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焊接基本理论知识
讲师:陈建国
序
钢材的基本常识 焊接定义、分类、设备 焊接材料基本常识 焊接常见符号表示方法及含义 焊接应力与变形预防及控制措施
1.钢材分类.
1.1按化学成分分为:碳素钢、普通低合金钢、合金钢. 1.1.1碳素钢:碳素钢是碳和铁的合金,另外还含硅、锰、磷和硫等元素.按
含碳量不同可分为低碳钢(C≤0.25%） 、中碳钢（ 0.25%﹤C ≤0.6%) 和高碳钢（ 0.6%﹤C）。 1.1.2普通低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量合金元素（如硅、锰、 钛、硼和稀有金属，其总量不超过3%），从而获得较好综合性能的 钢种。 1.1.3合金钢是含有一种或多种适量合金元素的钢种，具有一些良好的特 殊性能。其中按含合金元素总量不同可分为低合金钢（合金总量＜ 5%）、中合金钢（合金含量在5%~10%） 和高合金钢（ 10%﹤合金 总量）三类。 1.2按冶炼方法不同可区分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。平炉和转炉主要 用于冶炼碳素钢和低合金钢。电炉主要用于冶炼合金钢。平炉钢生产 效率低，碱性侧吹转炉钢材质差，而电炉冶炼的钢材一般不在建筑结 构中被使用，在建筑钢结构中主要使用氧气顶吹转炉生产的钢材。 1.3按用途分为结构钢、工具钢和特殊钢。 1.4结构钢分类：碳素结构钢、低合金高强度结构钢、耐大气腐蚀用钢、
抗拉强度：是指钢材经过巨大变形断裂前的抗拉能力，直接反映了钢材 内部组织的优劣；屈服点是钢材试件在拉伸过程中，负荷不再增加， 而试件仍继续发生变形，即出现屈服时的应力，在结构设计时，一般 把结构钢材的屈服点作为承载力极限的依据；钢材试样受外力作用被 拉断后，试样标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数称为伸 长率，是衡量钢材塑性变形能力的主要指标。
1.4.6其他结构用材：铸钢件、高强度钢、结 构用高强度耐侯焊接钢管。
Байду номын сангаас
1.5结构用钢的性能要求：力学性能、工艺性能，前者要满足结构的承载 功能，后者要满足加工过程的需求。
1.5.1钢材的主要力学性能：包括钢材在单向拉伸时的工作性能、冷弯性 能和冲击韧性。钢材的3个力学性能指标：抗拉强度、伸长率、屈服 点。
Q295大量用于制造各种容器、螺旋焊管、拖拉机轮圈、农机结构件等。 Q345广泛用于各种焊接结构，如桥梁、车辆、船舶、管道、重型机械等。 Q390用于桥梁、车辆、船舶、厂房等大型构件，高中压石油化工容器等 Q420用于制造矿山机械、重型车辆、船舶、桥梁、高中压石油化工容器 Q460主要用于制造工程机械构件，如矿山机械、铲车、运输车、桥梁等
1.6结构钢材的品种：结构钢材种类很多，一般可分 为钢板、型钢、钢管和钢丝四大类。
钢板：是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材， 钢带包括在钢板类。
型钢：是一种具有一定截面积形状和尺寸的实心长 条钢材，其包括圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字 钢、槽钢、H型钢等。（直径在6.5~9MM的小圆 钢称线材）
钢管：是一种中空截面的长条钢材。按截面的形状 可分为圆管、方形管、六角形管和各种异形截面 钢管。按加工工艺不同又可分为无缝钢管和焊接 钢管两大类。
1.4.3耐大气腐蚀用钢：可分为高耐侯结构钢、 焊接结构用耐侯钢。
1.4.4桥梁用结构钢：桥梁用钢一直有专用标 准，其规定的内容和技术要求一般都严于 建筑结构用钢，因此工程中出现同一强度 的桥梁用钢代替建筑用钢，不必产生任何 疑滤。
1.4.5高层建筑结构用钢板：是首先提出有钢 板厚度方向性能要求的建筑结构。
2.3.1药皮焊条手工电弧焊 2.3.1.1药皮焊条手工电弧焊原理：是利用涂有药皮的焊条与
工件间产生的电弧热将金属熔化进行焊接的。焊接过程中 焊条药皮熔化分解生成气体和熔渣，焊条金属和工件局部 金属熔化形成熔池，气体熔渣能有效的排除周围空气的有 害影响，对金属熔池起到联合保护。而高温下熔化金属与 熔渣间还存在冶金反应、还原与净化金属，冷却凝固后形 成焊缝金属，此时熔渣亦形成固态，覆盖于焊缝表面。 2.3.1.2药皮焊条手工电弧焊适用范围：是一种适应性很强的 焊接方法。它在钢结构中使用广泛。可在室内、室外及高 空平、横、立、仰的位置进行焊接。它的焊接设备简单， 使用灵活、方便；不足之处是生产效力低、劳动强度大、 对焊工要求技能较高。 2.3.1.3药皮焊条手工电弧焊设备：药皮焊条手工电弧焊是依 靠人工移动焊条来实现电弧前移完成连续的焊接，因此焊 接设备为焊接电源及附件如电缆、电焊钳。焊接电源又分 为交流、直流两种，以及交直流两用的特殊形式。
钢丝：是线材的再一次冷加工产品。按形状不同可 分为圆钢丝、扁平钢丝和三角形钢丝等。
2、焊接 2.1定义：焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以
用或不用填充材料，使焊接达到原子结合的一种 加工方法。焊接的本质是使两个分离的物体产生 原子间的结合，使之连为一体的连接方法。焊缝 连接是目前钢结构最主要的连接方法。 2.2焊接的优点/缺点：焊接与螺钉连接、铆接、铸 件及锻件相比有以下优点：构造简单，不削弱构 件截面，节约钢材、加工方便、易于采用自动化 操作、连接的密封性好、刚度大。缺点是残余应 力和残余变形对结构有不利影响，焊接结构的低 温冷脆问题也比较突出。 2.3焊接方法分类：药皮焊条手工电弧焊、二氧化碳 气体保护焊、自动和半自动埋弧焊、电渣焊和栓 钉焊。
桥梁用钢及其他结构钢。 1.4.1碳素结构钢：5个牌号即Q195、Q215 、
Q235 、Q255和Q275。 牌号表示意义：Q 235 B b
脱氧方法 质量等级为B级 屈服强度为235N/m㎡ 屈的拼音首字母 5种牌号碳素钢用途： Q195广泛用于轻工、机械、运输车辆、
自行车、农机配件等。
Q215用于厂房、桥梁等大型结构件，建筑桁架、铁塔及车船制造结构件。 Q235大量用于生产钢板、型钢、用以建造厂房屋架，高压输电铁塔等。 Q255用途不如Q235钢广泛，主要用于铆接和栓接结构件和要求不太高
的零件如螺栓、键、轴等。
Q275用于制造心轴、齿轮、销轴、垫圈等。 碳素结构钢中Q235钢质量等级最为齐全，也是建筑钢结构中应用最多的
一种碳素钢，其中质量等级为C 、D级的Q235钢性能优异，优先为焊 接结构所使用。
1.4.2低合金高强度结构钢：是在冶炼过程中添加一些合金元素，但合金 元素总量不超过5%的钢材。加入合金元素后钢材强度明显提高，用 于大跨度和重负荷结构中，一般可比碳素结构钢节约20%左右用钢量。 其也分为5个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
冷弯性能：是指钢材常温下弯曲加工发生塑性变形时对产生裂纹抵抗能 力的一项指标。
冲击韧性：是指钢材在冲击负荷作用下断裂时吸收冲击能的一种能力， 是衡量钢材抵抗低温、应力集中、冲击载荷作用等所导致的断裂能力 的一项力学性能。
1.5.2钢材的工艺性能：主要工艺性能指可焊性，即采用一般焊接工艺就 可以完成合格焊缝的性能。
讲师:陈建国
序
钢材的基本常识 焊接定义、分类、设备 焊接材料基本常识 焊接常见符号表示方法及含义 焊接应力与变形预防及控制措施
1.钢材分类.
1.1按化学成分分为:碳素钢、普通低合金钢、合金钢. 1.1.1碳素钢:碳素钢是碳和铁的合金,另外还含硅、锰、磷和硫等元素.按
含碳量不同可分为低碳钢(C≤0.25%） 、中碳钢（ 0.25%﹤C ≤0.6%) 和高碳钢（ 0.6%﹤C）。 1.1.2普通低合金钢是在碳素钢的基础上加入少量合金元素（如硅、锰、 钛、硼和稀有金属，其总量不超过3%），从而获得较好综合性能的 钢种。 1.1.3合金钢是含有一种或多种适量合金元素的钢种，具有一些良好的特 殊性能。其中按含合金元素总量不同可分为低合金钢（合金总量＜ 5%）、中合金钢（合金含量在5%~10%） 和高合金钢（ 10%﹤合金 总量）三类。 1.2按冶炼方法不同可区分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。平炉和转炉主要 用于冶炼碳素钢和低合金钢。电炉主要用于冶炼合金钢。平炉钢生产 效率低，碱性侧吹转炉钢材质差，而电炉冶炼的钢材一般不在建筑结 构中被使用，在建筑钢结构中主要使用氧气顶吹转炉生产的钢材。 1.3按用途分为结构钢、工具钢和特殊钢。 1.4结构钢分类：碳素结构钢、低合金高强度结构钢、耐大气腐蚀用钢、
抗拉强度：是指钢材经过巨大变形断裂前的抗拉能力，直接反映了钢材 内部组织的优劣；屈服点是钢材试件在拉伸过程中，负荷不再增加， 而试件仍继续发生变形，即出现屈服时的应力，在结构设计时，一般 把结构钢材的屈服点作为承载力极限的依据；钢材试样受外力作用被 拉断后，试样标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数称为伸 长率，是衡量钢材塑性变形能力的主要指标。
1.4.6其他结构用材：铸钢件、高强度钢、结 构用高强度耐侯焊接钢管。
Байду номын сангаас
1.5结构用钢的性能要求：力学性能、工艺性能，前者要满足结构的承载 功能，后者要满足加工过程的需求。
1.5.1钢材的主要力学性能：包括钢材在单向拉伸时的工作性能、冷弯性 能和冲击韧性。钢材的3个力学性能指标：抗拉强度、伸长率、屈服 点。
Q295大量用于制造各种容器、螺旋焊管、拖拉机轮圈、农机结构件等。 Q345广泛用于各种焊接结构，如桥梁、车辆、船舶、管道、重型机械等。 Q390用于桥梁、车辆、船舶、厂房等大型构件，高中压石油化工容器等 Q420用于制造矿山机械、重型车辆、船舶、桥梁、高中压石油化工容器 Q460主要用于制造工程机械构件，如矿山机械、铲车、运输车、桥梁等
1.6结构钢材的品种：结构钢材种类很多，一般可分 为钢板、型钢、钢管和钢丝四大类。
钢板：是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材， 钢带包括在钢板类。
型钢：是一种具有一定截面积形状和尺寸的实心长 条钢材，其包括圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字 钢、槽钢、H型钢等。（直径在6.5~9MM的小圆 钢称线材）
钢管：是一种中空截面的长条钢材。按截面的形状 可分为圆管、方形管、六角形管和各种异形截面 钢管。按加工工艺不同又可分为无缝钢管和焊接 钢管两大类。
1.4.3耐大气腐蚀用钢：可分为高耐侯结构钢、 焊接结构用耐侯钢。
1.4.4桥梁用结构钢：桥梁用钢一直有专用标 准，其规定的内容和技术要求一般都严于 建筑结构用钢，因此工程中出现同一强度 的桥梁用钢代替建筑用钢，不必产生任何 疑滤。
1.4.5高层建筑结构用钢板：是首先提出有钢 板厚度方向性能要求的建筑结构。
2.3.1药皮焊条手工电弧焊 2.3.1.1药皮焊条手工电弧焊原理：是利用涂有药皮的焊条与
工件间产生的电弧热将金属熔化进行焊接的。焊接过程中 焊条药皮熔化分解生成气体和熔渣，焊条金属和工件局部 金属熔化形成熔池，气体熔渣能有效的排除周围空气的有 害影响，对金属熔池起到联合保护。而高温下熔化金属与 熔渣间还存在冶金反应、还原与净化金属，冷却凝固后形 成焊缝金属，此时熔渣亦形成固态，覆盖于焊缝表面。 2.3.1.2药皮焊条手工电弧焊适用范围：是一种适应性很强的 焊接方法。它在钢结构中使用广泛。可在室内、室外及高 空平、横、立、仰的位置进行焊接。它的焊接设备简单， 使用灵活、方便；不足之处是生产效力低、劳动强度大、 对焊工要求技能较高。 2.3.1.3药皮焊条手工电弧焊设备：药皮焊条手工电弧焊是依 靠人工移动焊条来实现电弧前移完成连续的焊接，因此焊 接设备为焊接电源及附件如电缆、电焊钳。焊接电源又分 为交流、直流两种，以及交直流两用的特殊形式。
钢丝：是线材的再一次冷加工产品。按形状不同可 分为圆钢丝、扁平钢丝和三角形钢丝等。
2、焊接 2.1定义：焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以
用或不用填充材料，使焊接达到原子结合的一种 加工方法。焊接的本质是使两个分离的物体产生 原子间的结合，使之连为一体的连接方法。焊缝 连接是目前钢结构最主要的连接方法。 2.2焊接的优点/缺点：焊接与螺钉连接、铆接、铸 件及锻件相比有以下优点：构造简单，不削弱构 件截面，节约钢材、加工方便、易于采用自动化 操作、连接的密封性好、刚度大。缺点是残余应 力和残余变形对结构有不利影响，焊接结构的低 温冷脆问题也比较突出。 2.3焊接方法分类：药皮焊条手工电弧焊、二氧化碳 气体保护焊、自动和半自动埋弧焊、电渣焊和栓 钉焊。
桥梁用钢及其他结构钢。 1.4.1碳素结构钢：5个牌号即Q195、Q215 、
Q235 、Q255和Q275。 牌号表示意义：Q 235 B b
脱氧方法 质量等级为B级 屈服强度为235N/m㎡ 屈的拼音首字母 5种牌号碳素钢用途： Q195广泛用于轻工、机械、运输车辆、
自行车、农机配件等。
Q215用于厂房、桥梁等大型结构件，建筑桁架、铁塔及车船制造结构件。 Q235大量用于生产钢板、型钢、用以建造厂房屋架，高压输电铁塔等。 Q255用途不如Q235钢广泛，主要用于铆接和栓接结构件和要求不太高
的零件如螺栓、键、轴等。
Q275用于制造心轴、齿轮、销轴、垫圈等。 碳素结构钢中Q235钢质量等级最为齐全，也是建筑钢结构中应用最多的
一种碳素钢，其中质量等级为C 、D级的Q235钢性能优异，优先为焊 接结构所使用。
1.4.2低合金高强度结构钢：是在冶炼过程中添加一些合金元素，但合金 元素总量不超过5%的钢材。加入合金元素后钢材强度明显提高，用 于大跨度和重负荷结构中，一般可比碳素结构钢节约20%左右用钢量。 其也分为5个牌号：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
冷弯性能：是指钢材常温下弯曲加工发生塑性变形时对产生裂纹抵抗能 力的一项指标。
冲击韧性：是指钢材在冲击负荷作用下断裂时吸收冲击能的一种能力， 是衡量钢材抵抗低温、应力集中、冲击载荷作用等所导致的断裂能力 的一项力学性能。
1.5.2钢材的工艺性能：主要工艺性能指可焊性，即采用一般焊接工艺就 可以完成合格焊缝的性能。