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第一编焊接基础知识1

第一章焊接方法的分类与焊接电弧1

第一节焊接的定义及特点1

一、焊接定义1

二、焊接的优点2

三、焊接的特点2

第二节焊接方法分类3

一、按工艺特点分类3

二、按焊接能源分类4

三、焊接能源简介4

第三节焊接电弧6

一、焊接电弧的产生、结构及温度6

二、电弧的静特性8

三、电弧力9

四、电弧极性及其应用10

五、电弧介质12

六、电弧偏吹14

第二章焊接接头16

第一节焊接接头的结构16

一、焊缝16

二、熔合区18

三、热影响区（HAZ）18

第二节焊接的加热与传导19

一、焊接过程的热效率19

二、焊接线能量（焊接热输入）20

三、焊接温度场20

四、焊接热循环22

第三节焊缝金属的组织和性能26

一、焊接熔池的一次结晶26

二、焊缝金属的二次结晶31

第四节熔合区的性能35

一、熔合区的构成35

二、熔合区的宽度35

三、熔合区的特征35

第五节焊接热影响区的组织和性能38

一、焊接过程的特点38

二、焊接加热时的组织转变39

三、焊接冷却时的组织转变40

四、焊接热影响区的组织和性能40

五、焊接CCT图和冷却时间线算图49

第六节焊缝符号的表示方法60

一、焊缝符号的组成60

二、焊缝尺寸符号及标注位置64

三、焊缝符号标注应用举例65

第三章焊接裂纹69

第一节焊接裂纹的分类69

一、热裂纹69

二、再热裂纹69

三、冷裂纹69

四、层状撕裂71

五、应力腐蚀裂纹71

第二节焊接热裂纹71

一、结晶裂纹71

二、近缝区液化裂纹75

第三节焊接冷裂纹77

一、冷裂纹的特征77

二、冷裂纹的分类78

三、冷裂纹的形成机理78

四、防止冷裂纹的措施81

第四节再热裂纹83

一、再热裂纹的主要特征83

二、再热裂纹的产生机理84

三、影响再热裂纹的因素及防止措施85

第五节层状撕裂86

一、层状撕裂的特征、分类及危害86

二、层状撕裂的形成机理87

三、影响层状撕裂的因素88

四、防止层状撕裂的措施88

第四章金属焊接性90

第一节焊接性概念90

一、工艺焊接性90

二、使用焊接性90

三、影响焊接性的因素90

第二节焊接性试验方法92

一、工艺焊接性试验方法92

二、使用焊接性试验方法98

第五章焊接变形与应力105

第一节 焊接变形及焊接应力产生的原因105

第二节 焊接残余变形107

第三节焊接残余变形的影响因素及估算108

一、残余变形的估算108

二、影响焊接结构变形的因素113

第四节控制残余变形的预防措施117

一、设计措施117

二、工艺措施119

第五节焊接残余变形的矫正124

一、机械法矫正焊接残余变形125

二、火焰矫正残余变形125

第六节焊接残余应力132

一、残余应力的分布132

二、残余应力的影响134

第七节减小焊接残余内应力的措施135

一、设计措施135

二、工艺措施138

三、焊后消除残余应力的方法140

第六章焊接缺陷和检验方法143

第一节焊接缺陷143

一、焊接缺陷的定义和分类143

二、焊缝的形状缺陷143

三、气孔、夹渣和夹杂143

四、未焊透与未熔合144

五、裂纹144

第二节焊接检验147

一、概述147

二、破坏性检验151

三、非破坏性检验153

第二编热切割159

第一章气割159

第一节概述159

一、气体火焰159

二、气焊160

三、气割161

第二节气割气焊用材料161

一、气体161

二、焊丝与熔剂164

第三节气焊气割用设备及工具166

一、气瓶及瓶阀166

二、液氧罐171

三、减压器172

四、气焊焊炬175

五、割炬177

六、半自动气割机187

七、氧气站与乙炔站188

八、火焰加热器190

九、回火防止器190

十、气焊、气割用辅助工具192

第四节气割工艺193

一、金属的气割性193

二、气割的工艺参数200

三、手工气割工艺及一般操作技能203

四、半自动气割212

五、气割面的质量要求和气割件的精度214

六、回火及预防措施216

第五节气割的特殊方法217

一、氧-丙烷气割217

二、表面气割220

三、振动气割221

四、氧熔剂气割221

五、氧矛切割与穿孔223

第二章其它热切割方法225

第一节等离子弧切割225

一、概述225

二、等离子切割用材料227

三、等离子弧切割用设备228

四、等离子弧切割工艺233

五、空气等离子切割240

六、水再压缩等离子弧切割244

七、水下等离子弧切割246

八、等离子弧气刨247

第二节碳弧气刨与碳弧气割248

一、概述248

二、碳弧气刨的设备、工具及材料249

三、碳弧气刨工艺250

四、碳弧切割254

第三章数控切割及其它自动化切割255

第一节 概述255

第二节机械仿形气割255

一、仿形气割的工作原理和机构255

二、适用范围256

三、CG2—150仿形气割机技术性能256

四、仿形样板制作注意事项257

第三节光电跟踪火焰切割257

一、光电跟踪切割机的装置及功能257

二、光电跟踪切割机的技术性能259

三、光电跟踪切割的工艺特点259

四、四合一光电、数控切割机260

第四节数控切割261

一、数控切割的优点261

二、数控切割机的构成及功能262

三、国内生产的数控切割机的型号、规格和主要技术参数267

四、数控切割机选型考虑要点268

五、数控切割程序编制系统269

六、数控切割工艺要点271

第三编常用熔焊方法275

第一章手工电弧焊275

第一节概述275

一、手工电弧焊的工作原理及优缺点275

二、焊接电弧276

三、直流电弧的偏吹277

第二节电焊条277

一、电焊条的构造与用途277

二、焊条的分类281

三、焊条的型号283

第三节手工电弧焊设备与工具316

一、对手工电弧焊电源的基本要求316

二、手工电弧焊机的型号及技术特性317

三、常用手工电弧焊机318

四、弧焊电源的正确使用与维护330

五、常用工具335

第四节焊接工艺339

一、接头及坡口形式与焊接位置339

二、焊接工艺参数的选择340

三、基本操作技术344

四、单面焊双面成形操作技术348

五、各种位置焊接的操作要点351

第五节手工电弧焊的特殊方法368

一、躺焊368

二、重力焊368

第二章不熔化极惰性气体保护焊371

第一节概述371

一、工作原理及应用范围371

二、电弧的静特性372

第二节焊接材料372

一、填充金属372

二、电极材料375

三、保护气体377

第三节焊接设备380

一、TIG焊设备的基本知识380

二、电源与控制设备384

三、焊炬391

四、氩气流量调节器（俗称氩气表）394

五、钨极磨尖机395

六、TIG焊设备的保养和故障处理395

第四节焊接工艺396

一、常用接头与坡口形式396

二、焊前清理397

三、焊接工艺参数398

四、基本操作手法404

五、各种焊接位置的操作要点407

六、常见缺陷产生原因与预防措施412

第五节特种TIG焊方法412

一、TIG点焊412

二、脉冲TIG焊413

三、预热焊丝的TIG焊417

四、多电极TIG焊418

五、钨极正极性氦弧焊418

第三章熔化极气体保护焊419

第一节概述419

一、工作原理及应用范围419

二、电弧的静特性419

三、熔化极气体保护焊的熔滴过渡形式419

四、CO2气体保护焊（CO2焊）428

五、熔化极惰性气体保护焊（MIG焊）431

六、混合气体保护焊（MAG焊）432

第二节焊接材料434

一、保护气体434

二、实芯焊丝436

三、药芯焊丝441

第三节焊接设备450

一、设备的基本配置450

二、熔化极气体保护焊电源452

三、送丝机构453

四、焊枪455

五、供气系统459

六、焊机的使用与维护459

第四节焊接工艺463

一、坡口形式463

二、焊接工艺参数的选择463

三、基本操作技术471

四、单面焊双面成形的操作方法475

五、各种位置焊接的操作要领476

六、常见故障和缺陷482

第五节药芯焊丝电弧焊483

一、工作原理与应用范围483

二、熔滴过渡及冶金特性485

三、药芯焊丝电弧焊设备的特点488

四、焊接工艺489

第四章埋弧焊与电渣焊491

第一节概述491

一、埋弧焊的工作原理491

二、埋弧焊的优缺点及应用范围491

三、埋弧焊的冶金特点492

四、埋弧焊的特殊方法495

第二节焊接材料495

一、焊丝495

二、焊剂498

第三节埋弧焊设备509

一、埋弧焊的自动调节系统509

二、埋弧焊机的型号与技术特性511

三、MZJ1000型埋弧焊机（MZ-1000的换代产品）513

四、MZ1—1000型埋弧焊机517

五、焊机的维护及故障排除520

六、常用辅助设备521

第四节焊接工艺527

一、焊前准备527

二、焊接工艺参数的选择527

三、常用接头的埋弧焊工艺534

四、埋弧焊生产中的几个重要问题541

五、埋弧焊常见缺陷产生原因及预防措施543

第五节特种埋弧焊技术545

一、带极埋弧焊545

二、窄间隙埋弧焊546

第六节电渣焊552

一、概述552

二、电渣焊用材料555

三、电渣焊设备556

四、丝极电渣焊工艺559

五、各种金属的电渣焊565

六、电渣堆焊与补焊579

七、电渣焊的特殊应用584

第五章其它熔焊方法590

第一节等离子弧焊接590

一、等离子弧焊接工作原理及应用范围590

二、等离子弧焊设备591

三、大电流等离子弧焊接工艺594

四、微束等离子弧焊接工艺599

五、脉冲等离子弧焊接599

第二节电子束焊601

一、电子束焊工作原理及应用范围601

二、真空电子束焊机603

三、电子束焊工艺603

四、安全防护604

第三节激光焊接604

一、激光焊的工作原理及应用范围604

二、激光焊机606

三、激光焊工艺606

第四节气焊607

一、气焊的冶金特点608

二、气焊工艺610

三、各种位置的操作要点614

第四编金属材料的焊接621

第一章碳钢的焊接621

第一节碳钢的分类、成分及性能621

一、碳钢的分类621

二、碳钢牌号表示方法621

三、常用碳钢的化学成分和力学性能622

第二节碳钢的焊接性626

一、碳钢的冷裂敏感性627

二、碳钢的热裂纹敏感性628

三、碳钢的层状撕裂敏感性629

第三节低碳钢的焊接629

一、低碳钢的焊接性629

二、低碳钢的焊接工艺特点629

三、低碳钢焊接材料的选用631

第四节中碳钢的焊接633

一、中碳钢的焊接性633

二、中碳钢的焊接工艺634

三、焊接材料的选用635

第五节高碳钢的焊接636

一、高碳钢的焊接性636

二、焊接材料的选择636

三、高碳钢焊接工艺要点636

第六节碳钢焊接实例637

一、22g钢高压容器环缝焊接637

二、大型锤头的CO2气体保护焊修复638

三、起重机主梁道轨的焊接640

第二章低合金钢的焊接642

第一节低合金钢的分类及性能642

一、高强钢（强度用钢）642

二、低温用钢642

三、低合金耐腐蚀钢642

四、镀层钢642

第二节热轧、正火钢的焊接642

一、热轧、正火钢的成分和性能642

二、热轧、正火钢的焊接性645

三、热轧、正火钢的焊接工艺646

第三节低碳调质钢的焊接652

一、低碳调质钢的成分和性能652

二、低碳调质钢的焊接性655

三、低碳调质钢的焊接工艺656

第四节中碳调质钢的焊接658

一、中碳调质钢的成分和性能658

二、中碳调质钢的焊接性658

三、中碳调质钢的焊接工艺660

第五节低合金钢焊接工程实例663

一、16Mn钢的焊接实例663

二、？2.8m碎煤加压气化炉膨胀冷凝器焊接工艺665

三、20MnMoNb钢高压蓄势器的双丝窄间隙埋弧焊668

四、CC1000履带起重机制造中高强度细晶粒钢StE460及StE690的焊接670

五、16m3挖掘机主体结构低合金高强钢的焊接673

六、大直径钻杆中碳调质钢的焊接675

七、30CrMnSiA钢焊接工艺分析及工程焊接实例678

第三章不锈钢的焊接682

第一节不锈钢的分类、化学成分及性能682

一、不锈钢的分类及化学成分682

二、不锈钢的物理性能和力学性能684

三、不锈钢的耐腐蚀性能687

第二节奥氏体不锈钢的焊接690

一、奥氏体不锈钢的焊接性690

二、奥氏体不锈钢焊接工艺693

第三节马氏体不锈钢的焊接699

一、马氏体不锈钢的焊接性699

二、马氏体不锈钢的焊接工艺699

第四节铁素体不锈钢的焊接701

一、铁素体不锈钢的分类、特点和用途701

二、高铬铁素体不锈钢的焊接性702

三、高铬铁素体不锈钢的焊接工艺703

第五节铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接705

一、铁素体-奥氏体双相不锈钢的特性705

二、铁素体-奥氏体双相不锈钢的焊接工艺707

第六节焊接工程实例709

一、不锈钢容器的焊接生产709

二、蒸煮锅的焊接711

三、煤仓漏斗4Cr13衬板的焊接712

第四章耐热钢的焊接714

第一节耐热钢的种类714

一、耐热钢的分类714

二、耐热钢的许用温度714

第二节低合金耐热钢的焊接715

一、低合金耐热钢的化学成分和力学性能715

二、低合金耐热钢的焊接性715

三、低合金耐热钢的焊接工艺717

四、低合金耐热钢焊接接头的性能722

第三节中合金耐热钢的焊接724

一、中合金耐热钢的化学成分和力学性能724

二、中合金耐热钢的焊接性724

三、中合金耐热钢的焊接工艺726

四、中合金耐热钢焊接接头的性能729

第四节高合金耐热钢的焊接730

一、高合金耐热钢的化学成分和力学性能730

二、高合金耐热钢的焊接性734

三、高合金耐热钢的焊接工艺737

四、高合金耐热钢焊接接头的性能741

第五章奥氏体高锰钢的焊接744

第一节高锰钢的化学成分和性能744

一、高锰钢的应用范围744

二、高锰钢的化学成分及其对组织和性能的影响744

三、高锰钢的热处理和性能747

第二节高锰钢的焊接性749

一、焊接热影响区的脆化750

二、焊接热裂纹750

三、高锰钢铸件质量对焊接性的影响751

四、焊接工艺因素对高锰钢堆焊质量的影响751

五、高锰钢气体保护焊热影响区组织和性能752

第三节高锰钢的焊接与切割工艺753

一、高锰钢的焊接753

二、高锰钢铸件的切割755

第四节高锰钢的焊接工程实例756

一、大型挖掘机铲斗铸-焊结构焊接工艺756

二、抛丸室焊接结构制造工艺759

三、合金钢铲斗齿与奥氏体锰钢唇缘的焊接760

第六章钢的铸锻件补焊762

第一节 铸锻件的成分与性能762

第二节铸锻件的焊接性分析769

一、铸锻件的焊接性769

二、铸锻件焊接性的评定方法770

第三节补焊工艺773

一、焊接方法和焊接材料的选择773

二、焊前准备774

三、焊接工艺参数和焊接线能量的选择776

四、补焊操作方法777

五、焊后热处理777

第四节铸锻件补焊实例778

一、中碳钢的补焊工艺778

二、28CrMnMo大型齿轮缺陷的修复783

第七章铸铁的焊接785

第一节铸铁的种类和性能785

一、铸铁的组成相785

二、铸铁的基体组织786

三、石墨与基体对铸铁性能的影响786

四、影响铸铁组织和性能的主要因素787

五、铸铁的种类和性能788

第二节铸铁的焊接性790

一、灰口铸铁的焊接性790

二、球墨铸铁的焊接性793

三、可锻铸铁的焊接性794

四、蠕墨铸铁的焊接性794

五、白口铸铁的焊接性794

第三节铸铁的焊接方法及焊接材料794

一、铸铁的焊接方法794

二、铸铁的焊接材料796

第四节灰口铸铁的焊接工艺800

一、电弧热焊和半热焊焊接工艺800

二、电弧冷焊焊接工艺802

三、氧-乙炔焰气焊工艺806

四、灰口铸铁钎焊工艺807

第五节球墨铸铁的焊接工艺809

一、同质焊缝的熔焊工艺809

二、异质焊缝电弧冷焊工艺811

第六节可锻铸铁的焊接工艺812

一、黄铜钎料钎焊812

二、电弧焊工艺812

三、气焊工艺812

第七节蠕墨铸铁的焊接工艺812

一、蠕墨铸铁的气焊工艺812

二、同质焊缝的电弧冷焊工艺812

三、异质焊缝的电弧冷焊工艺812

第八节白口铸铁的焊接工艺813

一、新型白口铸铁电弧冷焊焊条（BT—1，BT—2）813

二、白口铸铁轧辊补焊工艺813

第九节变质铸铁的焊补工艺814

一、变质铸铁焊补特性分析814

二、变质铸铁焊补方法的选择815

三、变质铸铁焊补工艺815

第十节铸铁件焊补实例817

一、飞轮轮缘裂纹的气焊修复（加热减应区气焊法）817

二、铸铁冲床床身采用镍基焊条冷焊修复817

三、球墨铸铁气缸的电弧补焊818

四、汽车发动机铸铁排气管裂纹的焊补819

第八章铝及铝合金焊接820

第一节概述820

一、铝及铝合金的化学和物理性能820

二、铝和铝合金的分类和化学成分820

三、常用铝合金的力学性能823

四、铝合金的合金化及其特性823

五、铝及铝合金热处理的有关问题824

第二节铝及铝合金的焊接特点及焊接性分析825

一、铝及铝合金焊接的共性特点825

二、铝及铝合金焊接性分析826

第三节焊接铝和铝合金的方法828

一、气焊828

二、手工电弧焊828

三、钨极氩弧焊828

四、脉冲钨极氩弧焊828

五、熔化极氩弧焊828

六、等离子弧焊828

七、真空电子束焊829

八、激光焊829

第四节 焊接材料829

第五节焊前准备830

一、化学清洗830

二、机械清理831

第六节铝及铝合金的气焊831

一、气焊的特点831

二、气焊熔剂831

三、气焊接头形式及坡口832

四、气焊工艺833

第七节铝及铝合金的氩弧焊835

一、钨极氩弧焊（TIG焊）835

二、熔化极氩弧焊（MIG）840

第八节焊接实例844

一、产品结构844

二、工艺方案844

三、焊接工艺844

第九章铜及铜合金焊接846

第一节常用铜及铜合金成分及性能846

一、紫铜846

二、黄铜847

三、青铜847

四、白铜848

第二节铜和铜合金焊接性分析849

一、铜及铜合金焊接的共性849

二、铜及铜合金焊接的个性851

第三节 焊接方法的选择852

第四节焊接材料的选择853

一、焊丝853

二、焊剂854

三、焊条855

第五节 焊前预处理856

第六节气焊工艺857

一、焊接材料的选用857

二、焊接工艺参数的选择857

三、操作技术858

四、质量控制858

第七节 碳弧焊工艺859

第八节手工电弧焊工艺860

一、焊条的选用860

二、预热温度的确定860

三、焊接工艺参数的选择860

四、焊后处理860

第九节埋弧焊工艺861

一、焊接材料的选择861

二、焊前预热和焊接工艺参数的选择862

第十节钨极氩弧焊工艺864

一、焊丝的选择864

二、预热温度的选择865

三、焊接工艺参数的选择865

第十一节熔化极氩弧焊866

一、焊丝的选择867

二、焊接工艺参数的选择867

三、坡口形式868

第十二节焊接实例869

一、紫铜结晶器的熔化极氩弧焊869

二、锡青铜铸件熔化极氩弧焊产生气孔原因浅析871

三、紫铜蒸出塔的焊接873

四、紫铜蒸馏锅的焊接875

五、磷青铜堆焊活塞的工艺选择876

第十章钛和钛合金焊接878

第一节钛和钛合金的种类、成分和性能878

一、工业纯钛878

二、钛合金880

第二节钛和钛合金的焊接性881

一、钛和钛合金焊接的共性问题881

二、钛和钛合金焊接的个性问题884

第三节焊接方法及焊接工艺885

一、焊前清理885

二、手工钨极氩弧焊工艺885

三、脉冲钨极氩弧焊工艺890

四、熔化极氩弧焊（MIG）工艺890

五、等离子弧焊接工艺890

第四节焊接实例891

一、管、板结构焊接891

二、TC3钛合金的焊接891

第十一章铅的焊接893

第一节概述893

一、铅及铅合金的成分和性能893

二、铅的焊接特点894

第二节铅的焊接技术894

一、焊接方法选择894

二、铅焊接器具895

三、操作技术和焊接工艺896

四、操作方法897

第三节 焊接实例898

第四节质量检验和劳动防护措施899

一、焊缝质量检验899

二、安全与防护措施899

第十二章异种金属焊接901

第一节 概述901

第二节异种金属的焊接性902

一、异种金属焊接性分析902

二、异种金属焊接的特点904

第三节异种金属的焊接方法905

一、熔焊905

二、压焊905

三、熔焊-钎焊906

四、液相过渡焊（TLP法）906

第四节异种钢的焊接906

一、碳钢与奥氏体不锈钢的焊接906

二、碳钢与马氏体不锈钢的焊接911

三、碳钢与铁素体不锈钢的焊接912

四、复合钢板的焊接912

第五节钢与有色金属焊接918

一、钢与铝及其合金的焊接918

二、钢与铜及其合金的焊接923

第六节铜与铝的焊接929

一、铜与铝的焊接性929

二、铜与铝的焊接工艺930

第十三章金属材料堆焊933

第一节概述933

一、堆焊的定义及应用范围933

二、堆焊的主要工艺问题933

第二节堆焊合金的使用性能935

一、堆焊合金的耐磨性935

二、堆焊合金的耐腐蚀性936

三、堆焊合金的耐冲击性937

四、堆焊合金的耐气蚀性937

五、堆焊合金的高温耐磨性及耐腐蚀性937

第三节堆焊合金与堆焊工艺938

一、堆焊合金的分类938

二、铁基堆焊合金的堆焊938

三、镍基合金堆焊金属的堆焊952

四、钴基堆焊合金的堆焊954

五、铜基堆焊合金的堆焊956

六、碳化钨堆焊合金的堆焊958

七、氧-乙炔焰喷熔自熔性合金粉末961

第四节堆焊合金的选择与应用实例965

一、堆焊合金的选择965

二、应用实例966

附录971

附录一焊接标准目录971

附录二硬度换算表977

附表2—1 钢铁硬度与强度对照977

附表2—2 钢铁洛氏与肖氏硬度对照982

附表2—3 黄铜维氏、洛氏、布氏硬度对照982

附录三 国内外焊条、焊丝及焊剂牌号对照表983

附录四 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸987

附录五 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸993

附录六 金属熔化焊焊缝缺陷分类及说明998

附录七 常用焊接方法的英语缩写1006

参考文献1007