材料焊接性第1章概述
材料焊接性
《材料焊接性》（专科）学案第一章绪论二、本章习题1. 根据本章所述内容，举例说明低合金钢焊接在工程结构中的重要作用。
2.先进材料的发展和应用在工程中越来越受到人们的重视，简述先进材料（如陶瓷、金属间化合物和复合材料等）和金属材料相比，在工程结构中的应用有什么不同？第2章材料焊接性及其试验方法1. 了解焊接性的基本概念。
什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。
影响因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。
2. 什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？冶金焊接性指在熔焊高温下的熔池金属与气象熔渣等相互之间繁盛化学冶金反映所引起的焊接变化3. 举例说明有时工艺焊接性好的金属材料使用焊接性不一定好。
工艺焊接性是指影响焊接操作的焊接性能，如电弧的稳定性、焊缝的成形性、脱渣性、飞溅大小及发尘量等。
而使用焊接性则是指焊件需满足的使用要求，如接头的力学性能、物理性能及化学性能要求。
有时，工艺焊接性好的材料如果焊接材料选择不当，其使用性能就不一定好：例如不锈钢焊接，若使用普通结构钢焊条焊接，其工艺焊接性很好，即焊接过程很顺利，但是，焊缝不耐腐蚀，就不能满足不锈钢焊件的使用要求，因此焊接接头是不合格的。
金属材料使用性能主要指力学性能，即金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。
比如低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好|第3章低合金结构钢的焊接1. 分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同。
二者的焊接性有何差异，在制定焊接工艺时应注意什么问题。
热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。
（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。
（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
金属材料的焊接性
第三节 金属材料的焊接性1. 焊接性的概念—定焊接技术条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料对焊接加工的适应性称为金属材料的焊接性。
2．焊接性的评价1) 碳当量法碳当量是把钢中的合金元素(包括碳)的含量，按其作用换算成碳的相对含量。
国际焊接学会推荐的碳当量(CE)公式为：％）＋＋＋＋＋＋＝10015)Cu ()Ni (5)V ()Mo ()Cr (6)Mn ()C ([CE ⨯ωωωωωωω 式中，ω(C)、ω(Mn)等－碳、锰等相应成分的质量分数(%)。
当CE<0.4％时，钢材的塑性良好，淬硬倾向不明显，焊接性良好。
在一般的焊接技术条件下，焊接接头不会产生裂纹，但对厚大件或在低温下焊接，应考虑预热；当CE 在0.4～0.6％时，钢材的塑性下降，淬硬倾向逐渐增加，焊接性较差。
焊前工件需适当预热，焊后注意缓冷，才能防止裂纹；当CE>0.6％时，钢材的塑性变差。
淬硬倾向和冷裂倾向大，焊接性更差。
工件必须预热到较高的温度，要采取减少焊接应力和防止开裂的技术措施，焊后还要进行适当的热处理。
2)冷裂纹敏感系数法 冷裂纹敏感系数的其计算式为：％＋＋＋＋＋＋＝100]60060]H [)B (510)V (15)Mo (60)Ni (20)Cu ()Mn ()Cr (30)Si ()C ([⨯++++h P W ωωωωωωωωω式中P W －冷裂纹敏感系数；h －板厚；[H]－100g 焊缝金属扩散氢的含量(mL)。
冷裂纹敏感系数越大，则产生冷裂纹的可能性越大，焊接性越差。
3．低碳钢的焊接低碳钢的CE 小于0.4％，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，焊接性良好。
4．中、高碳钢的焊接中碳钢的CE 一般为0.4％～0.6％，随着CE 的增加，焊接性能逐渐变差。
高碳钢的CE 一般大于0.6％，焊接性能更差，这类钢的焊接—般只用于修补工作。
为了保证中、高碳钢焊件焊后不产生裂纹，并具有良好的力学性能，通常采取以下技术措施：1)焊前预热、焊后缓冷 焊前预热和焊后缓冷的主要目的是减小焊接前后的温差，降低冷却速度，减少焊接应力，从而防止焊接裂纹的产生。
焊接冶金学 1焊接材料的组成及作用
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
纤维 素型 药皮中含有15%以上的有机物、一定数量的造渣 剂以及锰铁等。
药 药皮中含有大量的碳酸盐、相当数量的氟石和铁 皮 低氢型 合金以及少量的硅酸盐和二氧化钛。 的 类 药皮中含有适量的石墨，以保证焊缝金属的石墨 石墨型 型 化，主要用于铸铁焊条。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
机械保护作用 药皮熔化成渣，形成熔渣保护；冶金产生气体，形成气 体保护。因此，避免了空气侵入及其对焊缝的危害、氢、硫和磷等有害元素，向焊缝填加 有益的合金元素，实现了焊缝的净化和合金化。 工艺性能改善作用 合理设计药皮组分，可使电弧易于引燃且能稳定燃烧， 能降低焊接飞溅，提高脱渣性能，使焊缝成形美观，增 强全位置焊接的适应性。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
2. 药皮
氧化 简称钛型，含有35%以上的二氧化钛、相当数量 钛型 的硅酸盐和锰铁以及少量的有机物。
药 简称钛钙型，含有30%以上的二氧化钛、20%以 氧化钛 皮 钙型 下的碳酸盐以及相当数量的硅酸盐和锰铁，不含 的 或含少量的有机物。 类 含有30%以上的钛铁矿、一定数量的硅酸盐和锰 型 钛铁
低碳钢焊芯中含有碳、锰、硅、硫和磷等元素，为 提高焊接质量，应对其含量加以合理的控制。 焊芯牌号的第一个字母H表示焊芯； H之后的数字表示碳的质量分数，单位为万分之一； 最后的字母质量等级，A-优质，E-特优，C-超优； H08A表示焊芯平均含碳量为0.08%，质量等级为优。
1.1 焊条 1.1 焊条 一.焊条的组成及作用
焊工工艺学第五版教学课件第一章 焊接技术概述
焊接技术的应用 a）多丝埋弧焊 b）焊接机器人在汽车制造业中的应用 c）三峡水轮机转轮 d）北京奥运会主体育场“鸟巢”
§1-1 焊接技术及发展概况
四、焊接技术的应用与发展
已广泛应用于航空、石油化工机械、矿山机械、起重机械、建筑 及国防等各工业部门，并成功地完成了不少重大产品的焊接，如直径为 15.7 m 的大型球形容器、万吨级远洋考察船“远望号”。
31 第 一 章 焊 接 技 术 概 述
正常焊接时的电弧 a）焊条与焊件垂直 b）焊条与焊件倾斜
§1-2 常用焊接热源
4．焊接电弧的稳定性 但在实际焊接中，由于电弧周
围气流的干扰、磁场的作用或焊条 偏心的影响，会使电弧中心偏离电 极轴线的方向，这种现象称为电弧 偏吹，如图2所示为磁场作用引起 的电弧偏吹。
第一章 焊接技术概述
1 第一章 焊接技术概述
§1-1 焊接技术及发展概况
在工业生产中，经常需要将两个或两个以上的零件按一定的形式 和位置连接起来，根据连接的特点，可以将其分为两大类：一类是可拆 卸连接，即不必毁坏零件就可以进行拆卸，如螺纹连接、键连接等；另 一类是永久性连接，只有在毁坏零件后才能进行拆卸，如铆接、焊接等， 其中应用最广泛的是焊接。据不完全统计，全世界年钢产量的50% 要经 过焊接加工出成品。
（1）弧焊电源的影响 （2）焊接电流的影响 （3）焊条药皮或焊剂的影响
30 第 一 章 焊 接 技 术 概 述
§1-2 常用焊接热源
4．焊接电弧的稳定性
（4）焊接电弧偏吹的影响 在正常情况下焊接时，电弧的 中心线总是保持着沿焊条（丝）电 极的轴线方向。即使当焊条（丝） 与焊件有一定倾角时，电弧也会跟 着电极轴线的方向而改变，如图所 示。
15 第 一 章 焊 接 技 术 概 述
工程材料 第一章 材料的性能及应用意义
5. 硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和 控制冷热加工质量。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
硬度测试方法：
1. 布氏硬度 GB231-1984 2. 洛氏硬度 GB230-1991 3. 维氏硬度 GB4342-1984
2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒， 使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材 料逐步磨耗。
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
粘着磨损示意图
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粘着磨损磨痕
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
磨粒磨损示意图
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§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
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一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。 韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
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§1.3 材料的工艺性能
金属材料零件的一般加工过程
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§1.3 材料的工艺性能
1. 铸造性能：包括流动性、收缩、疏松、成分偏析、铸造应力、冷热裂纹倾向。 2. 锻造性能：通常用材料的塑性和强度及形变强化能力来综合衡量。 3. 焊接性能：包括焊接接头产生缺陷的倾向性和焊接接头的使用可靠性。 4. 切削加工性能：一般用材料的切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿 命等方面来衡量。 5. 热处理性能：包括淬透性、淬硬性、耐回火性、氧化与脱碳倾向及热处理变 形与开裂倾向。
焊接基础知识-手工电弧焊
7.焊条的牌号
焊条牌号是指除焊条国家标准的焊条型号外，考虑到国内各行业 对原部标的焊条牌号印象较深。因此仍保留了原焊条分十大类的 牌号名称，其编制方法为：每类电焊条的第一个大写汉语特征字 母表示该焊条的类别，例如J（或“结”）代表结构钢焊条
J 42 2
酸性焊条钛钙型，交直流两用（若为1、3、4、5均为酸条； 若为6、7均为碱性焊条） 焊缝金属抗拉强度不小于42 Kgf/mm2（412 Mpa） 结构钢焊条
常用术语：
第二章 焊接方法分类及应用
一、焊接方法分类 可分为三大类： 熔化焊 压力焊 钎 焊 熔化焊： 是将焊接接头加热至熔化状态而不加压力的一类 焊接方法，如电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊 等）、气焊、气体保护焊（氩弧焊、CO2气体保 护焊等）、电渣焊和激光焊等。
压力焊： 是对焊件施加压力，加热或不加热 的 焊接方法，如电阻焊（点焊、缝焊、对 焊）、摩擦焊和爆炸焊等。 钎焊： 是采用熔点比焊件金属低的钎料，将 焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而焊件 金属不熔化，利用毛细管作用使液态钎料 填充接头间隙与母材原子相互扩散的焊接 方法，如烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊 等。
表1-2 焊接方法分类
焊
钎 焊 压 力 焊
接
熔 化 焊 气 体 保 护 焊 电 弧 焊
烙铁钎焊 火焰钎焊 电阻钎焊 真空钎焊 超声波钎 焊 盐浴钎焊
摩擦焊 电 气压焊 阻 冷压焊 焊 超声波焊 爆炸焊 扩散焊 凸 对 缝 点 高频焊 焊焊焊焊
铝电等 激电 子 光 束 氩 C02 热 渣 离 焊焊 气 气 焊焊子 焊 弧 体 焊 保 护 焊
手 工 电 弧 焊 焊 接 过 程
在焊接中，焊条的焊芯熔化后以熔滴的形式向熔池过渡，同时焊条涂层产 生一定量气体和液态熔渣。产生的气体充满在电弧和熔池周围，隔绝空气。 液态熔渣比液态金属密度小，浮在熔池上面，从而起到保护熔池作用。熔池 内金属冷却凝固时熔渣也随之凝固形成焊渣覆盖在焊缝表面，防止高温的焊 缝金属被氧化，并且降低焊缝的冷却速度。在焊接过程中，液态金属与液态 熔渣和气体间进行脱氧、去硫、去磷、去氢等复杂的冶金反应，从而使焊缝 金属获得合适的化学成分和组织。
焊接材料速查手册
焊接材料速查手册第一章: 焊接基础知识1.1 焊接概述焊接是一种常用的金属加工方法，通过加热金属，使其熔化并与其他金属连接，在工业生产、建筑领域和制造业中得到广泛应用。
1.2 焊接材料焊接材料通常包括焊丝、焊剂、焊条等。
各种材料的选择取决于焊接的具体要求和工艺方法。
1.3 焊接方法常用的焊接方法包括气焊、电弧焊、激光焊等，每种方法都有自己的特点和适用范围。
第二章: 焊接材料分类和性能特点2.1 焊丝焊丝是焊接中常用的一种材料，分为铝焊丝、铜焊丝、不锈钢焊丝等，每种焊丝都有其特定的焊接要求和用途。
2.2 焊剂焊剂是焊接过程中常用的辅助材料，包括药芯焊剂、液体焊剂等，能够提高焊接质量和效率。
2.3 焊条焊条是一种包覆电弧焊材料，常用于手工电弧焊和机器焊接，适用于各种材料的接头。
第三章: 焊接材料的选择与应用3.1 焊接材料选择指南选择合适的焊接材料需要考虑材料的成分、性能、适用范围等因素，以确保焊接接头的质量和可靠性。
3.2 焊接材料的应用技巧在实际焊接操作中，需要掌握好焊接材料的使用技巧，包括熔化控制、焊接速度、填充方法等，以确保焊接质量。
第四章: 焊接材料的储存和保养4.1 焊接材料的储存要求各种焊接材料在储存期间需要注意避免潮湿、腐蚀和机械损伤等问题，以保证其正常使用。
4.2 焊接材料的保养技巧定期检查和清理焊接设备和材料，及时更换老化或损坏的部件，做好保养工作，延长材料的使用寿命。
结语:《焊接材料速查手册》是一本介绍焊接材料的基本知识、分类和选择应用的手册，旨在帮助焊接工作者快速了解各种焊接材料的特性和应用方法，提高焊接质量，确保焊接工作的顺利进行。
希望本手册能为广大焊接工作者提供有益的参考信息。
金属熔焊原理及材料焊接第一章-焊接热源及其作用
焊接热源
焊接的发展趋势：焊接技术逐步向高效率、高质量、低 成本、降低劳动强度、降低能耗的方向发展。
热源的性能不仅影响焊接质量，而且对焊接生产率有着 决定性作用。
作为焊接热源应当是：能量高度集中、快速实现焊接过 程，并保证得到致密而强韧的焊缝和最小的热影响区。
焊接热源
满足焊接条件的热源：
电弧热：利用气体介质中放电过程所产生的热能
• 焊接温度场：某一瞬时焊件上各点的温度分布
等温线或等温面：把焊件上瞬时温度相同的各点 连接在一起。 各等温线或等温面彼此间不能相交，存在一定的 温度差。
焊接温度场的类型： • 稳定温度场：焊接温度场各点的温度不随时间变动。 • 非稳定温度场：各点温度随时间而变动。 • 准稳定温度场：功率恒定的热源在工件上作匀速直线运
• 思考：调整焊接热循环的方法有哪些？
本章结束
源的典型焊接方法有哪些？
焊接热循环：在焊接热源作用下，焊件上某一点的温度随
时间的变化过程。
焊接热循环是描述焊接过程中热源对被焊金属的热作用。距焊缝不同 距离的各点，所经历的热循环不同。距焊缝越近的点，加热的最高温度 越高；越远的点，加热的最高温度越低。
焊接热循环的主要参数：
• 加热速度ωH
晶粒
• 最高加热温度Ｔm 大小
化学热：助燃和可燃气体（氧、乙炔）的燃烧火焰或铝、镁 热剂进行化学反应 电阻热：电流通过导体时产生的电阻热 摩擦热：机械摩擦而产生的热能作为焊接热源
等离子弧焊：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流 电子束焊：高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局 部表面，动能转化为热能
激光焊：受激辐射而使放射增强的光，经聚焦产生能量高 度集中的激光束。
电阻焊接过程
金属材料焊接性教学大纲
金属材料焊接性Weldability of Metal课程编号：07370630学分：2学时：30 （其中：讲课学时：26 实验学时：4 上机学时：0）先修课程：金属学与热处理适用专业：材料成型及控制工程教材：《焊接冶金学——金属材料焊接性》，李亚江，机械工业出版社，年8 月第20111 版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务《金属材料焊接性》是建立在数学、物理学、物理化学、金属学与热处理等课程知识的基础上，为材料成型及控制工程焊接方向专业课程的学习打好坚实的基础。
《金属材料焊接性》是用金属学的原理考察、解决和处理工程实际问题，强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，提高学生分析问题、解决问题的能力。
其主要任务是让学生掌握以下知识和能力：1.掌握及了解各种合金钢、有色金属、铸铁及先进材料的焊接性分析；2.掌握及了解各种焊接材料的选择与焊接工艺要点；3.掌握及了解金属材料焊接性及其试验方法。
二、课程的基本内容及要求第一章金属材料焊接性及其试验方法1.教学内容（1）金属焊接性概念；A、影响焊接性的因素；B、评定焊接性的原则；（2）焊接性试验方法；A、间接评定包括碳当量法、冷裂纹敏感指数法、热裂纹敏感指数法等;B、直接评定包括冷裂纹试验方法、热裂纹试验方法等；2.学习要求（1）掌握金属焊接性的概念；（2）了解焊接性试验方法。
3.重难点（1）重点是掌握影响焊接性的因素及评定焊接性的原则；（2）难点是了解评定焊接性的各种试验方法及其应用场合 第二章 合金结构钢的焊接 1. 教学内容（1）合金结构钢的分类与应用；A 、 合金结构钢的分类；B 、 合金结构钢的基本性能； 2） 热轧与正火钢的焊接； A 、 热轧与正火钢的成分和性能 B 、 热轧与正火钢的焊接性包括冷、热裂纹及影响因素，焊缝组织及韧性, 热影响区脆化等；C 、 热轧与正火钢的焊接工艺 包括焊接材料的选择，焊接参数的确定等； 3） 低碳调质钢、中碳调质钢的焊接 A 、低碳调质钢、中碳调质钢的成分和性能 B 、低碳调质钢、中碳调质钢的焊接性 组织及韧性，热影响区性能的变化等C 、低碳调质钢、中碳调质钢的焊接工艺 的确定等；4）珠光体耐热钢、低温钢的焊接A 、珠光体耐热钢、低温钢的成分和性能B 、 珠光体耐热钢、低温钢的焊接性 韧性，热影响区性能的变化等C 、 珠光体耐热钢、低温钢的焊接工艺 确定等；2. 学习要求（1）了解合金结构钢的分类及其应用范围；2）掌握热轧、正火钢、低、中碳调质钢、珠光体耐热钢、低温钢焊接性分析和焊接工艺特点3.重难点（1） 重点是掌握各种合金结构钢的焊接性；（2） 难点是掌握各种合金结构钢的焊接工艺并能初步应用于生产实践 第三章 不锈钢、耐热钢的焊接 1. 教学内容（1）不锈钢、耐热钢的类型和特性；A 、不锈钢、耐热钢的分类；B 、 不锈钢、耐热钢的特性；包括冷、热裂纹及影响因素，焊缝包括焊接材料的选择，焊接参数 包括冷裂纹及影响因素，焊缝组织及 包括焊接材料的选择，焊接参数的C、钢中合金元素（Ni、Cr等）的影响（2）奥氏体不锈钢的焊接；A、奥氏体不锈钢的类型和成分B、奥氏体不锈钢的焊接性包括耐蚀性、热裂纹及影响因素，焊缝组织，析出现象，低温脆化等；C、奥氏体不锈钢的焊接工艺包括焊接材料的选择，焊接参数的确定等；（3）铁素体钢、马氏体钢的焊接A、铁素体钢、马氏体钢的类型和成分B、铁素体钢、马氏体钢的焊接性包括晶间腐蚀及影响因素，焊缝组织，焊接接头的脆化等C、铁素体钢、马氏体钢的焊接工艺包括焊接材料的选择，焊接参数的确定，焊后热处理等；（4）奥氏体－铁素体双相不锈钢的焊接A、奥氏体-铁素体双相不锈钢的类型、成分和耐蚀性B、奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性包括双相不锈钢焊接冶金特性，焊缝组织转变，焊接接头析出现象等C、奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺包括焊接材料的选择，焊接参数的确定，焊接工艺措施等；2.学习要求（1）了解不锈钢、耐热钢的分类及其应用范围；（2）掌握奥氏体不锈钢、铁素体钢、马氏体钢、奥氏体－铁素体双相不锈钢的焊接性分析和焊接工艺特点。
焊接冶金学——材料焊接性
材料焊接性的概念有两个方面的内容：一是材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷；二是焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向。
工艺焊接性—在一定焊接工艺条件下，能否获得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。
使用焊接性—指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
影响焊接性的因素：1、材料因素，材料的因素包括母材本身和使用的焊接材料；2、设计因素，焊接接头的结构设计会影响应力状态，设计结构时应使接头处的应力处于较小的状态，能够自由收缩，这样有利于减少应力集中和防止焊接裂纹；3、工艺因数，包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后处理等；4、服役环境，指焊接结构的工作温度、负荷和工作环境。
屈强比：屈服强度与抗拉强度之比。
粗晶区脆化：被加热到1200℃以上的热影响区过热区域可能产生粗晶区输入时，韧性明显降低。
这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。
热影响区脆化：在焊接热循环作用下，t（冷却时间）继续增加时低碳调质钢热影响区过热区易发生脆化，即冲击韧性明显下降。
热影响区脆化的原因除了奥氏体晶粒粗化的原因外，更主要的是由于上贝氏体格M-A组元的形成。
热影响区软化：低碳调质钢热影响区峰值温度高于母材回火温度至Ac1的区域会出现软化低碳调质钢的特点是：碳含量低，基体组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体，这对焊接有利，但是，调质状态下的钢材，只要加热温度超过它的回火温度，性能就会发生变化，焊接时由于热循环的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎无可避免。
低碳调质钢的焊接方法：为了消除裂纹和提高焊接效率，一般采用熔化气体保护焊（MIG）或活性气体保护焊（MAG）等自动化或半自动机械化焊接方法；对于调质钢焊后热影响区强度和韧性下降的问题，可焊后重新重新进行调质处理，对于不能调质处理的，要限制焊接过程中热量对木材的作用，常用的化解方法有焊条电弧焊、CO2焊和Ar+CO2混合气体保护焊等。
焊接第一章 气焊与气割
二、气焊用焊接材料 1.气焊丝
气焊时，焊丝不断地送入熔池内，与熔化的母材金属熔合形成焊 缝。焊缝的质量在很大程度上与气焊丝的化学成分和质量有关，因此 焊丝的正确选用是非常重要的。 (1)气焊丝选用的原则
1)考虑母材金属的力学性能。如果焊件工况承受冲击力，应选用 韧性好的焊丝。如果要求焊件耐磨，则应选用耐磨材料的焊丝。总之， 选用焊丝材料的原则之一就是要符合焊件力学性能的要求。
压力减到气焊气割所需压力的一种
调节装置。减压器不但能减低压力、
调节压力，而且能使输出的低压气
体的压力保持稳定，不会因气源压
力降低而降低。气焊气割用减压器
有氧气减压器、乙炔减压器和丙烷
图1-2 气焊设备组成
减压器等。
1—氧化瓶及压力表 2—乙炔瓶及压力表 3—回火防止器 4—乙炔导管 5—氧气导管
6—焊炬 7—焊丝 8—焊嘴 9—工件 10—火焰
第二节 气焊用气体和焊接材料
2)考虑焊接性。 焊接性良好的焊丝填入焊缝熔池后，焊缝金属和熔合线处的晶
粒组织细密，熔池金属没有沸腾、喷溅现象。检查焊丝的焊接性时， 可用气焊火焰把焊丝一端熔化后观察一下，如果略为呈现油亮而粘 稠状态，凝固后焊缝表面光亮，没有裂纹、塌陷、粗糙等现象，这 种焊丝就是较好的。 3)考虑焊件的特殊要求。
第二节 气焊用气体和焊接材料
(2)常用气焊丝的型号和用途 1)碳素结构钢焊丝 一般低碳钢焊件采用的焊丝为H08A；重要的低 碳钢焊件用H08Mn、H08MnA；中强度焊件用H15A；强度较高的焊 件用H15Mn。 焊接强度等级为300～350MPa的普通碳素钢时，采用H08A、H08Mn 和H8MnA等焊丝。 2)铸铁用焊丝 铸铁焊丝分为灰铸铁焊丝和合金铸铁焊丝，其型号、 化学成分可参见相关国家标准。
01_焊接基础知识
第一章焊接基础知识§1－1 概述焊接是金属材料连接的最基本方法之一，它具有低成本、永久性、可靠性高的特点。
目前，焊接广泛应用于金属材料间的连接，并对所焊产品产生更大的附加值。
焊接作为一种现代的先进主导制造工艺技术，正逐步集成到产品的主寿命过程，即从设计开发、工艺制定、制造生产，到运行服役、失效分析、维护、再循环等产品的各个阶段。
焊接作为一种广泛的系统工程，大量应用于机械制造、电力建设、石油化工、交通运输设备、建筑工程、航天航空、电子器件、家用电器、医疗器械、通讯工程等众多领域。
几乎有金属应用的地方，都有焊接现象。
一、焊接装备焊接装备包括焊接电源设备、焊接辅机具和切割设备。
近几年来，我国焊接装备的技术水平和制造能力不断提高，绝大多数焊接装备能满足国内市场的需要，一些专机、成套设备和部分通用焊接设备还向国外出口，但是仍然存在很多问题。
1、焊接设备结构不合理在电弧焊机中交流弧焊机所占比例仍较大，以逆变焊机为代表的直流焊机所占比例还有待提高。
2、焊接设备的自动、半自动化程度不高。
以电弧焊机为例，自动、半自动焊机所占比例较小。
3、数控切割机的制造已形成一定的规模，但配套的等离子切割电源还要大量进口，专用的数控切割设备品种不多。
4、焊接机器人制造能力、制造水平和推广应用有待进一步提高。
国内投产使用的焊接机器人绝大部分从国外进口，与日本、美国、西欧等工业发达国家相比，焊接机器人的数量极少，焊接机器人的正常运行率不理想。
5、焊接装备水平相对落后我国在特种焊机、成套设备及其他焊接装备方面发展较慢，满足不了焊接生产的需要。
很多国产新型焊接设备自行研制开发的少，仿制、组装的多。
6、焊接设备、TIG、CO焊枪和配件制造的自动化程度不高，手工作业2较多，产品性能稳定性和一次合格率有待提高。
二、焊接技术应用在重型机械、冶金机械、矿山工程机械、电站锅炉、压力容器、石油化工、机车车辆、汽车等行业，普遍应用了数控切割技术以及埋弧焊、电气保焊、TIG焊、MIG焊、MAG焊、电阻焊、钎焊等焊接方法。
电阻焊接材料第一章 电阻焊
2.1 物理本质
本质：利用焊接区本身的电阻热和大量塑 性变形能量，使两个别离外表的金属原子 之间接近到晶格距离形成金属键，在结合 面上产生足够量的共同晶粒而得到焊点， 焊缝或对接接头。
电阻焊接头是在热-机械〔力〕联合作用 下形成的。
2.2 电阻焊的热源
1、电阻焊的热源
电阻焊的热源——电阻热：
Q=I2Rt
塑性温度范围越小，对工艺参数波动越敏感， 焊接性越差。 4、材料对热循环的敏感性
敏感性越强，焊接性越差。
2.8 电阻焊热源的特点
三、点焊时的电阻及加热
3.1 点焊时的电阻 3.2 点焊时的加热特点 3.3 点焊的热平衡
3.1 点焊时的电阻
点焊时 R = Rc+2Rew+2Rw
式中：Rc —焊件间接触电阻的动态值； Rew — 电极与焊件间接触电阻； Rw —焊件内部电阻的动态值。
t3 4〕休止时间t4
2.5 焊接循环
2.6 焊接电流的种类和适用范围
• 交流电和直流电都可以用于点焊、缝焊和凸焊，其适用 范围有所不同。
• 1). 交流电：
•
单相50Hz，电压为1~25V，电流为1~100kA。
•
交流电可通过调幅是电流缓升与缓降，以到达预
热和缓冷的作用。另外，交流电还可以用于多脉冲点焊，
缝焊（seam welding）
凸焊〔 Projection Welding〕
对焊〔 Butt Resistance Welding〕
按电源种类分：
电阻焊
交流
二次整流
脉冲
一
一
一
电
工
低
中
高
次
次
次
容
焊接技术与金属材料作业指导书
焊接技术与金属材料作业指导书第1章焊接技术基础 (3)1.1 焊接方法概述 (3)1.1.1 熔焊 (3)1.1.2 压焊 (4)1.1.3 钎焊 (4)1.2 焊接工艺参数的选择 (4)1.3 焊接接头设计 (5)第2章金属材料及焊接性 (5)2.1 常用金属材料的分类及特性 (5)2.1.1 黑色金属材料 (5)2.1.2 有色金属材料 (5)2.1.3 特种金属材料 (5)2.2 金属材料的焊接性分析 (6)2.2.1 焊接性定义 (6)2.2.2 影响焊接性的因素 (6)2.2.3 焊接性评估方法 (6)2.3 焊接材料的选择与匹配 (6)2.3.1 焊接材料的选择原则 (6)2.3.2 焊接材料的类型 (6)2.3.3 焊接材料与金属材料的匹配 (6)2.3.4 焊接材料的应用实例 (6)第3章气体保护焊技术 (6)3.1 气体保护焊原理及特点 (6)3.1.1 原理 (6)3.1.2 特点 (7)3.2 气体保护焊设备与工艺参数 (7)3.2.1 设备 (7)3.2.2 工艺参数 (7)3.3 气体保护焊常见缺陷及防止措施 (7)3.3.1 常见缺陷 (7)3.3.2 防止措施 (7)第4章氩弧焊技术 (8)4.1 氩弧焊原理及特点 (8)4.1.1 原理 (8)4.1.2 特点 (8)4.2 氩弧焊设备与工艺参数 (8)4.2.1 设备 (8)4.2.2 工艺参数 (8)4.3 氩弧焊操作技巧及注意事项 (9)4.3.1 操作技巧 (9)4.3.2 注意事项 (9)第5章碳弧焊技术 (9)5.1 碳弧焊原理及特点 (9)5.1.1 原理 (9)5.1.2 特点 (9)5.2 碳弧焊设备与工艺参数 (9)5.2.1 设备 (9)5.2.2 工艺参数 (10)5.3 碳弧焊操作技巧及注意事项 (10)5.3.1 操作技巧 (10)5.3.2 注意事项 (10)第6章埋弧焊技术 (10)6.1 埋弧焊原理及特点 (10)6.1.1 原理 (10)6.1.2 特点 (11)6.2 埋弧焊设备与工艺参数 (11)6.2.1 设备 (11)6.2.2 工艺参数 (11)6.3 埋弧焊操作技巧及注意事项 (11)6.3.1 操作技巧 (11)6.3.2 注意事项 (12)第7章激光焊与电子束焊技术 (12)7.1 激光焊原理及特点 (12)7.1.1 原理 (12)7.1.2 特点 (12)7.2 激光焊设备与工艺参数 (12)7.2.1 设备 (12)7.2.2 工艺参数 (12)7.3 电子束焊原理及特点 (12)7.3.1 原理 (12)7.3.2 特点 (13)7.4 电子束焊设备与工艺参数 (13)7.4.1 设备 (13)7.4.2 工艺参数 (13)第8章焊接应力与变形控制 (13)8.1 焊接应力与变形的产生原因 (13)8.1.1 热应力 (13)8.1.2 相变应力 (13)8.1.3 焊接顺序和拘束条件 (13)8.2 焊接应力与变形的控制方法 (13)8.2.1 优化焊接工艺参数 (14)8.2.2 采用预加热和层间温度控制 (14)8.2.3 优化焊接顺序和拘束条件 (14)8.2.4 选择合适的焊接材料和方法 (14)8.3 焊后处理及矫正措施 (14)8.3.1 焊后热处理 (14)8.3.2 机械矫正 (14)8.3.3 焊接收缩补偿 (14)8.3.4 焊后冷却 (14)第9章焊接质量控制与检验 (14)9.1 焊接质量标准与要求 (14)9.1.1 焊接质量标准 (15)9.1.2 焊接质量要求 (15)9.2 焊接缺陷的成因及分类 (15)9.2.1 焊接缺陷成因 (15)9.2.2 焊接缺陷分类 (15)9.3 焊接检验方法及程序 (15)9.3.1 焊接检验方法 (16)9.3.2 焊接检验程序 (16)第10章焊接安全与防护 (16)10.1 焊接过程中的安全风险 (16)10.1.1 火灾和爆炸 (16)10.1.2 热伤害 (16)10.1.3 烟尘和有害气体 (16)10.1.4 光线伤害 (16)10.1.5 噪音和振动 (16)10.2 焊接安全防护措施 (16)10.2.1 环境检查 (16)10.2.2 防火措施 (17)10.2.3 个人防护 (17)10.2.4 安全操作规程 (17)10.2.5 通风和净化 (17)10.3 焊接环境保护与职业健康 (17)10.3.1 环境保护 (17)10.3.2 职业健康 (17)10.3.3 培训与教育 (17)10.3.4 应急预案 (17)第1章焊接技术基础1.1 焊接方法概述焊接作为一种常用的金属连接技术，广泛应用于制造业各个领域。
焊接冶金与金属焊接性
（1）增加了熔滴相的接触面积 （2）有利于反应物和产物进入和退出反应表面
——加快反应速度。
第一章 焊接化学冶金
总之：
熔滴反应时间短，温度高，相接触面积大， 有强烈的混合作用——反应最激烈，许多冶金反 应可以达到接近终了的程度——对焊缝成分影响 最大。
熔滴主要反应：气体的溶解和分解，金属的蒸 发，金属及其合金成分的氧化和还原，焊缝金属 的合金化等。
第一章 焊接化学冶金
三、焊接化学冶金反应区及其反应条件
分区域（阶段）连续进行： 焊条——熔滴——熔池
第一章 焊接化学冶金
第一章 焊接化学冶金
（一）药皮反应区
温度100oC → 焊条熔化温度（钢焊条1500oC
） 主要反应：脱水、造气
吸附水蒸发，结晶水排除，白泥、白云母中的结晶水 ，温度与成分有关。
焊接时，电流通过焊芯时产生电阻热，从而使焊 条的温度升高，同时，电弧产生的热量使焊条熔化。
第一章 焊接化学冶金
2、焊接金属熔滴及其过渡特性 焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴
焊接过程 稳定性
重点研究
熔滴特性 至关重要
焊接冶金
焊缝成形
熔滴过渡的分类
MAG焊的熔滴过渡形式
Rotary arc
Pulsed arc Short arc
过渡速度高达2.5～10m/s。 经过弧柱区的时间极短，只有0.0001～0.001s。 各相接触时间平均为0.01～0.1s。
反应主要在焊条末端进行。反应进行很剧烈。
第一章 焊接化学冶金
4、与熔渣发生强烈混合 熔滴的形成、长大过程中，表面形状不断变化，
表面不断破坏，表面渣层破坏，渣与熔滴交流。熔 滴中有渣，渣被熔滴金属包围。
第01章 金属材料的基础知识-
非晶体
按一定的几何规律作周 期性排列而形成的聚集 状态； 非晶体 ：当原子 ( 或分 子)为无规则地堆积在一 起形成的一种无序的聚 集状态；
结构上：长程有序，短程有序； 性能上：有无固定熔点；各项同性/异性。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
刚球模型；
空间点阵；
阵点/结点；
晶格；
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
Z
c
a
X b Y
晶格： 将空间点阵
用一系列相互平行的 直线连接起来形成的 空间格架。
a ，b ，c 晶格常数
晶胞 ：是组成晶格的
最基本的几何单元。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
7种晶系、14中布拉菲点阵
立方
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布氏硬度值是外力除以压痕球冠表 面积；
在实际操作中，不需计算，用刻度 放大镜测出压坑直径 d ，然后查表。
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布 氏 硬 度 压 痕
淬火钢球： 用 以 测 定 硬 度
<450的金属材料，硬度值用HBS表 示；
硬质合金球： 用以测定硬
坏了原子的平衡状态使晶格发生扭曲； 性能变化——电阻增大，密度减小，强度和硬 度提高，塑性和韧性下降。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷
晶体中的线缺陷是各种类型的位错；
位错 ：晶体中的一列或数列原子发
生有规律的错排现象；
刃型位错，螺型位错。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷——刃型位错
当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，
第一章 金属材料的基础知识
金属材料的焊接性
第二节 碳钢的焊接
一、低碳钢的焊接 含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，
对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不 需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行 热处理（电渣焊除外）。 低碳钢工件用手工电弧焊时一般采用J422或J427焊条， 埋弧自动焊时一般用H08A或H08MnA+焊剂431。 二、中、高碳钢的焊接： 中碳钢：C：0.25~0.6。 （1）热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝：
（2）板厚在3-10mm，焊缝短应用CO2焊，焊缝长应 用埋弧焊。
（3）板厚大于35mm，应用电渣焊。
3、焊接铝和铜合金时，应用氩弧焊。
4、焊接超薄材料、难熔金属或活泼金属时，应用 等离子弧焊、电子束焊或激光焊，也可采用超声波 焊。
5、焊接多层复合板时，应采用扩散焊或爆炸焊。
三、焊接接头工艺设计
1、焊缝的布置 （1）焊缝应尽可能分散。
（2）焊缝的位置应尽可能对称分布。
（3）焊缝应尽可能避开最大应力和应力集 中的位置。
（4）焊缝应尽量避开 （5）应便于焊接操作。
机械加工表面。
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形式
2、接头形式的选择与设计 （1）焊接碳钢和低合金钢的接头形 式
铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、氩弧焊、钎焊 等方法进行焊接。
采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效 方法。
气焊紫铜及青铜时应采用严格的中性焰。 黄铜的焊接，目前最常用的焊接方法仍是气焊， 一般用轻微的氧化焰，采用含硅的焊丝。
二、铝及铝合金的焊接 铝及铝合金的焊接也比较困难，其焊接特点是：