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1、熔焊笔记总结一绪论一、焊接的实质：两种或两种以上的材料（同种或异种）通过加热或加压（并用），原子分 子扩散结核形成永久性接头。二、焊接的分类：1、熔焊：利用一定的热源，使构件的被链接部位局部熔化成液体，然后冷却结晶使之 成为一体的方法。传统熔焊包括：氮弧焊，电弧焊，气焊先进熔焊包括：电子束焊，激光焊2、压焊：利用摩擦、扩散和加压等物理作用，使两个连接表面上的原子相互接近到晶 格距离，从而在固态下实现连接的方法。包括：点焊、滚焊、电阻焊、扩散焊、摩擦焊3、钎焊：采用熔点比母材低的材料做钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点，但低 于母材熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料充满接头见习，冷却后结晶形成
2、冶金 结合。三、焊接过程分析1、热过程2、热分布：点、线、面3、相变过程中存在的问题偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、淬硬等影响因素：焊材焊接参数四、焊接接头1、焊接区2、熔合区（过渡）3、热影响区五、焊接热源1、热源特点：a、局部b、移动2、希望热源具有特点a、高能量、高能量密度（热量集中、减少热影响区）b、性能稳定c、热效率高3、主要热源有：电弧化学热电阻热摩擦热等离子体电子束激光高频率电流4、热效率不同热源焊接效率不同传播方式不同焊接热效率不同六、温度场1、温度分布场：某瞬时作用在工件上温度的分布2、传热方式：辐射、对流、传导3、特征：用等温面或等温线表示在温度场中是连续的各等温面间存在
3、温度差等温面不相交4、类型稳定温度场：不随时间变化非稳定温度场：随时间而变化准稳定温度场：作用在恒定温度下面5温度场影响因素热源性质焊接线能量功率/速率被焊金属物理性能七、焊接热循环焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上温度某点随时间的增长由低到高。达到最高峰值 温度后，又由高到低的变化过程。决定焊接热循坏的主要参数:加热速度峰值速度高温瞬时冷却速度持续时间最高 温度停留时间二、焊接的化学冶金一、焊接的化学冶金概念：焊接区内各种物质在高温下相互作用的过程。2研究对彖：在各种焊接条件下，冶金反应与性能的关系3研究目的：合力选择焊接材料气体方法速度电流人小电压高低4焊接化学冶金的特点：焊接过程要对金属
4、进行保护保护方式有：药皮保护气体保护真空保护二、焊接化学冶金的反应区药皮反应区：温度从100度到药皮熔点，主要是水蒸发、铁合金氧化和某些物质分解 熔滴反应区：从熔滴形成、长大至过渡至熔池中熔池反应区：熔滴和熔渣落入熔池后开始1、熔滴反应区特点：温度最高与气体和其他材料接触人、反应时间段、熔滴和熔渣反应形成熔池1800-2400 度2、熔池反应区特点“反应时间较长、温度较低且分布不均匀、不断有新物质加入1600-1900 度三、熔合比熔合比影响因素：焊接方法厚件开坡I I斜度焊接工艺规范接头形式与尺寸母材性 质焊接材料四、气体对焊接质量的影响1、气体来源焊材热源周I制气体焊丝与被焊金属表面杂质材
5、料蒸发3、对焊接影响最人：氮气氢气氧气二氧化碳水蒸气A、氮气的影响形成气孔提高低碳钢低合金钢焊缝金属强度降低塑性和韧性初始焊缝金属时效脆化控制氮含量方法加强焊接区保护控制工艺参数添加合金元素B、氢对金属的影响氢脆白点气孔冷裂纹控制氢的措施：焊材选用含氢较少的焊材，焊前适当烘干保护气体，选择含水较少的气体杂质，控制焊丝和焊接表面杂质冶金处理，在焊剂中加入一定量Caf2控制工艺参数焊后处理，焊后加热焊件使氢扩散溢出C、氧对焊接质量的影响氧含量增加会使卞降会产生热脆冷脆和时效硬化影响焊缝金属物理化学性质：导电性导磁性抗腐蚀性等 会与C反应生成co控制氧的措施：焊材选用氧少的焊材控制焊接工艺参数脱氧处
6、理：先期脱氧：在焊剂中脱氧沉淀脱氧：去除熔滴或熔池中的氧扩散脱氧：限制氧化物在熔渣中的活动五、焊缝金属合金比1、概念：将所需的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去的过程2、目的：补偿焊接过程中由于蒸发，氧化等造成的金属损失。防止裂纹、气孔等缺陷，改善焊缝金属的组织和性能获得具有特殊性能的熔敷金属和获得良好的异种金属焊缝4、合金化方式：填充金属合金粉末涂敷药皮、药芯或焊剂5、金属元素对氧的亲和力为：Cu Ni Co Fe W Mo Cr Mn V Si Ti Zr Al六、硫磷的危害及控制1、硫的危害A、会产生FeS丿魯加了产生结晶裂纹的倾向，并降低了焊缝金属的冲击韧性和抗腐蚀性。B、控制硫的
7、措施：限制焊材中硫的含量用冶金方法脱硫2、磷的危害A、增加焊缝金属的冷脆性，是冲击韧性降低，脆性转变，温度升高。B、控制磷的措施：先期脫磷冶金方法三、结晶一、焊接熔池结晶特征：1、熔池体积小、冷却速度快。2、熔池温度分布不均匀，液态金属处于过热状态。3、熔池处于不断运动状态，熔池存在时间短。4、熔池周围散热条件好二、焊缝的结晶特点1、焊接熔池的：非均匀形核和联生生长择优长大偏向晶和定向晶的形成2、焊缝凝固后的结晶形态主要是柱状晶和少量的等轴晶，其中柱状晶包扌舌平面晶和包晶；等轴晶包括树枝晶。3、不均匀性和夹杂a）结晶的不均匀性会产生：偏析、气孔、裂纹b）偏析指显微偏析、层状偏析和区域偏析。c）
8、区域偏析的危害：在应力作用下产生纵向裂纹。4、熔合区的不均性。会产生脆性线、冷裂纹、再裂裂纹。5、熔合区划分分为：半熔合区、结晶过渡区和未混合区三、焊缝金属组织调整和改善1、一次结晶一次结晶组织形态：粗大柱状晶。A、粗大柱状晶对低碳钢影响不人，对高温合金钢高强钢影响人B、粗犬柱状晶影响：冲击韧性下降易产生热裂纹、夹杂、气孔、腐蚀等。2、改善一次结晶的途径。A、调整焊接工艺参数（熔池温度、冷却速度、化学成分变化、冶金反应等）B、变质处理焊缝中添加某些金属元素、提高焊缝性能，主要是细化晶粒作用。C、振动结晶3、二次结晶组织A、低碳钢主要成分：铁素体+珠光体特点：若焊接薄件则冷却速度快，使珠光体增多
9、，冲击韧性下降。所以焊接薄件后 应采取保温措施；若焊接厚件应采用多层焊。B、低合金钢主要成分：铁素体+珠光体特点：当F较细，珠光体较少，则焊缝韧性较好。4、改善二次结晶组织的方法：采用焊缝热处理。热处理后，HV下降、冲击韧性下降& s 会升高四、焊接过程组织转变1、组织转变和温度有关2、组织转变的特点：A、加热温度高，一般在AC3以上B、加热速度快C、自然条件卞连续冷却D、高温停留时间短E、局部加热五，焊接热影响区组织分布按热处理特性来看可分为两人类：不易淬火钢：低碳钢和普通合金钢易淬火钢：中碳钢，低碳调制刚，中碳调质钢1、易淬合金钢热影响区组织a）组织分布与母材焊前的热处理状态有关b）如果母
10、材焊前是正火或退火状态，则焊后热影响区组织分布可分为：完全淬火 区部分淬火区退火区2、不易淬火钢热影响区组织分布最易产生熔合区、过热区。还包括正火区，不完全结晶区，时效脆化区。1）熔合区特点：a.焊缝与母材相邻区域，是半熔化区b. 熔合区易产生裂纹，脆性2）过热区（粗晶区）特点：a.固相线以下到1100C的区域b. 过热区会产生粗大奥氏体组织，韧性低c. 电子束与激光焊几乎没有过热区，与焊接方法有关3）正火区（细晶区）特点：a.金属杯加热到Acs以上，会产生二次结晶，相当于热处理正火组织b.温度处在A到1000C,会产生细小珠光体与F,塑性较好4）不完全结晶区特点：a.处于Acs, 部分组织发
11、生相变与重结晶，成为细小铁素体还有一部 分粗大铁素体b.晶粒大小不一，组织不均匀5）时效脆化区特点：a.晶相组织无明显变化b.厚件不易产生脆化，薄件易产生脆化焊接缺陷一、焊接缺陷的分类裂纹：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、应力腐蚀裂纹、层状撕裂裂纹等气孔：氢气孔、co气孔、氮气孔偏析：显微偏析、区域偏析、层状偏析夹杂：非金属夹杂、焊剂或熔剂夹杂等其他：未融合、未焊透、咬边、焊瘤、烧穿等二、焊接裂纹的分类1. 宏观分类：表面裂纹、内部裂纹、热影响区纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹2. 本质分类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂裂纹、应力腐蚀裂纹三、热裂纹1. 热裂纹的分布形态结晶裂纹（凝固裂纹）：特点是
12、沿一次结晶的晶界分布，主要在杂质多的碳钢中液化裂纹：在母材近缝区或多层焊前-焊道，受热而在液化晶界上形成的，主要是高碳 钢与不锈钢中多边化裂纹（高温低塑性裂纹）：高温时塑性低造成的2. 热裂纹特征在焊接高温下产生，特征是沿奥氏体晶界开裂3. 热裂纹影响因素1）合金状态图的类型：热裂纹倾向随合金状态图结晶温度区河増人而增人2）合金元素:S、P、C含量越高，结晶温度区间越大，热裂纹倾向越人3）凝固结晶形态：晶粒越粗人，柱状晶方向越明显，产生热裂纹倾向越人4）应力因素4. 热裂纹的防止措施1）控制焊缝中S、P、C等有害杂质的含量2）改善焊缝凝固结晶组织可向焊缝中加入细化晶粒元素，如Mo、V、Ti等3
13、）选用合适的接头形成4）焊缝工艺参数预热处理、焊后热处理，正确制定施工程序四、冷裂纹1. 冷裂纹的特性是最普遍的一种裂纹，是焊后冷却至较低温度后产生。主要发生在低合金钢、中合金钢、 中碳钢和高碳钢的焊接热影响区。对薄件影响大，厚件影响小。2. 冷裂纹的分布形态延迟裂纹淬硬脆化裂纹（淬火裂纹）低塑性裂纹3. 产生冷裂纹的原因1）钢种的淬硬倾向焊接时，钢种的淬硕倾向越人，越易产生裂纹2）扩散氢的作用氢是引起高强钢焊接冷裂纹重要因素之一，并有延迟特性3）焊接接头的应力状态不均匀加热及冷却产生的热应力金属相变产生的组织应力结构自身拘束产生的应力4. 冷裂纹的防止措施（与热裂纹相似）五、再热裂纹1、再热
14、裂纹特征a. 存在粗晶区b. 与加热时间有关c. 如果焊接区有残余应力则易产生再热裂纹（一般碳素钢与固溶强化钢，不易产生）2、再热裂纹影响因素1）冶金因素：V的含量增多，碳影响增人，再热裂纹倾向越人晶粒度越大，再热裂纹倾向越大杂质越多，再热裂纹倾向越大2）焊接工艺：工艺规范焊后热处理材料匹配焊接方法（一般选用高能高密度的热源）六、裂纹评定方法1. 裂纹宏观评定方法目测、X光检测、荧光检测、探伤、化学分析2. 微观评定方法断II形貌分析切片，晶相组织五、合金结构钢的焊接一、合金结构钢的分类1按合金元素分类：低合金钢钢合金元素5%中合金钢钢 合金元素5%-10%高合金钢钢合金元素10%2.按性能与用途分类：强度用钢（高强钢）低中合金特殊用钢二、高强钢及特殊用钢的分类1. 高强钢： 普通低合金钢（热轧正火钢）调质钢：低碳调质钢、中碳调质钢2 .特殊用钢： 珠光体耐热钢P低温用钢：F、M、A低合金耐蚀钢三、高强钢的性能及特点1 ,普低钢a .屈服强度为2
