第一节金属熔焊
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第一节金属熔焊
第一节 金属熔焊
一、熔焊的冶金特点 1.定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部加热到 熔化状态，通过冷却结晶过程把被焊金属连接起来。
第一节金属熔焊
一、熔焊的冶金特点
2.冶金特点： 1）焊接热源和熔池温度高,使金属元素蒸发、烧损严重， 同时气体分解为原子状态，物理化学反应剧烈；
空气中的氧、氮; 空气中的水汽； 工件表面的锈、油和水
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：过热区
❖紧靠熔合区；
❖加热温度： 1100℃～1490℃
（1100℃～固相线）
❖组织： 粗大的过热组织。
❖特点：塑性和冲击韧性下降。
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：正火区
❖正火区：紧靠着过热区；
第一节金属熔焊
零件连接方式
焊接：是指利用局部加热或加压，或两者并用，并且 用或不用填充材料，使分离的两部分金属，通过原子 的扩散与结合，形成永久性连接的一种工艺方法。
第一节金属熔焊
焊接的优点：
（1）连接性能好；焊缝具有较好的机械性能、能耐 高温高压、密封性、导电性、耐腐蚀性、耐磨性等。 （2）省料省工成本低；比一般铆接节省金属材料1020%；生产周期短，可焊补。 （3）重量轻；
焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。
第一节金属熔焊
2.1 焊缝金属：由焊接熔池冷却凝固后形成
➢焊缝的结晶⊥侧壁伸向中心形 成，形成较细小的柱状晶组织， 由F + P（少量）组成。合金元素 含量高于母材。
➢熔池中部最后结晶，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等 易偏析物集中在焊缝中心，将影响焊缝的力学性能。 ∴焊缝金属成分、强度不低于母材,但易产生裂纹。
第一节金属熔焊
2.3 提高焊接接头质量的措施
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响 区的影响;
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊 等，少用气焊和电渣焊等；
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速 焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理来细化晶粒，清除硬化 组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
熔合区
❖又称半熔化区，是焊 缝与母材的交界区。
❖加热温度：1490～1530℃
❖组织：未熔化但因过热 而长大的粗晶组 织和（部分新结 晶的）铸态组织。
❖特点：该区很窄（0.1-1mm），组织不均匀，强度下降， 塑性很差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
第一节金属熔焊
转轮
第一节金属熔焊
第一节金属熔焊
焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
手弧焊
电弧焊 气体保护焊
电阻焊
埋弧焊
摩擦焊
软钎焊
电渣焊
熔 化 等离子弧焊 焊
电子束焊
压 超声波焊 钎
力 焊
爆炸焊
焊
扩散焊
硬钎焊
激光焊
高频焊
第一节金属熔焊
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
3.1 熔化焊: ➢ 熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压力 完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占主导 地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。
3.2 压力焊： ➢ 压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完成 焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接，常见 的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。
3.3 钎焊 ➢ 钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属 （钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散 实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。
❖加热温度：AC3以上至1100℃
❖组织：加热时金属发生重结 晶，焊接空冷后得到 均匀细小的铁素体和 珠光体组织（近似于 正火组织)。
❖特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。 第一节金属熔焊
来自百度文库
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：部分相变区
❖加热温度： AC1～AC3之
间 ❖组织：
（4）简化工艺；可以小拼大，以简单拼复杂。
广泛应用于：航空、车辆、船舶、建筑以及国防等工 业部门，如制造金属结构（船体、桥梁、容器、管道 等）、制造机器零件或毛坯（轧辊、大型齿轮、刀具
等）等。 工业国家焊接结构约占钢产量的45% 第一节金属熔焊
焊接的缺点：
（1）焊接结构不可拆卸，更换修理部分零部件不便； （2）焊接接头的组织和性能往往要变坏； （3）产生残余应力和变形，影响零、部件与金属结构 的形状、尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力； （4）焊接时易产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹 渣、气孔等，引起应力集中，降低承载能力，缩短 使用寿命。
F+P（F粗、细不均）
{ 发生相变的F，变细小； 未相变的F，未变化
❖特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能 比正火区稍差。
第一节金属熔焊
焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，取决于 焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。
表10-1 不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸
同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大 小也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。
焊缝中气体含量增多， 产生气孔等缺陷，降低 焊缝的性能。
2）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀, 易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。
第一节金属熔焊
为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施：
❖ 减少有害元素进入熔池
在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。 如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护
气体等使熔池同空气隔绝； 焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。
❖ 清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。
对焊接熔池进行冶金处理。
如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去
硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。
Mn+FeO
MnO+Fe第一节金属M熔焊nO+FeS
MnS+FeO
二、焊接接头金属组织与性能的变化
第一节金属熔焊
三、焊接应力与变形
1、应力与变形的形成原因
有焊接残余拉应力， 没有残余变形
没有残余变形 及残余应力
有焊接残余拉应力，
有焊接残余变形。
第一节金属熔焊
三、焊接应力与变形
❖焊接应力与变形产生的根本原因：对焊件进行局 部的不均匀的加热。
焊接过程中
冷却以后
焊接加热时，焊缝区受压应
力（因膨胀受阻，用符号“-”
第一节 金属熔焊
一、熔焊的冶金特点 1.定义：利用焊接热源将被焊金属的连接处局部加热到 熔化状态，通过冷却结晶过程把被焊金属连接起来。
第一节金属熔焊
一、熔焊的冶金特点
2.冶金特点： 1）焊接热源和熔池温度高,使金属元素蒸发、烧损严重， 同时气体分解为原子状态，物理化学反应剧烈；
空气中的氧、氮; 空气中的水汽； 工件表面的锈、油和水
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：过热区
❖紧靠熔合区；
❖加热温度： 1100℃～1490℃
（1100℃～固相线）
❖组织： 粗大的过热组织。
❖特点：塑性和冲击韧性下降。
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：正火区
❖正火区：紧靠着过热区；
第一节金属熔焊
零件连接方式
焊接：是指利用局部加热或加压，或两者并用，并且 用或不用填充材料，使分离的两部分金属，通过原子 的扩散与结合，形成永久性连接的一种工艺方法。
第一节金属熔焊
焊接的优点：
（1）连接性能好；焊缝具有较好的机械性能、能耐 高温高压、密封性、导电性、耐腐蚀性、耐磨性等。 （2）省料省工成本低；比一般铆接节省金属材料1020%；生产周期短，可焊补。 （3）重量轻；
焊接接头包括焊缝、熔合区和焊接热影响区。
第一节金属熔焊
2.1 焊缝金属：由焊接熔池冷却凝固后形成
➢焊缝的结晶⊥侧壁伸向中心形 成，形成较细小的柱状晶组织， 由F + P（少量）组成。合金元素 含量高于母材。
➢熔池中部最后结晶，低熔点的硫磷杂质和氧化铁等 易偏析物集中在焊缝中心，将影响焊缝的力学性能。 ∴焊缝金属成分、强度不低于母材,但易产生裂纹。
第一节金属熔焊
2.3 提高焊接接头质量的措施
（1） 合理的选用焊接方法和焊接规范来减少热影响 区的影响;
焊接方法：优先采用手工电弧焊、气保焊、埋弧焊 等，少用气焊和电渣焊等；
焊接规范：小直径焊条（或焊丝）、小电流、快速 焊、多层焊等。
（2） 焊前预热、焊后热处理来细化晶粒，清除硬化 组织
（3） 加强对焊缝金属的保护。
第一节金属熔焊
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
熔合区
❖又称半熔化区，是焊 缝与母材的交界区。
❖加热温度：1490～1530℃
❖组织：未熔化但因过热 而长大的粗晶组 织和（部分新结 晶的）铸态组织。
❖特点：该区很窄（0.1-1mm），组织不均匀，强度下降， 塑性很差，是产生裂纹及局部脆断的发源地。
第一节金属熔焊
转轮
第一节金属熔焊
第一节金属熔焊
焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
手弧焊
电弧焊 气体保护焊
电阻焊
埋弧焊
摩擦焊
软钎焊
电渣焊
熔 化 等离子弧焊 焊
电子束焊
压 超声波焊 钎
力 焊
爆炸焊
焊
扩散焊
硬钎焊
激光焊
高频焊
第一节金属熔焊
3．焊接方法的分类 (按焊接过程特点)
3.1 熔化焊: ➢ 熔焊是指焊接过程中将工件接头加热至熔化状态，不加压力 完成焊接的方法。是最基本的焊接方法，在焊接生产中占主导 地位，常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊等。
3.2 压力焊： ➢ 压焊是指焊接过程中对工件施加压力（加热或不加热）完成 焊接的方法。压焊只适用于塑性较好的金属材料的焊接，常见 的压焊方法有电阻焊、摩擦焊等。
3.3 钎焊 ➢ 钎焊是将比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的填充金属 （钎料）熔化之后填充工件接头间隙，并与固态母材相互扩散 实现连接的焊接方法，常见的钎焊方法有软钎焊和硬钎焊。
❖加热温度：AC3以上至1100℃
❖组织：加热时金属发生重结 晶，焊接空冷后得到 均匀细小的铁素体和 珠光体组织（近似于 正火组织)。
❖特点：宽度约1.2～4.0mm，力学性能优于母材。 第一节金属熔焊
来自百度文库
2.2 熔合区及焊接热影响区 “HAZ”
焊接热影响区：部分相变区
❖加热温度： AC1～AC3之
间 ❖组织：
（4）简化工艺；可以小拼大，以简单拼复杂。
广泛应用于：航空、车辆、船舶、建筑以及国防等工 业部门，如制造金属结构（船体、桥梁、容器、管道 等）、制造机器零件或毛坯（轧辊、大型齿轮、刀具
等）等。 工业国家焊接结构约占钢产量的45% 第一节金属熔焊
焊接的缺点：
（1）焊接结构不可拆卸，更换修理部分零部件不便； （2）焊接接头的组织和性能往往要变坏； （3）产生残余应力和变形，影响零、部件与金属结构 的形状、尺寸，增加工作时的应力，降低承载能力； （4）焊接时易产生焊接缺陷，如裂纹、未焊透、夹 渣、气孔等，引起应力集中，降低承载能力，缩短 使用寿命。
F+P（F粗、细不均）
{ 发生相变的F，变细小； 未相变的F，未变化
❖特点：部分组织发生相变，晶粒不均匀，力学性能 比正火区稍差。
第一节金属熔焊
焊接热影响区的大小和组织、性能变化的程度，取决于 焊接方法、焊接参数、接头形式以及焊后冷却速度等。
表10-1 不同焊接方法焊接低碳钢热影响区的平均尺寸
同一种焊接方法采用不同焊接参数时，热影响区的大 小也是不相同的。采用小电流快速焊可减小热影响区。
焊缝中气体含量增多， 产生气孔等缺陷，降低 焊缝的性能。
2）熔池体积小，冷却速度快，导致化学成分不均匀, 易形成气孔、夹渣等缺陷，甚至产生裂纹。
第一节金属熔焊
为保证焊缝的质量，焊接过程中通常采取以下措施：
❖ 减少有害元素进入熔池
在焊接过程中对熔化金属进行保护，使之与空气隔开。 如：采用焊条药皮、埋弧焊焊剂、气体保护焊的保护
气体等使熔池同空气隔绝； 焊接前清理坡口处的锈、油、水；烘干焊条等。
❖ 清除已进入熔池的有害元素，增加合金元素。
对焊接熔池进行冶金处理。
如：通过焊条药皮加合金元素，进行脱氧、去氢、去
硫、渗合金等，调整焊缝的化学成分。
Mn+FeO
MnO+Fe第一节金属M熔焊nO+FeS
MnS+FeO
二、焊接接头金属组织与性能的变化
第一节金属熔焊
三、焊接应力与变形
1、应力与变形的形成原因
有焊接残余拉应力， 没有残余变形
没有残余变形 及残余应力
有焊接残余拉应力，
有焊接残余变形。
第一节金属熔焊
三、焊接应力与变形
❖焊接应力与变形产生的根本原因：对焊件进行局 部的不均匀的加热。
焊接过程中
冷却以后
焊接加热时，焊缝区受压应
力（因膨胀受阻，用符号“-”