ch1 焊接冶金基础

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1、1焊接技术主编：叶琦化学工业出版社2绪论一、焊接技术在工程建设中的作用与地位钢材冶炼：炼钢（保证钢材成分）→轧钢（改变钢材形状）金属材料加工方法：冷加工：车、刨、钻、铣、磨…..热加工：铸、锻、焊、热处理。～50％的钢铁材料需要经过焊接加工。钢铁构件在使用过程中，焊接接头是最容易发生事故的部位。3二、焊接的本质及分类1　焊接的定义：被焊工件通过加热或加压或两者并用，用或不用填充材料，使被焊材料之间达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。2　熔接的本质：只有当被连接金属原子之间距离接近rA（rA≈0.3~0.5nm）时，金属键

2、才能起作用，这时金属原子之间的结合力最大。4为了使金属表面紧密接触，焊接通常采取以下几种措施：(1)对被焊接金属施加压力或不断地摩擦，破坏接触表面的氧化膜，使结合处紧密接触。(2)将金属加热到塑性状态，施加压力使接触面的氧化膜被破坏。加热也增加原子的振动能，促进扩散和结晶过程的进行。(3)通过液态中间材料，如粘结剂或低熔点金属，将两个固态金属连接在一起。因液态金属原子之间的距离很容易达到rA，所以加热熔化金属，凝固后两块金属即可实现连接。5焊接方法分为：熔焊：焊接接头加热熔化，使原子相互扩散接触，凝固结晶连接。压焊：对焊件加热加压，使焊

3、接接头之间接触，原子扩散连接。钎焊：通过低熔点钎料将焊接接头连接在一起。6三、焊接技术的发展古代：热锻连接，熔化焊、钎焊19世纪末：碳弧焊；20世纪初：气焊、电弧焊；20世纪中：高效焊接技术，如埋弧焊、气体保护焊等；20世纪末至今：高能、高质量焊接，如电子束焊、激光焊，计算机技术在焊接中的应用。各种金属、非金属、复合材料的焊接等。7四、学习建议本课程包括：焊接冶金基础、焊接应力与变形、焊接材料、焊接工艺、焊接方法、常用金属的焊接、焊接缺陷的产生与防止、焊接结构、焊接检验等。内容量大、涉及面广、实践性强。学好基础理论，理论与实践结合，培养

4、分析问题和解决问题能力。8第一章焊接冶金基础熔焊过程：加热→熔化→冶金反应→结晶→固态相变→接头。熔化焊的冶金反应：金属、熔渣、气相之间的反应。9第一节焊接热过程焊接加热特点：局部、高温、加热冷却速度快、热源运动。一、常用焊接热源（一）常用热源：电弧热、化学热、电阻热、摩擦热、高能束。焊接热源发展趋势是：高能（激光）、高效（高熔覆率）、低能耗（热效率）、高质量（气保焊）、低劳动强度（自动焊）。10（二）焊接加热效率式中：q－电弧有效功率(W)；I－焊接电流(A)；U－电弧电压(V)；η－焊接热效率。η与焊接方法、焊接材料、焊接工艺等因素

5、有关。TIG(tungsten-inert-gasarcwelding)：钨极惰性气体保护焊MIG(metal-inert-gasarcwelding)：金属熔化极惰性气体保护焊11焊接线能量式中：E－焊接线能量J/cm；v－焊接速度cm/s。（三）焊接传热的基本方式(1)传导：金属固体的内部、焊缝对熔渣之间的热传递。(2)对流：液态金属和液态熔渣的内部热传递。(3)辐射：焊条端部对熔池、热金属对大气之间的热传递。12二、焊接温度场指焊接某一区域某一瞬间温度的分布。也可以说，温度是空间某点位置和时间的函数。T=f（x,y,z,t）式中：

6、T－焊件上某点某瞬时的温度；x,y,z－焊件某点的坐标；t－时间。因为焊接热源是按一定速度匀速运动，所以焊接温度场则是一个椭圆。13（一）焊接温度场的特点等温线、等温面：温度场中温度相等各点的连线和连面。在温度场内，不同温度的等温线或等温面不会相交。热源中心为原点，焊接方向为X轴，焊件宽度为Y轴（移动坐标系）。焊接温度场对Y轴对称，对X轴不对称。14（二）影响温度场的因素热源性质：热源能量越集中，加热面积越小。焊接工艺参数：a)热源功率不变、焊接速度变；b)焊接速度不变，热源功率变；c)热源功率和焊接速度都变，但比值一定。15被焊金属物

7、理性质：热导率、比热容、热扩散率、表面散热系数等。16焊件的几何形状：厚板焊接结构：三维传热，热源可视为点状；薄板焊接结构：二维传热，热源可视为线状；丝状焊接结构：一维传热，热源可视为面状。17三、焊接热循环（一）焊接热循环的概念焊件上某一点从低温到高温，又从高温降到低温，温度随时间的变化称为焊接热循环。焊接热循环包括：加热的速度（ωH）、最高加热温度（Tm）、相变温度以上停留的时间（tH）和冷却速度或冷却时间（t8/5）。18（二）焊接热循环的主要参数及特点1.加热的速度（ωH）ωH非常快，使相变温度提高，并造成奥氏体均匀化和碳化物溶

8、解都不充分。2.加热的最高温度（Tm）Tm越高，晶粒越粗大，焊接冶金速度越快。3.相变温度以上停留的时间（tH）tH越长，越有利于奥氏体均质化。但晶粒也越易长大。tH包括加热时的停留时间tˊ和冷却时的停留时