《焊接冶金与金属焊接性》

绪论1

一、学习本课的目的、任务和要求1

二、焊接过程的物理本质1

三、焊接冶金与金属焊接性的研究概况3

参考文献4

第一章焊接热源及熔池形成6

1-1焊接热源及温度场6

一、焊接热源的种类及特征6

二、焊接过程的热效率和焊件上的热能分布7

三、焊接温度场10

1-2焊条熔化及熔池形成19

一、焊条的加热及熔化19

二、焊接熔池形成24

参考文献28

第二章焊接化学冶金29

2-1焊接化学冶金过程的特点29

一、焊接过程中对金属的保护29

二、焊接化学冶金反应区及其反应条件31

三、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系34

四、焊接化学冶金系统及其不平衡性36

2-2焊接区内的气体和焊接熔渣37

一、焊接区内的气体37

二、焊接熔渣43

2-3气体对金属的作用50

一、氮对金属的作用51

二、氢对金属的作用55

三、氧对金属的作用65

2-4焊接时的氧化还原反应68

一、氧化还原方向的判据68

二、金属的氧化反应70

三、脱氧反应77

2-5焊缝金属的合金化82

一、合金化的目的及方式82

二、合金化过程的理论分析83

三、合金过渡系数及其影响因素86

2-6焊缝中硫和磷的控制90

一、焊缝中硫的危害及控制90

二、焊缝中磷的危害及控制92

参考文献94

第三章熔池结晶和焊缝组织95

3-1熔池结晶的特点和结晶形态95

一、熔池结晶的特殊性95

二、熔池结晶的一般规律96

三、熔池结晶线速度98

四、熔池结晶的形态101

五、焊缝金属的化学成分不均匀性105

3-2焊缝金属的一次结晶组织109

一、焊接条件下的凝固结晶形态109

二、一次结晶形态对性能的影响111

三、一次结晶组织的改善111

3-3焊缝金属的二次结晶组织113

一、低碳钢焊缝的二次组织113

二、低合金钢焊缝的二次组织114

三、改善焊缝二次组织的途径118

3-4焊缝中的气孔和夹杂120

一、焊缝中的气孔120

二、焊缝中的夹杂129

参考文献130

第四章焊条、焊剂和焊丝132

4-1焊条132

一、焊条的分类132

二、焊条的组成133

三、焊条的工艺性能137

四、典型焊条的性能分析142

五、焊条的配制144

4-2焊剂145

一、焊剂的类型146

二、焊剂的性能和用途146

4-3焊丝148

一、气保护焊焊丝148

二、药芯焊丝148

参考文献150

第五章焊接热影响区的组织和性能151

5-1焊接热循环151

一、焊接热循环的主要参数152

二、热循环主要参数的测试与计算153

三、多层焊热循环的特点159

5-2焊接热循环条件下的金属组织转变特点161

一、焊接时加热过程组织转变的特点161

二、焊接时冷却过程组织转变的特点163

三、焊接条件下CCT图的建立及其应用166

5-3焊接热影响区的组织和性能170

一、焊接热影响区的组织分布170

二、焊接热影响区的性能175

5-4焊接热模拟试验方法的特点185

一、焊接模拟技术发展的背景185

二、焊接模拟技术的发展过程及其现状185

三、焊接模拟试验的基本原理及主要参数186

参考文献187

第六章焊接裂纹189

6-1概述189

一、焊接裂纹的危害性189

二、焊接裂纹分类及其一般特征190

6-2焊接热裂纹195

一、结晶裂纹的形成机理196

二、结晶裂纹的影响因素199

三、防治结晶裂纹的措施204

四、近缝区液化裂纹206

五、多边化裂纹209

6-3焊接冷裂纹212

一、冷裂的危害性及其一般特征212

二、冷裂纹的种类213

三、焊接冷裂纹的机理214

四、冷裂纹的影响因素及防治措施226

6-4再热裂纹244

一、再热裂纹的主要特征245

二、再热裂纹的产生机理246

三、再热裂纹的影响因素及其防治250

6-5层状撕裂253

一、层状撕裂的特征、分类及其危害性253

二、层状撕裂的形成机理及其影响因素255

三、层状撕裂的判据257

四、防止层状撕裂的措施258

6-6应力腐蚀裂纹260

一、应力腐蚀裂纹的危害性260

二、应力腐蚀裂纹的特征260

三、产生应力腐蚀裂纹的机理262

四、应力腐蚀裂纹的影响因素及其防治266

6-7焊接裂纹的综合分析和判断269

一、宏观分析及判断269

二、微观分析及判断270

三、断口分析及判断273

参考文献283

第七章金属焊接性及其试验方法289

7-1焊接性概念289

一、金属的焊接性289

二、工艺焊接性289

7-2焊接性的试验291

一、焊接性试验的内容292

二、焊接性试验方法分类292

三、选择或制定焊接性试验方法的原则292

7-3常用焊接性试验方法293

一、斜Y坡口对接裂纹试验（Yslitcrackingtest）293

二、插销试验（Implanttest）294

三、刚性固定对接裂纹试验296

四、横向可变拘束试验298

五、其它试验298

参考文献300

第八章合金结构钢的焊接301

8-1合金结构钢的分类301

一、强度用钢301

二、特殊用钢302

8-2热轧及正火钢的焊接303

一、热轧及正火钢的成分和性能303

二、热轧及正火钢的焊接性分析306

三、热轧钢及正火钢的焊接工艺特点317

8-3低碳调质钢的焊接323

一、低碳调质钢的成分和性能323

二、低碳调质钢的焊接性分析324

三、低碳调质钢的焊接工艺特点330

8-4中碳调质钢的焊接333

一、中碳调质钢的成分和性能333

二、中碳调质钢的焊接性分析336

三、中碳调质钢的焊接工艺特点337

8-5专用钢焊接的特殊要求339

一、珠光体耐热钢焊接的特殊要求339

二、低温用钢焊接的特殊要求343

三、低合金耐蚀钢焊接的特殊要求348

参考文献352

第九章不锈钢及耐热钢焊接354

9-1不锈钢及耐热钢的类型和特性354

一、不锈钢及耐热钢类型354

二、不锈钢的耐蚀性能354

三、耐热钢的高温性能355

四、不锈钢及耐热钢的物理性能356

9-2奥氏体钢的焊接357

一、奥氏体不锈钢接头的晶间腐蚀问题357

二、不锈钢接头的应力腐蚀开裂问题362

三、奥氏体钢焊接接头热裂问题363

四、奥氏体钢焊接接头的力学性能问题367

五、奥氏体钢的焊接生产工艺特点368

9-3马氏体钢及铁素体钢的焊接369

一、马氏体钢的焊接问题369

二、铁素体钢的焊接工艺特点372

9-4珠光体钢与奥氏体钢的焊接374

一、异种钢焊接的主要问题374

二、异种钢焊接施工特点378

三、复合钢的焊接特点379

参考文献380

第十章铸铁焊接381

10-1 铸铁的种类及性能简介381

10-2铸铁焊接性分析384

一、灰口铸铁焊接性分析384

二、球墨铸铁焊接性的特点389

10-3灰口铸铁焊接材料及工艺390

一、同质（铸铁型）焊缝的熔化焊390

二、异质（非铸铁型）焊缝的电弧冷焊393

三、钎焊400

10-4球墨铸铁焊接工艺简介401

一、同质焊缝的熔焊工艺401

二、异质（非铸铁型）焊缝的电弧冷焊焊条402

参考文献403

第十一章铝及其合金的焊接404

11-1铝及其合金的类型及特性404

一、工业纯铝的特性404

二、铝合金的合金化及其特性404

三、铝合金的耐蚀性407

四、铝合金的物理性能407

11-2铝及其合金的焊接性408

一、焊缝的气孔408

二、焊接热裂纹416

三、焊接接头的“等强性”416

四、焊接接头的耐蚀性420

11-3铝及其合金的焊接工艺特点421

一、焊接工艺的一般特点421

二、焊接方法的选用424

三、焊丝的选用424

参考文献425

第十二章铜及铜合金的焊接427

12-1铜及铜合金的分类、成分及性能简介427

一、紫铜427

二、黄铜428

三、青铜与白铜429

12-2铜及铜合金焊接性分析429

一、难熔合及易变形429

二、热裂纹430

三、气孔430

四、焊接接头机械性能及导电性能的变化432

12-3紫铜及黄铜的焊接工艺要点432

一、焊接方法的选择432

二、焊接材料的选择433

三、焊接工艺技术上的要点433

参考文献434

第十三章钛及钛合金的焊接435

13-1 钛及钛合金的种类、成分及性能简介435

13-2钛及钛合金可焊性分析438

一、气体等杂质污染而引起焊接接头脆化439

二、焊接接头裂纹问题443

三、焊缝气孔问题443

13-3工业纯钛及TCl钛合金焊接工艺要点445

一、氩弧焊445

二、等离子弧焊447

参考文献448

第十章堆焊449

14-1 堆焊的应用及意义449

14-2堆焊层的工作条件及堆焊合金成分的选用450

一、堆焊层磨损的一般概念450

二、堆焊合金的类型、特点和选用452

14-3堆焊方法的特点464

一、手工电弧堆焊464

二、氧-乙炔焰堆焊464

三、埋弧堆焊465

四、气体保护和自保护明弧堆讳466

五、等离子弧堆焊467

六、电渣堆焊467

参考文献469

附录470

附录一焊条牌号编制方法（GB980-76）470

附录二 焊条新国标中：“焊条型号”的编制方法（GB5117-85）471

附录三 焊条药皮材料技术条件473

附录四 国内外焊条对照表476

附录五 焊剂牌号编制方法480

附录六 国内外堆焊焊条对照表481