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1、第一部分 材料基础知识一、金属材料的性能：包括使用性能和加工工艺性能两个方面。1 使用性能一一金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的物理、 化学和力学性能。物理、化学性能密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、 抗氧化性、耐腐蚀性等。力学性能是指金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或 涉及应力-应变关系的性能，或金属在外力作用时表现出来的性能。它是反映金 属抵抗各种损伤作用能力的大小，是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学 性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。2 加工工艺性能：材料承受各种冷、热加工的能力。冷加工：切削性能等。达到规定的几何形状和尺寸，公差配
2、合，表面粗糙度等的要求。热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。（液态成形）（塑性变形） （连接） （性能潜力）二、影响金属材料性能的因素：化学成分、组织结构及加工工艺等的影响。1化学成分含碳量C%增加，则强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。合金元素各有不同的作用：Mn增加可提高强度（但应控制1.9%）,强化元素。（16MN含锰量1.6%）V、 Ti、 Nb 等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。Mo 提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细化晶粒，防止钢的过热倾向。Cr、 Ni 提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。有害元素： P、 S形成低熔点化学物，导致热脆性和冷脆性，
3、使塑性、韧性下降。微量元素Re、稀土元素，综合力学性能有所提高。2组织结构、晶粒度及供贷状态等。 常见的显微组织：723 P15359720.772.11奥氏体铁素体（A）强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。F） 强度硬度低，塑性韧性好。渗碳体（FeC ） 硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。3珠光体（P）性能介于F与FeC之间。3马氏体（M）具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。魏氏组织粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。带状组织双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。 晶粒度：常见18级。8级细小而均匀、综合力学性能好。 热轧、调质、
4、正火状态供货，以正火状态组织性能最好。3 加工工艺对组织性能影响 冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。 热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。三、金属材料性能方面的名词术语：1 强度一一金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、 抗拉强度。 屈服强度一一当金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生 而力不增加的应力点。上屈服强度R、下屈服强度R。eHeL 抗拉强度试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。Rm2、塑性一一断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是仲长 率A和断面收缩率Z。 仲长率原始标距的仲长（L-L）与原始标距（L）之比的百分率。u o
5、o断后仲长率A = L - lo L -L为断后标距的残余仲长。Au oLo 断面收缩率一一断裂后试样横断面积的最大缩减量（S-S）与原始横截ou面积（S ）之比的百分率。Z = S SoSo3 .冷弯性能用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺性能试验方法，它不仅可以考核焊接接头的塑 性，还可以检查受拉面的缺陷，分面弯、背弯、侧弯三种。4 韧性一一金属在断裂前吸收变形能量的能力。金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减小。 冲击韧度（冲击值）一一冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。5蠕变一一在规定温度及恒定力作用下，材料塑性变形随时间而增加的现 象。
6、蠕变极限在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕动总仲长率或恒 定蠕变速率不超过规定值的最大应力。 持久强度一一在规定温度及恒定力作用下，试样至断裂的持续时间的强 度。6疲劳材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积性损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。 高周疲劳一一材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经105以上循环 次数而产生的疲劳。 低周疲劳一一材料在接近或超过其屈服强度的循环应力作用下，经102 105塑性应变循环次数而产生的疲劳。 热疲劳温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。 腐蚀疲劳腐蚀环境和循环应力（应变）的复合作用所导致的疲劳。四、金属材料
7、分类（以钢材为主）：1 、按化学成分分类： 碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质， 这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为：低碳钢一一含碳量小于0.25%中碳钢一一含碳量等于0.25%0.6% 高碳钢一一含碳量大于0.6% 合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr、Ni、Mo、W、V、 B 等，按合金元素含量不同分类：低合金钢合金元素含量小于5%中合金钢合金元素含量等于5%10% 高合金钢合金元素含量大于10%2 按用途分类： 结构钢一一碳钢、低合金钢等。 工具钢 特殊用途用钢一一不锈钢、耐候钢、耐热钢、磁钢等。3 按冶炼中的脱氧方式分类： 沸腾钢 F
8、镇静钢 Z 半镇静钢 b 特殊镇静钢 TZ4按品质分类：P、S杂质含量分类： 普通钢 优质钢 高级优质钢A 特级优质钢E举例说明： Q235-A F, 16MnR, 0Crl8Ni9Q235-BQ235-CQ235-D五特种设备对材料方面的要求： 主要包括低碳钢、低合金钢、耐热钢、低温钢、不锈钢等。1使用条件（服役条件）一一设计温度、设计压力、介质特性和操作要点 等。 设计温度一一选材类别及6 t。 设计压力一一受压元件厚度。 介质特性一一选材类别。 操作要点一频繁启动，疲劳作用等一选材类别及状态。 2材料的焊接性能：焊接性良好。3制造工艺要求：冷、热加工能力，设备、设施、热处理能力等。4经济
9、合理性。六特种设备常用材料标准钢板：GB/T 699-1999GB/T 700-1988GB 3274-1988GB/T 710-1991GB/T 711-1988GB/T 912-1989GB/T 713-1997优质碳素结构钢碳素结构钢 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带 优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带 优质碳素结构钢热轧厚钢板和宽钢带 碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板和钢带 锅炉用钢板GB/T 13237-1991 优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带GB 6654-1996 压力容器用钢板GB 4237-1992 不锈钢热轧板GB 3280-1992 不锈钢冷轧板GB 4238-19
10、92 耐热钢板GB/T 3531-1996 低温压力容器用低合金钢板YB（T）40-1987 压力容器用碳素钢和低合金厚钢板YB（T）41-1987 锅炉用碳素钢及低合金厚钢板 钢管GB/T 8163-1999 输送流体用无缝钢管GB 3087-1999 低中压锅炉用无缝钢管GB 5310-1995 高压锅炉用无缝钢管GB 6479-2000 高压化肥设备用无缝钢管GB/T 9948-1988 石油裂化用无缝钢管GB/T 13296-1991 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管 焊接材料：GB/T 983-1995 不锈钢焊条GB/T 984-1985 堆焊焊条GB/T 5117-1995 碳钢焊
11、条GB/T 5118-1995 低合金钢焊条GB/T 14957-1994 熔化焊用钢丝GB/T 14958-1994 气体保护焊用钢丝GB/T 5293-1999 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T 8110-1995 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T 12470-1990 低合金钢埋弧焊用焊剂GB/T 17854-1999 埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂GB/T 10045-1988 碳钢药芯焊丝GB/T 17493-1998 低合金钢药芯焊丝 锻件：JB 4726-2000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件JB 4727-2000 低温压力容器用低合金钢锻件JB 4728-2000 压力容
12、器用不锈钢锻件第二部分 焊接基础知识一常用的焊接方法分类： 按工艺特点分为熔焊、压焊及钎焊。 熔焊将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。 压焊焊接过程中必须对焊件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方 法。钎焊采用比母材熔点低的金属材料做钎料 ,将焊件和钎料加热到高于 钎料熔点,低于母材熔化温度,利用液体钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材 相互扩散实现连接焊件的方法。软钎焊熔点低于450C的钎料进行焊接。硬钎焊熔点高于450C的钎料进行焊接。熔焊一气焊、气割电弧焊气保焊一手弧焊（焊条电弧焊）埋弧焊惰性气保焊一氩弧焊Ico2气保焊（粗丝、细丝）混合气保焊药芯焊丝气保焊 等离子弧焊与切割电渣
13、焊电子束焊（微弧） 激光焊与切割 太阳能焊铝热焊锻焊 摩擦焊（T、P）气压焊压焊电阻焊缝焊对焊点焊凸焊冷压焊超声波焊 爆炸焊扩散焊高频焊钎焊G、R 主要选用手弧焊、埋弧焊、及气保焊等方法。1 焊条电弧焊一手弧焊一手持焊矩、焊枪、或焊钳进行操作的焊接方法。 焊条电弧焊特点：能源一电加热，电能f热能保护方式气渣联合保护 适用位置任意焊缝空间位置 施焊材料大部分钢材及部分有色金属 缺点:生产率低,劳动强度大,劳动条件恶劣,对焊工操作技能水平要求高。2 埋弧焊一一电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法 埋弧焊特点：焊接过程中引弧、熄弧，送进焊丝。移动焊缝或工件由机械自动完成的为自动焊。 优点：与手弧焊相比：
14、1）生产率高：2-5倍，If Q集中，熔深f,连续送给。2）焊接接头组织与性能好：保护效果好，熔渣保护，焊接质量稳定，焊缝 成分均匀,成形美观。3）节约金属与电能,工艺损失少,不开坡口。4）改善劳动条件：无弧光、烟尘少,机械操作。 缺点：1）设备昂贵,辅助设备、设施要求高。2）装配要求严格。3）焊接位置受限制。3 氩弧焊用氩气做保护气体的气保焊。氩弧焊特点：优点：保护效果好，焊缝质量好。 电弧稳定，易实现单面焊双面成形。 可全位置焊。 设备简单，操作灵活。缺点：生产率较低（T1G）,适用薄板。 成本较高。二常见焊接接头型式及坡口型式。 1焊接接头一一由两个或两个以上零件要用焊接组合或已经焊合的接点。检验焊接接头性能时应考虑焊缝、熔合区及热影响区甚至母材等不同部位的相 互影响。 （GBT3375 焊接术语）焊缝焊件经焊接后所形成的结合部分.熔合区焊缝与母材交接的过渡区,即熔合线处微观显示的母材半熔化 区热影响区焊接与切割过程中,材料因受热影响（但未熔化）而发生的金 相组织与力
