度2400（K）。
• 阳极区：工件上对应焊条 端部的溶池中的薄亮区， 产热43%，平均温度 2600（K）。
• 弧柱区：为两电极间空气 隙。平均温度 5000~8000（K）。
第九章材料的连接成型
3. 热影响区的组织和性能
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
图4-6 低碳钢焊接接头的组织变化
第九章材料的连接成型
1、焊缝的组织与性能
焊缝金属主要由焊条金属 熔化后结晶而成。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；
图4-7 焊缝的柱状树枝 晶
结晶过程中，因熔池小，冷却快，析出的晶粒比 较细小，再加上药皮有添加合金元素的作用，化学成 分控制严格，碳、硫、磷都较低，故可使焊缝金属的 力学性能不低于母材。
第九章材料的连接成型
• （3）电极的极性 • 采用直流电焊机焊接时，有正接和反接两种方法。
而交流电弧焊设备极性频繁变化，不存在极性问题。 • 1）正接——焊件接电源正极，焊条接负极。焊件加热
多，适宜焊厚板。 • 2）反接——焊件接电源负极，焊条接正极。适合焊薄
板或有色金属。
第九章材料的连接成型
• 二、焊接过程的冶金特点
• 1、焊接接头和坡口
•
焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，
其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接
头、T形接头、角接接头及搭接接头等。
开坡口的目的是为了 保证工件焊透，方法有 刨削、气割、磨削等。 如右图，详见P222图94。
2、焊缝的空间位置 按操作的难易程度依次 有：平焊、立焊、横焊、 仰焊。
• （1）反应区温度高，使合金元素强烈蒸发和氧化烧损。
• （2）金属熔池体积小，处于液态的时间很短，导致气体 和杂质来不及浮出而易产生气孔和夹渣等缺陷。
• （3）有害气体容易侵入溶池，形成脆性氧化物，使焊缝 的塑性、韧性明显下降。
• 为保证焊缝化学性能和力学性能，常采用气体保护焊。
三、焊条 1、焊条的组成及作用 手弧焊焊条由焊芯和药皮两部分组成。 （1）焊芯 ①作为电弧焊的一个电极，与焊件之间导电形成电弧； ②在焊接过程中不断熔化，作为填充金属与熔化的母材 共同结晶形成焊缝；
部分焊条的类型和代号。
3、焊条的选用原则
（1）选择与母材化学成分相同或相近的焊条。
（2）选择与母材等强度的焊条。
（3）根据结构的使用条件选择焊条药皮的类型，对要求塑
性好、冲击韧度高或低温性能好的结构，选用碱性焊条；当
构件受力不复杂，母材质量较好时，可选用经济的酸性焊条
。
第九章材料的连接成型
• 四、焊条电弧焊基本工艺
第九章材料的连接成型
• 2.熔合区的组织和性 能
• 该区的温度在液相 线与固相线之间，宽 度约有0.1-0.4mm， 金属处于局部熔化状 态，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，是产生裂纹和脆 性破坏的起源，其性 能是焊接接头中最差 的。
第九章材料的连接成型
• 2、压焊 • 压焊是通过对焊件施加压力（加热或不加热）来完成
焊接的方法。它包括爆炸焊、冷压焊、摩擦焊、扩散 焊、超声波焊、高频焊和电阻焊等。
3、钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，在加热 温度高于钎料低于母材熔点的情况下，利用液态钎料 润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连 接焊件的方法。它包括硬钎焊、软钎焊等。
第九章材料的连接成型
Leabharlann Baidu
• 2、密封性好 • 3、以小拼大，化复杂为简单 • 4、便于制造双金属结构 • 缺点是焊缝处的力学性能有所降低，易产生残余应力
和变形。
二、焊接方法分类 一般都根据热源的性质、形成接头的状态及是否采用加 压来划分。 1、熔化焊 熔化焊是将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊 接的方法。它包括气焊、电弧焊、电渣焊、激光焊、电 子束焊、等离子弧焊、堆焊和铝热焊等。
第九章材料的连接成型
• 3、焊接参数选择 • （1）焊条直径：根据焊件厚度按表9-2选择。 • （2）焊接电流：按P223公式计算。 • （3）焊接速度与电弧长度：根据具体情况及经验。
（介绍速度快慢及电弧长短的结果）
第九章材料的连接成型
五、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。
四、焊接的应用 1、制造金属结构 2、制造金属零件或毛坯 3、连接电器导线
第九章材料的连接成型
• 第二节、焊条电弧焊（手工电弧焊） • 1、焊接电弧 • 电弧是两带电导体之间持久而强烈的气体放电现象。 • （1）电弧的形成
1）焊条与工件瞬时接触短路， 产生高热使接触处溶化。
2）提起焊条保持恰当距离 （约2-4mm） 在热激发和强电场作用下，形成 电弧，产生强烈的光和热。
• 第九章 材料的连接成型
• 材料的连接分可拆卸和永久性两种。 • 可拆卸连接有：螺纹、键、销等。 • 永久性连接有：铆接、焊接。 • 焊接是指两个或两个以上的零件（同种或异种材料），用
或不用填充材料，通过局部加热或加压达到原子间的结合， 造成永久性连接的工艺过程。
• 第一节 焊接概述 • 一、焊接的特点 • 1、节约金属材料，
第九章材料的连接成型
• （2）药皮
•
提高电弧燃烧的稳定性，产生熔渣及气体，防止溶
池金属氧化，向熔池金属中补充合金，保证焊缝的力学
性能。
•
2、焊条的种类和型号
焊条由专门的金属丝制成，共分为十大类，即结构
钢焊条、低温钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊
条、堆焊焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜及铜合
金焊条、铝及铝合金焊条和特殊用途焊条。表9-1列出了
第九章材料的连接成型
• （2）电弧的组成
• 电弧由三部分构成。（见 图）即：
• 阴极区：焊条端面的白亮 斑点部位，产热36%，是 熔化焊条热量的主要来源， 平均温度2400（K）。
• 阳极区：工件上对应焊条 端部的溶池中的薄亮区， 产热43%，平均温度 2600（K）。
• 弧柱区：为两电极间空气 隙。平均温度 5000~8000（K）。