《常用焊接专业英语》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用焊接专业英语（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5. 1金属材料的基础知识 5. 1. 1金属结构的基本知识不同的金属材料有不同的性能，甚至同一种金属在不同条件下（例如受力、受热及不同加工状态 等），其性能也不相同，这与金属及合金的内部结构和引起内部结构各种变化的外因有关。金属是由原子在空间呈有规则排列的集合体即晶体构成的，晶体有一定的熔点并 具有各向异性（即在不同方向受力时表现出不同的机械性能，或在不同方向上对 超声波有不同的传播速度，或者对X射线表现有不同的吸收或衍射等等）。大多 数的金属和合金都属于多晶结构，亦即由许多方位不同的晶粒组成，称为多晶体， 由于各向异性被相互抵消而表现为各向同性（在各个方向上的机械性能，或者对 超声波的传播
2、速度，或者对射线的吸收或衍射等有相同的表现），即所谓的“伪 等向性。晶体是由原子堆积而成的，由于原子空间排列方式的不同而将形成不同的晶格，主要的晶格形式 有：体心立方晶格：例如910C以下的铁（称为a-Fe）和1394C以上的铁（称为o-Fe）,以及室温 下的辂、磚、钮、飢等元素。面心立方晶格：例如910C1390C的铁（称为Y-Fe,与前面所述的a -Fe和o -Fe称为铁的同 素异构转变），以及室溫下的铜、镰、金、银、铝等。密排六方晶格：例如镁、锌、镉、披、钛等。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格不同的晶格其原子排列规则与紧密程度不同，因而使不同金属的塑性、强度、热处理、合金化效 果以及
3、其他物理化学性能等有明显的不同，即使在相同晶格类型的情况下，视元素的原子直径大 小和原子间的中心距离（晶格常数）不同，各原子包含的电子数不同，其性能仍有很大差别。晶体的形成是在金属从液态转变到固态的凝固过程中进行的，此过程称为金属的结晶过程。结晶 过程不同，形成的晶体结构不同，因而将有不同的性能。金属的结晶过程可以分为三个步骤：晶核的形成；围绕晶核的长大与晶粒形成；各单独的小晶体 长大而相互接触，最终联结成整体（固体形成）。由于各晶粒的空间方位不同，在接触面附近的 原子排列不会像晶体内部那样完整规则和方位一致，因而接触面上的组织和性能与晶体内部的组 织和性能将有明显的不同。各个不同方位的小晶体
4、间交界接触面称为晶界，被晶界包围的各小晶 体称为晶粒。此外，在金属的实际结晶过程中，由于金属材料受不同条件的加工、冶炼、熔化、浇铸或其他加 工、处理以及杂质的影响，实际晶体中的某些原子可能会离开正常的晶格结点位置，造成“空穴”, 或者某些原子或杂质进入晶格原子的间隙中成为“间隙原子”，亦即产生“点缺陷”（实际生产中 也常利用这一点形成特定性能的显微结构，即“间隙固溶体”）；在实际晶体中，同一晶粒中的某 些晶体小块也会出现排列方位不一致而形成“线缺陷”，还有在多晶体的晶界上会因各晶粒的取 向、方位不同，在晶界附近表现为晶格混乱，而且杂质也多，形成“面缺陷”，这种缺陷表现为 晶界上的化学成分、组织
5、结构、性能等方面都与晶粒内部存在较大的差异。工业上使用的金属材料绝大多数采用合金，因为合金的许多性能是纯金属达不到的。合金是由两 种以上的金属和金属，金属和非金属元素组成，具有金属特性的物质。组成合金的独立的最基本 的单元称为“组元”或“元”，组元可以是金属元素或非金属元素，或者由稳定的化合物组成， 而合金中成分、性能和组织状态均匀一致的部分称为“相”。合金的结构由组成合金的组元在结晶时彼此所起的作用决定，其基本结构为：（1）固溶体-合金在液态下都呈均匀的液相，即呈液体溶液，合金在转变成固态后，仍能保 持组织结构的均匀性，这种合金结晶后所形成的固态相称为固溶体。它只有一种晶格，其内 可以有两种
6、或两种以上的元素存在，保持晶格不变的元素称为溶剂，而其它元素称为溶质。 根据溶质原子在溶剂原子晶格结点中所占的位置不同，可以把固溶体分为置换固溶体和间隙 固溶体两种：置换固溶体：溶质原子部分占据了溶剂原子晶格结点位置，即由溶质原子部分替换了原来结 点位置上的溶剂原子所形成的固溶体。间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂原子晶格的间隙之中而形成的固溶体。上述两种固溶体的共同特点是都有一定的溶解度，随着溶解度的增大，由于不同原子的直径 不同，将使固溶体晶格发生膨胀或收缩，以及引起晶格畸变，这会导致固溶体强度提高、导 电性下降，这种现象称为固溶强化，对合金钢及钢的热处理有重要意义，因为溶质原子的人 小和数量多
7、少，将决定固溶体的性能。（2）金属化合物-金属化合物具有与形成的各兀素晶格完全不同的特殊晶格，其中各兀素的 原子呈有序排列。金属化合物具有一定的熔化（分解）温度，形成化合物的元素在某种条件 下能溶解或者被其它元素替换形成新的化合物。化合物可以是全部金属元素，也可以是金属 和非金属元素组成（例如碳化物、氮化物等）。化合物不能单独构成合金（单一化合物一般硬而脆，不能单独应用），而只能是作为一个组 元，弥散分布在固溶体或纯金属的基体组织中，使合金的塑性变形抗力增高，或者增高抗磨 性等，能有效地改善合金的机械性能和热处理性能。（3）机械混合物-当构成合金的两个组元在固态下既不能相互溶解，又不能彼此反应
8、形成化 合物时，就构成了机械混合物。机械混合物中各组元各自保持自己的晶格和性能，其形状、 人小、分布状况对合金的性能有明显影响。机械混合物可由纯金属之间形成，也可由纯金属和化合物、纯金属和固溶体、固溶体和固溶 体以及固溶体和化合物之间形成。铁碳合金的组织与性能和含碳量及温度有关，在常温下它的基本结构有：铁素体（常用代表符号F）-碳与合金元素溶解于a -Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶 格，含碳量低，因而铁素休组织具有良好的塑性和韧性，但是强度和硬度较低。 渗碳休（常用代表符号Fe3C）-种铁碳化合物，呈复杂的斜方晶格。渗碳体的熔点、硬度 高，脆性大，塑性与韧性很低。钢中含碳量增大时，渗碳体
9、的数量也增大，从而增加了钢的 强度和硬度，但使其塑性和韧性下降。珠光体（常用代表符号P）-铁素体与渗碳体的机械混合物，呈现铁素体和渗碳体相间排列 的片层状组织。珠光体钢的强度较高，硬度适中并有一定的塑性。奥氏体（常用代表符号A）-碳和合金元素原子溶于Y-Fe中形成的间隙固溶体，呈面心立方 晶格。奥氏体钢的变形抗力较低、塑性好，而强度和硬度高于铁素体钢。马氏体（常用代表符号M）-碳原子在a-Fe中的过饱和固溶体，使a -Fe的体心立方晶格发 生畸变成为体心正方晶格。马氏体的硬度高、脆性大，塑性和韧性差。一般由奥氏体状态快 速冷却时将转变成马氏体，由于马氏休的休积要比奥氏体的人（即比容人），在转变
10、为马氏 体时，钢将会发生体积膨胀，能产生很大的相变应力（内应力，也称为马氏体相变应力）， 容易导致钢制零件变形甚至破裂。马氏体在钢的显微组织中以有一定取向的针状结构存在。 5. 2金属材料性能的基础知识金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方 面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。一.机械性能（一）应力的概念物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力 作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如组织应力、热应力、加工过程结束后留 存下来的残余应力等等）。（二）机械性能金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用
11、时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机 械性能（也称为力学性能）。金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以 是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力， 以及摩擦、振动、冲击等等，因此衡量金属材料机械性能的指标主要有以下几项：1.强度这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（ob）、牆 强度极限（obb）、抗压强度极限（obc）等。由于金属材料在外力作用下从变形到破坏有 一定的规律可循，因而通常采用拉伸试验进行测定，即把金属材料制成一定规格的试样，在 拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂，测定的强度指标主要有：（1）
12、强度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极限, 以Ob表示，如拉伸试验曲线图中最高点b对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPa）,换算关系 有：lMPa=lN/ni=（9. 8）rKgf/mm或 lKgf/mm=9. 8MPa o b=Pb /Fo式中：Pb-至材料断裂时的最大应力（或者说是试样能承受的最大载荷）；Fo- 拉伸试样原来的横截面积。（2）屈服强度极限：金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加，但 是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形不再 与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应
13、力称为屈服强度极限，用os表示，相应 于拉伸试验曲线图中的S点称为屈服点。金属材料的拉伸试验曲线acetylene乙烘ampere电流安培 angle welding 角焊 arc 电弧 argon arc welding 氮弧焊接 bare electrode 光熔接条 butt welding对接焊接camber电弧弯曲 cascade阶叠熔接法clad weld被覆熔接 crator 焊疤 excess metal多余金属 filler rod 焊条 fillet weld 填角焊接 gas shield气体遮蔽groove welding起槽熔接 hand face shield手握面
14、罩hard facing硬表面堆焊 jig welding工模焊接laser beam welding雷射光焊接 metal electrode insert gas welding MIG 熔接 nugget 点焊熔核 overlaying 堆焊 peening of welding 珠击熔接法 plug welding 塞孔熔接 positioned welding 正向熔接 pressure welding 压焊 propane gas cutting 丙烷气切割 pure nickel electrode 纯鎳熔接条 reinforcement of weld 加强焊接 resist抗
15、蚀护膜root running背面熔接 seam焊缝seaming接合 seam welding 流缝熔接 series seam welding 串联缝熔接 skip welding process 跨匕焊法 spark 火花 spot welding 点焊接 stitch welding 针角焊接 stud arc welding 电弧焊接 under laying 下部焊层 void焊接空隙weld flow mark焊接流痕 weld flush焊缝凸起weld line焊接纹 weld mark 焊接痕 weld penetration 熔接透入 weld zone焊接区 weldi
16、ng 焊接 welding bead 焊接泡 welding direction 焊接方向 welding distortion 焊接变形 welding flux 焊剂 welding ground 电熔接地 welding interval 焊接周期 welding stress 熔接应变 welding torch 熔接气炬welding electrode production line 电焊条生产线 welding electrode 焊条 welding fixture 焊接夹具 welding genera tor 电焊机welding goggles焊工护目镜 welding gun 焊枪 welding helmet 电焊帽 welding inspection ruler 焊接检验尺 welding machine 焊接机 welding n
