熔化焊与热切割基础知识

2-3金属材料的基本知识
一、金属材料的性能
物理性能、化学性能、力学（机械）性能、工艺性能
3. 力 学 性 能
强度：屈服强度、抗拉强度
塑性：伸长率、断面收缩率、冷弯角 冲击韧度：ak 硬度：布氏HB、洛氏HR、维氏HV
2-3金属材料的基本知识
2-3金属材料的基本知识
2-3金属材料的基本知识
2-3金属材料的基本知识
四、热处理
将钢加热到高温，保持一段时间，随炉缓慢冷却
降低硬度，使材料便于切削加工，消除内应力 焊后热处理：焊接件消除应力退火，600-650低温退火
4.
退 火
第 三 节 本金 知属 识材 料 的 基
金属材料的性 能
钢材和有色金 属的焊接性能
2-3金属材料的基本知识
一、金属材料的性能
物理性能、化学性能、力学（机械）性能、工艺性能
２－1焊接与热切割基础知识
一、焊接的基本原理及分类
激光焊 高能束焊 电渣焊 电子束焊
等离子弧焊 熔焊
电弧焊
气体保护焊
埋弧焊
气焊
焊条电弧焊
加热
一、焊接的基本原理及分类
爆炸焊
超声波焊
压焊 电阻焊 扩散焊 摩擦焊
对焊
缝焊 点焊 加压
BMW plant in Leipzig, Germany: Spot welding of BMW 3 series car bodies with KUKA industrial robots.
危险因素 可燃易爆物品 压力容器和燃料容 器 电机、电器 明 火 登高或水下作业、 在金属容器等狭小 里操作 主要工伤 事故 爆 炸 火 灾 触 电 灼 烫 急性中毒 高处坠落 物体打击 有害因素 电焊烟尘 有毒气体 弧光辐射 射线 高频电磁 场 噪声 热辐射 主要职业危害 电焊尘肺 慢性中毒 血液疾病 焊工金属热 皮肤疾病 电光性眼病 神经系统疾病
金属材料的性能不仅取决于金属的化学成分， 而且取决于金属的组织
非金属：22种，随着温度的升高，导电性升高。 氮、硅等
2-2金属学及热处理基本知识
一、金属晶体结构
晶体：原子按照一定规律整齐排列
• 食盐、冰糖、一般的固态金属及合金
1.
晶 体 的 特 点
非晶体：原子散乱分布
• 玻璃、松香
2-2金属学及热处理基本知识
4.
奥 氏 体
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
M：碳α-Fe中的过饱和固溶体 密度稍小一些，体积膨胀 高碳M硬而脆 低碳回火M有相当高的强度和良好的塑性和韧性
5.
马 氏 体
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
过热组织 脆性大、塑性韧性下降
6.
魏 氏 体
2-2金属学及热处理基本知识
1.
铁 素 体
铁素体溶解碳的能力很差，含碳量很低 强度和硬度低，但塑性和韧性很好 含铁素体多的钢，软而韧
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
Fe3C：铁与碳的化合物，性能与铁素体相反，硬而脆 随着钢中含碳量的增加，渗碳体量也增多 钢的硬度、强度也增加，而塑性韧性下降
2.
渗 碳 体
2-2金属学及热处理基本知识
一、焊接的基本原理及分类
• 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
熔化焊 • 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 压焊 • 利用焊接时施 加一定压力而 完成焊接的方 法 钎焊 • 把比被焊金属 熔点低的钎料 金属加热熔化 到液态，然后 使其填充到补 充焊金属接缝 中而达到结合 的方法
二、钢材和有色金属的焊接特点
除钢铁材料以外的各种金属材料
2.有色 金属 及合 金的 焊接 特点
（2）铜及铜合金：
难熔合及易变形、热裂纹、气孔 气焊、惰性气体保护焊、埋弧焊、钎焊 导热性好要预热、大线能量热输入焊接 钨极氩弧焊直流正接
气焊纯铜采用中性焰，黄铜弱氧化焰
第 四 其节 方熔 法化 简焊 介工 艺 及
1. 物 理 性 能
密度：铜、钢、灰铸铁、铝 导电性：银、金、铜、铝
导热性：ຫໍສະໝຸດ Baidu、铝
热膨胀性：不锈钢、铜、铝
2-3金属材料的基本知识
一、金属材料的性能
物理性能、化学性能、力学（机械）性能、工艺性能
2. 化 学 性 能
抗氧化性：高温时抵抗氧 化性气氛腐蚀作用的能力 耐腐蚀性：抵抗各种介质 （大气、酸、碱、盐等） 侵蚀的能力
焊条电弧焊 碳弧气刨 埋弧焊 氩弧焊
二氧化碳焊 熔化极混合气体保护焊 堆焊与热喷涂
2-4熔化焊工艺及其方法简介 气焊、焊条电弧焊与碳弧气刨、埋弧焊、气体保 护焊、等离子弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊
一、金属材料的性能
物理性能、化学性能、力学（机械）性能、工艺性能 切削性能：HBW180-200，磷硫含量高的钢
4. 工 艺 性 能
铸造性能：流动性、收缩量、偏析
焊接性能：材料、焊接方法、构件类型、使 用要求 碳当量
2-3金属材料的基本知识
一、金属材料的性能
物理性能、化学性能、力学（机械）性能、工艺性能
二、钢材和有色金属的焊接特点
1.钢 材的 焊接 特点
（1）低碳钢：含碳量低、强度小、硬度小、塑性 好，应用广泛 淬火倾向小，不易产生冷裂纹 一般不需预热 镇静钢偏析少，不易产生热裂纹 沸腾钢产生热裂纹的可能性大一些 工艺不当，晶粒易长大 对焊接电源没有特殊要求，工艺简单
2-3金属材料的基本知识
二、钢材和有色金属的焊接特点
三、焊接与热切割特种作业与安全技术
学习焊接安全技术的目的：使有关的管理人员、操作 工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防护的方 法，严格执行国家标准《焊接与切割安全》（GB9448） 及各项有关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧 急情况时能及时做出适当的处理，从而保护操作者自 己及厂房设备不遭到损害
三、焊接与热切割特种作业与安全技术
特种作业范围
• • • • • • 电工作业 金属焊接与热切割作业 高处作业 制冷与空调作业 煤矿安全作业 金属非金属矿山安全作 业 • 石油天然气安全作业 • 冶金（有色）生产安 全作业 • 危险化学品安全作业 • 烟花爆竹安全作业 • 其它作业
三、焊接与热切割特种作业与安全技术
四、热处理
将钢加热到高温，保持一段时间，使钢的组织转变成奥氏体， 然后放入水中（或油中、盐溶液中）快速冷却，形成马氏体 提高钢的硬度、抗拉强度及耐磨性
1.
淬 火
2-2金属学及热处理基本知识
四、热处理
将钢加热到某一温度，保温一段时间，然后冷却到室温，使 马氏体组织转变为其他组织 淬火后回火，可以在保持一定强度的基本上钢的韧性
4. 工 艺 性 能
碳当量：用于对碳钢和低合金钢淬硬及冷裂倾向 的估算 Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15
CE≤0.4%焊接性好
当CE=0.4~0.6%焊接性稍差，焊前需适当预热当
CE≥0.6%焊接性较差，属难焊材料，需采用较高 的预热温度和严格的工艺方法
2-3金属材料的基本知识
一、焊接的基本原理 及分类
真空钎焊 感应钎焊 炉中钎焊 钎焊
母材 熔焊 熔化
填充材料 熔化 熔化
钎焊 不熔化
加热
钎 料
电阻钎焊
盐浴钎焊 火焰钎焊 烙铁钎焊
钎焊
二、热切割的基本原理及分类
• 热切割：火焰切割、电弧切割 • 冷切割：激光切割、水射流切割
火焰切割 电弧切割 • 等离子弧切割 • 碳弧切割
•气割 •液化石油气切割 •氢氧源切割 •氧熔剂切割
• 在高温热源的作 用下熔化
•在纯氧中燃烧
三、焊接与热切割特种作业与安全技术
特种作业：容易发生人员伤亡事故，对操 作者本人、他人及周围设施的安全有重大 危害的作业 特种作业人员：直接从事这些作业的人员 法律要求：劳动法、矿山安全法、煤炭法
培训、考核、发证
1.钢 材的 焊接 特点
（2）中碳钢：含碳量较高、强度较大、 硬度较大、焊接性较差 热影响区易产生淬硬组织，易产生冷裂 纹 焊缝中易产生热裂纹
预热150-250
对气孔敏感
2-3金属材料的基本知识
二、钢材和有色金属的焊接特点
1.钢 材的 焊接 特点
（3）高碳钢：含碳量高、焊接 性差
导热性差，温差大，内应力大， 焊缝易产生裂纹 近缝区冷裂纹 预热150-350
三、有色金属的基本知识
青铜：除铜锌、铜镍合金以外的铜合金 熔点低、硬度大、可塑性性强 适于铸造
1.
铜 及 铜 合 金
2-2金属学及热处理基本知识
三、有色金属的基本知识
银白色轻金属 密度小、塑性好、易加工、抗腐蚀性好，资源丰富
2.
铝 及 铝 合 金
2-2金属学及热处理基本知识
三、有色金属的基本知识
焊接安全技术研究的主要内容：防火、防爆、防触电以 及在尘毒、磁场、辐射等条件如何保障工人的身心健康 实现安全操作
第 二 理节 基金 本属 知学 识及 热 处
金属晶体结构
铁碳合金的基本知识
有色金属的基本知识
热处理
2-2金属学及热处理基本知识
一、金属晶体结构
金属：83种，随着温度的升高，导电性降低。铁、 铜等
黄铜：铜锌合金 海军黄铜：在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海 水和海洋大气腐蚀的能力 耐磨性高，强度高、硬度大、耐化学腐蚀、切削性好
1.
铜 及 铜 合 金
2-2金属学及热处理基本知识
三、有色金属的基本知识
白铜：铜镍合金 显著提高强度、耐腐蚀性和硬度，并降低电阻系数
1.
铜 及 铜 合 金
2-2金属学及热处理基本知识
手弧焊、气焊、钎焊、二氧化碳焊和手 工电渣焊
2-3金属材料的基本知识
二、钢材和有色金属的焊接特点
除钢铁材料以外的各种金属材料
2.有色 金属 及合 金的 焊接 特点
（1）铝及铝合金：
表面氧化、致密的氧化膜、产生气 孔、热裂纹
氩弧焊、气焊、电阻焊 用机械法或化学清洗去除氧化膜 直流反接：阴极破碎
2-3金属材料的基本知识
高温回火
• 500-600 • 调质：韧性和强度的最好配合
2.
回 火
中温回火
• 300-500 • 弹簧钢
低温回火
• 150-300 • 滚动轴承
2-2金属学及热处理基本知识
四、热处理
将钢加热到高温，保持一段时间，在空气中冷却
细化晶粒 改善焊接接头性能，消除粗晶组织，促使组织均匀
3.
正 火
2-2金属学及热处理基本知识
第二章 熔化焊与热切割基础知识
1
焊接与热切割概述
2 金属学及热处理基本知识
3 金属材料的基本知识
4 熔化焊工艺及其方法简介 5 6 压焊及其工艺方法简介 钎焊工艺方法简介
7
热切割工艺方法简介
第 一 节 概焊 述接 与 热 切 割
焊接的基本原理及 分类
热切割的基本原 理及分类
焊接与热切割特种 作业与安全技术
2-3金属材料的基本知识
二、钢材和有色金属的焊接特点
1.钢 材的 焊接 特点
（4）普通低合金钢：与低碳钢相比， 含有少量合金元素，强度高，韧性好
热影响区的淬硬倾向 焊接接头的裂纹是危害性是最大的焊 接缺陷
2-3金属材料的基本知识
二、钢材和有色金属的焊接特点
1.钢 材的 焊接 特点
（5）铸铁：含碳量2.5%-4.0%，灰铸铁、 白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 铸铁的焊接：主要是灰铸铁的焊补 产生白口组织 产生裂纹
铸造铝合金：强度低、成本低、机械性能差 变形铝合金：强度高、对成分要求高，机械性能好 不能热处理强化铝合金： 可热处理强化铝合金：
2.
铝 及 铝 合 金
2-2金属学及热处理基本知识
四、热处理
热处理：将金属加热到一定温度，并保持一段时间，然 后按适宜的冷却速度冷却到室温
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
P：铁素体和渗碳体的机械混合物 性能介于铁素体和渗碳体之间 结构钢多是珠光体钢
3.
珠 光 体
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
A：碳和其他合金元素在γ-Fe中的固溶体 一般只在高温下存在 但铬镍不锈钢在室温下是A 面心立方、强度和硬度不高，塑性韧性好 没有磁性
2-2金属学及热处理基本知识
一、金属晶体结构
金属元素
• • • • • • • 一般呈现固态 不透明 有光泽 有延展性 导电性和导热性 正温度电阻特性 铁、铜、锡、铅、镁
非金属元素
• 负温度电阻特性 • 氮、氧、氢、碳、硫、 磷
2-2金属学及热处理基本知识
二、铁碳合金的基本知识
F：少量的碳和其他合金元素固溶于 α-Fe铁的中固溶体
2-2金属学及热处理基本知识
2-2金属学及热处理基本知识
三、有色金属的基本知识
有色金属：除了铁、锰、铬以外的金属 常用：铜、铅、锌、镍、锡、镁、钛、镉、锑、钴、 钨、钼、钒等
1.
铜 及 铜 合 金
纯铜：红色、面心立方，密度大、导热性好、导电性好
2-2金属学及热处理基本知识
三、有色金属的基本知识