金属材料焊接工艺电子教案1

1、n绪绪 论论 n第一单元第一单元 金属材料焊接基础知识金属材料焊接基础知识n第二单元第二单元 碳钢的焊接工艺制定碳钢的焊接工艺制定n第三单元第三单元 合金钢结构钢的焊接工艺制定合金钢结构钢的焊接工艺制定n第四单元第四单元 不锈钢的焊接工艺制定不锈钢的焊接工艺制定n第五单元第五单元 铸铁的焊接工艺制定铸铁的焊接工艺制定n第六单元第六单元 常用有色金属的焊接工艺制定常用有色金属的焊接工艺制定工程材料的分类工程材料的分类 工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制造零件和工具的材料。工程材料种类繁多，有如下常见分类方法。 按成分分类按成分分类：金属材料、非金属材料、复合材料。

2、n金属材料：金属材料：工业中应用广泛的材料，其中钢铁的用量最大。一般金属具的优良的工艺性能和力学性能；n 非金属材料：非金属材料：合成高分子材料、特别是塑料的使用广泛；而陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点，主要用于化工设备、电器绝缘件、机械加工刀具、发动机耐热元件等； n复合材料：复合材料：指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，复合材料一般综合了各组分材料的优良性能，在生活用品、机器制造等各个领域已得到广泛应用。n按用途分类按用途分类：结构材料（如机械零件、工程构件）、工具材料（如量具、刃具、模具）、功能材料（如磁性材料、超导材料等） n按领域分类按领域分类：机械工程材料、建筑工

3、程材料、能源工程材料、信息工程材料、生物工程材料 第一单元第一单元 金属材料焊接基础知识金属材料焊接基础知识 n第一模块第一模块 金属材料的焊接性金属材料的焊接性n第二模块第二模块 金属材料焊接工艺的编制金属材料焊接工艺的编制 n【综合训练】【综合训练】第第一模块一模块 金属材料的焊接金属材料的焊接性性一、一、 金属材料焊接性的概念金属材料焊接性的概念金属材料焊接性金属材料焊接性根据根据GB/T3375-1994焊接术焊接术语语的定义的定义：“金属材料在限定的施工条件下金属材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役焊接成规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力要求的能力

4、”。第第一模块一模块 金属材料的焊接性金属材料的焊接性一、一、 金属材料焊接性的概念金属材料焊接性的概念优质焊接接头应具备的两个条件：优质焊接接头应具备的两个条件：一是接头中一是接头中不允许存在超过质量标准规定的缺陷；二是要不允许存在超过质量标准规定的缺陷；二是要具有预期的使用性能。具有预期的使用性能。金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适金属材料焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，它包括应性，它包括工艺焊接性和使用焊接性工艺焊接性和使用焊接性。n1 1工艺焊接性工艺焊接性 工艺焊接性工艺焊接性是指金属材料对各种焊接方法的适应能力，也就是在一定的焊接工艺条件下能否获得符合要求的优质焊接接头

5、的能力。它不是金属材料本身所固有的性能，但取决于但取决于金属的成分和性能，并且随着焊接方法、焊接金属的成分和性能，并且随着焊接方法、焊接材料和工艺措施的发展而变化。材料和工艺措施的发展而变化。2 2使用焊接性使用焊接性 使用焊接性使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足技术条件中所规定的使用性能的能力。它取决于焊它取决于焊接结构所满足的技术条件规定的各种性能。接结构所满足的技术条件规定的各种性能。n二、二、 金属材料焊接性的影响因素金属材料焊接性的影响因素材料因素：母材和焊接材料材料因素：母材和焊接材料 ；工艺因素：焊接方法、焊接参数、预热等工艺因素：焊接方法、焊接参数、预热等 结构因素：结构形状

6、、厚度、接头形式结构因素：结构形状、厚度、接头形式 等等使用条件：工作温度、受载类别和工作环境使用条件：工作温度、受载类别和工作环境 常用金属材料焊接难易程度见表常用金属材料焊接难易程度见表1-1 表表1-1 常用金属材料焊接难易程度常用金属材料焊接难易程度金属及合金金属及合金焊条焊条电弧电弧焊焊埋弧焊埋弧焊COCO2 2气体气体保护焊保护焊氩弧氩弧焊焊电渣电渣焊焊电子电子束焊束焊气焊气焊电阻焊电阻焊非合非合金钢金钢低碳钢低碳钢A AA AA AB BA AA AA AA A中碳钢中碳钢A AA AA AB BB BA AA AA A高碳钢高碳钢A AB BB BB BB BA AA AD D

7、铸铁铸铁灰铸铁灰铸铁A AD DA AD DB BD DB BD D低合低合金钢金钢锰钢锰钢A AA AA AB BB BA AB BD D铬钒钢铬钒钢A AA AA AB BB BA AB BD D不不锈锈钢钢马氏体型马氏体型A AA AB BA AC CA AB BC C铁素体型铁素体型A AA AB BA AC CA AB BA A奥氏体型奥氏体型A AA AA AA AC CA AB BA A注：注：A-通常采用，通常采用，B-有时采用，有时采用，C-很少采用，很少采用，D-不采用不采用 表表1-1 常用金属材料焊接难易程度（续）常用金属材料焊接难易程度（续）金属及合金金属及合金焊条焊

8、条电弧电弧焊焊埋弧埋弧焊焊COCO2 2气气体保体保护焊护焊氩弧氩弧焊焊电渣电渣焊焊电电子子束束焊焊气气焊焊电阻电阻焊焊非非铁铁金金属属材材料料纯铝纯铝B BD DD DA AD DA AB BA A非热处理非热处理强化强化铝合金铝合金B BD DD DA AD DA AB BA A热处理强热处理强化铝合金化铝合金B BD DD DA AD DA AB BA A镁合金镁合金D DD DD DA AD DB BC CA A钛合金钛合金D DD DD DA AD DA AD DA A铜合金铜合金B BD DC CA AD DB BB BC C注：注：A-通常采用，通常采用，B-有时采用，有时采用，

9、C-很少采用，很少采用，D-不采用不采用 三、分析金属焊接性的方法工艺焊接性工艺焊接性使用焊接性使用焊接性直直接接法法焊接热裂纹试验焊接热裂纹试验焊接冷裂纹试验焊接冷裂纹试验消除应力裂纹试验消除应力裂纹试验层状撕裂试验层状撕裂试验焊接气孔敏感性试验焊接气孔敏感性试验实际产品结构运行的服役试验实际产品结构运行的服役试验压力容器的爆破试验压力容器的爆破试验间间接接法法用碳当量推测焊接性用碳当量推测焊接性裂纹敏感指数及临界应裂纹敏感指数及临界应力为判据力为判据连续冷却组织转变图连续冷却组织转变图断口分析及相组织分析断口分析及相组织分析焊接热影响区最高硬度焊接热影响区最高硬度焊缝及接头常规力学性能试验

10、焊缝及接头常规力学性能试验焊缝及接头的低温脆性试验焊缝及接头的低温脆性试验焊缝及接头的断裂韧性试验焊缝及接头的断裂韧性试验焊缝及接头高温性能试验焊缝及接头高温性能试验焊缝及接头耐蚀性、耐磨性及焊缝及接头耐蚀性、耐磨性及应力腐蚀开裂试验应力腐蚀开裂试验n一、一、 金属材料焊接性间接分析与评定方法金属材料焊接性间接分析与评定方法1 1碳当量法碳当量法2 2焊接冷裂纹敏感指数法焊接冷裂纹敏感指数法3 3利用金属材料的物理性能分析利用金属材料的物理性能分析4 4利用金属材料的化学性能分析利用金属材料的化学性能分析5 5利用合金相图或利用合金相图或SHCCTSHCCT（CCTCCT）图分析）图分析n1

11、1碳当量法碳当量法在钢材所含有的各种元素中，碳对冷裂敏感性在钢材所含有的各种元素中，碳对冷裂敏感性的影响最显著，因此的影响最显著，因此将钢中各种元素都按相当将钢中各种元素都按相当于若干含碳量折合并叠加起来于若干含碳量折合并叠加起来即为即为“碳当量碳当量”，并以此来判断钢材的淬硬倾向和冷裂敏感性，并以此来判断钢材的淬硬倾向和冷裂敏感性，进而推断钢材的焊接性。进而推断钢材的焊接性。目前应用的碳当量计算公式：国际焊接学会目前应用的碳当量计算公式：国际焊接学会（IIWIIW）推荐的）推荐的CECE、日本工业标准（、日本工业标准（JISJIS）规定）规定和美国焊接学会推荐的和美国焊接学会推荐的 CeqC

12、eq。表表1-4 碳当量计算公式和应用范围碳当量计算公式和应用范围碳当量计算公式碳当量计算公式适用范围适用范围国际焊接学会（国际焊接学会（IIW）推荐）推荐CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 (%) （取成分的上限取成分的上限）中高强度的非调质低合金高强度钢中高强度的非调质低合金高强度钢wc0.18% b=500900Mpa日本工业标准（日本工业标准（JIS）规定）规定 Ceq(JIS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 (%) （取成分取成分的上限）的上限）调质低合金高强度钢调质低合金高强度钢 b =5001000MPa化学成分

13、化学成分wc0.20%、wsi0.55%、wMn1.5%、wCu0.5%、wNi2.5%、wCr1.25%、wMo0.7%、wV0.1%、wB0.006%美国焊接学会（美国焊接学会（AWS）推荐）推荐Ceq(AWS)=C+Mn/6+Si/24+Ni/15+Cr/5+Mo/4+Cu/13+P/2 (%) （取成分的上限）取成分的上限）碳钢和低合金高强钢碳钢和低合金高强钢 化学成分化学成分wc0.6%、wMn1.6%、wNi3.3%、wCr1.0%、wMo0.6%、wCu=0.5%1%、wP=0.05%0.15%n使用国际焊接学会（使用国际焊接学会（IIWIIW）推荐的）推荐的CECE：对板厚：对

14、板厚小于小于20mm20mm的钢材，的钢材，当当CE0.4%CE009090 B B、008080 C C、007070 D D、0060605 5低碳钢低碳钢Q235Q235钢板对接时，焊条应选用钢板对接时，焊条应选用( )( )。 A A、E7015 BE7015 B、E6015 E6015 C C、E5515 DE5515 D、E4303E43036 6Q235Q235钢钢C0C02 2气体保护焊时，焊丝应选用气体保护焊时，焊丝应选用( )( )。 A A、H10Mn2MoA BH10Mn2MoA B、H08MnMoA H08MnMoA C C、H08CrMoVA DH08CrMoVA D、H08Mn2SiAH08Mn2SiA三、判断题（焊工等级考试模拟题）三、判断题（焊工等级考试模拟题）1低碳钢的高温组织为珠光体加铁素体。 2碳钢中除含有铁、碳元素外，还有少量的铬、钼、硫、磷等杂质。