金属学与热处理基础知识

金属学与热处理基础知识第一页，共84页。一.金属的晶体结构

物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有:第二页，共84页。1.体心立方晶格，如图l-11a所示。属于此类的金属有α-铁，δ-铁，Cr,V，β-Ti等。2.面心立方晶格，如图l-11b所示。属于此类的金属有γ一铁，Al,Cu，Ni等。3.密排六方品格，如医11-11c所示。属于此类的金属有Mg，Zn，α-Ti等。第三页，共84页。第四页，共84页。实际使用的金属是由许多晶粒组成的，叫做多晶体。每一晶粒相当于一个单晶体，晶粒内的原子排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的，如图1-12所示。品粒之间的界面称为晶界。第五页，共84页。晶格缺陷使材料的物理、化学性质发生改变，例如空位隙原子、置代原子的存在引起周围晶格畸变(图1-13)，使金属屈服点和抗拉强度增高，第六页，共84页。而位错的存在则使金属容易塑性变形，强度降低。(图1-14)第七页，共84页。高温的液态金属冷却转变为固态金属的过程是一个结晶过程，即原子由不规则状态(液态)过渡到规则状态(固态)的过程。过冷是金属结晶的必要条件。每一种金属都有一定的结晶温度，例如铁的结晶温度为1538℃，铜的结晶温度为1083℃，这种结晶温度称为理论结晶温度或平均结晶温度，用有To表示。但实际上，液态金属只有冷却到低于To的某一温度时才开始结晶。也就是说，实际结晶温度Tn总是低于理治结晶温度To。两者之差称为过冷度，用ΔT表示，即ΔT=To–Tn。第八页，共84页。结晶过程：(图1-15)1、生成晶核（晶核通常依附于液态金属中的固态微粒杂质而形成）。2、晶核长大（液体中的原子不断向晶核聚集，同时液体中又不断产生新的晶核，并不断长大。)3、结晶结束（所有的晶粒长大到相互接触）第九页，共84页。二纯铁的同素异构转变

图1-29纯铁的冷却曲线及晶体结构变化同一种元素在不同条件下具有不同的晶体结构。当温度等外界条件变化时，晶格类型会发生转变，称为同素异构转变

第十页，共84页。三、金属的结构及铁碳合金1、铁碳合金的基本组织

⑴、钢和铁①、含碳量小于2.06的铁碳合金叫钢。②、含碳量大于2.06的铁碳合金叫铁（铸铁或生铁）。⑵、钢材的性能不仅取决于钢材的化学成份，而且与钢材组织有关。⑶、纯铁的晶体结构①.15380C～13940C—α-Fe(体心立方晶体)②.13940C～9120C—γ-Fe(面心立方晶体③.9120C以下—α-Fe(体心立方晶体)第十一页，共84页。

⑶、铁碳合金的基本组织①、铁素体（F）—铁素体是碳溶解于α-Fe中的固溶体。铁素体含碳量低（室温下溶解度为0.006%），塑性、韧性好，强度、硬度低，在770℃以下具有铁磁性，超过770℃则丧失铁磁性。

②、渗碳体（Fe3C)—铁和碳的化合物。其性能是熔点高，硬而脆。钢中含碳量增加，渗碳体增加，硬度强度提高，塑性韧性下降。渗碳体在217℃以下具有铁磁性。③、珠光体（P）—铁素体和渗碳体体的机械混合物。强度较高，硬度适中，有一定的塑性。④、奥氏体（A）—奥氏体是碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。碳钢加热到723℃以上组织发生转变时才有奥氏体组织产生。强度硬度较铁素体高，塑性良好。奥氏体不具有铁磁性。第十二页，共84页。2、铁碳合金状态图

第十三页，共84页。

⑴、铁碳合金状态图—表示在平衡状态下不同含碳量的铁碳合金在不同温度下所处的状态、晶体结构和显微组织特征的图。⑵、图中的主要特征线①、ACD线—液相线。此线以上全部为液体。钢加热到此线全部转化为液体，冷却到此线开始结晶。②、AECF线—固相线。钢冷却到到此线以下全部结晶为固体，加热到此线开始出现液体。⑶、两点（E、S）、三线（GS、ES、PSK）①.PSK线（A1线）—表示钢在缓慢冷却时，奥氏体开始转变为珠光体或钢在缓慢加热时珠光体转变为奥氏体的温度线（7230C）。第十四页，共84页。②.GS线（A3线）—表示钢在缓慢冷却时，奥氏体开始析出铁素体的温度线或钢在缓慢加热时铁素体转变为奥氏体的终止温度线。③.ES线（Acm线）—表示钢在缓慢冷却时由奥氏体开始析出渗碳体的温度线，即含碳量大于0.8%的钢冷却时析出二次渗碳体的起始线。④.S点（共析点）：对应于含碳量=0.8%的钢。在S点以上为单一的奥氏体，低于S点为珠光体。⑤.E点：钢和铸铁的分界点（含碳量2.06%)。第十五页，共84页。⑷、共析①.共析反应：钢冷却到7230C时，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体，此反应称共析反应，产物为珠光体。②.共析钢：含碳量等于0.8%的钢称为共析钢。共析钢在7230C以上为单一的奥氏体；7230C以下为单一的珠光体。③.亚共析钢：含碳量小于0.8%的钢称为亚共析钢。共析钢在7230C以上为铁素体+奥氏体；7230C以下为铁素体+珠光体。④.过共析钢：含碳量大于0.8%的钢称为过共析钢。共析钢在7230C以上为奥氏体+二次渗碳体；7230C以下为珠光体+二次渗碳体。第十六页，共84页。

四、钢的热处理

1、基本概念（1）、定义：钢的热处理是指对钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的内部组织结构从而改变钢的性能的一种工艺方法。

（2）、主要的热处理方法：a.普通热处理：淬火、正火、回火、退火、调质。b.表面热处理：表面淬火、化学热处理。（3）、热处理工艺三大工艺参数：加热、保温和冷却。第十七页，共84页。

（4）、钢的加热和冷却状态图

第十八页，共84页。2、钢在加热和冷却时的组织转变⑴、钢在加热时的转变过程（以共析钢为例）：①.奥氏体晶核产生（铁素体与渗碳体交界处）；②.奥氏体晶粒长大（碳的扩散）；③.殘余渗碳体溶解；④.奥氏体成份均匀化。第十九页，共84页。

⑵、钢在冷却时的转变①.高温转变区：723-5500C之间，依转变温度高，转变产物低依次为粗珠光体、索氏体（细珠光体，6500C）和屈氏体（极细珠光体，5400C）；②.中温转变区：5500C-Ms（2400C）之间，转变产物为上贝氏体（500-3500C，塑性差）、下贝氏体（350-3200C，硬度高、韧性较好）；③.低温转变区：Ms（2400C）-Mf之间，转变产物为马氏体（脆性大、韧性低、延伸率低）。第二十页，共84页。3、钢的热处理工艺

⑴、退火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，然后随炉冷却，从而得到近似平衡组织的热处理方法。目的：降低钢的硬度，细化晶粒，提高强度、塑性和韧性，消除内应力等。①.完全退火（重结晶退火）：加热到AC3上20-400C。细化晶粒、均匀组织、降低硬度。②.消除应力退火（低温退火）：加热到A1以下，一般为500-6000C，保温缓冷到3000C空冷。消除焊接件、热轧件、冷挤压件等内应力。钢无组织变化，殘余应力通过塑性变形或蠕变变形产生松弛而消除的。第二十一页，共84页。

⑵、正火：将钢加热到Ac3或Accm以上40-600C，保温后从炉中取出空冷的热处理方法。目的：对低碳钢：细化晶粒，均匀组织，改善性能。对中碳钢：提高强度、硬度。对高碳钢：消除网状渗碳体。⑶、淬火：将钢加热到临界点以上（Ac3或Ac1+30-500C），经过保温使钢的组织全部转变为奥氏体，然后快速冷却（淬水或油）得到马氏体组织的热处理方法。目的：提高强度和硬度，增加耐磨性或为其后的回火作准备。第二十二页，共84页。

⑷、回火：将淬火后的钢材加热到A1（7230C）以下某一温度，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却的热处理方法。目的：降低钢的脆性，消除内应力，稳定工件尺寸和获得所要求的机械性能。①.低温回火：150-2500C，得到回火马氏体组织。降低淬火钢的内应力和脆性，保持高硬度和耐磨性。②.中温回火：350-4500C，得到回火屈氏体组织。具有高弹性极限和屈服极限，有较好的韧性。③.高温回火（调质）：500-6500C，得到回火索氏体组织。使钢具有一定的强度、硬度又有较好的塑性和韧性。④.回火脆性：有些结构钢在250-4000C回火后冲击韧性反而降低，称第一回火脆性；有些合金钢在450-5750C回火后冲击韧性反而降低，称第二次回火脆性。第二十三页，共84页。

五、钢的分类及应用1、钢的分类和命名方法⑴、钢的分类：

第二十四页，共84页。按品质分类：①普通钢（P≤0.045%，≤0.055%)②优质钢（P、S≤0.040%)③高级优质钢(A)(P≤0.045%、S≤0.030%)按用途分类：①低碳钢、低合金高强度钢②耐热钢③低温钢④不锈钢第二十五页，共84页。

⑵、钢牌号表示方法

①碳素结构钢Q（屈服强度）+屈服强度值+质量等级（A、B、C、D）+脱氧方法（F、b、Z、TZ）如：Q235-A·FQ235-B②优质碳素结构钢碳含量+脱氧方法+用途代号

如：20、20R、20g“20”—碳含量0.20%;“R”—压力容器用钢；“g”—锅炉用钢。③低合金钢碳含量+合金元素符号+用途代号第二十六页，共84页。

如：16Mn、15MnV、16MnR、15Mng、16MnDR、16MnHP、15CrMoR、16MnHC、09Mn2NiR等。“16”—碳含量0.16%；“DR”—低温容器用钢；“HC”—高压多层压力容器用钢；“HP”—焊接钢瓶用钢。④高合金钢碳含量+合金元素符号+合金元素含量如：1Cr13、1Cr18Ni9Ti、0Cr19Ni11、00Cr17Ni12Mo2等。含碳量“0”—“低碳”，C＜1‰;“00”—“超低碳”，C＜0.03%;第二十七页，共84页。

“1”—平均碳含量1‰。元素含量：“13”—元素平均含量(12.5-13.49%)；不标—元素平均含量＜1.5%。2、锅炉压力容器常用钢材⑴、锅炉压力容器用钢的要求①具有良好的加工艺性能和焊接性能；②满足使用条件下的力学性能要求。⑵、碳素钢的合金元素及对性能的影响①碳（C）：碳是碳钢的基本元素，起强化作用。碳含量增加，强度和硬度提高，但塑性、韧性降低，可焊性变坏。第二十八页，共84页。

②锰（Mn）：锰是有益元素，有一定脱氧能力，能清除钢中的FeO，能与硫化合生成MnS减轻硫的有害作用。含量适当，能提高钢的强度的硬度，增加耐磨性，提高焊缝的抗热裂性。（0.35-0.65%)③硅（Si)：硅是脱氧剂，消除FeO对钢的不良影响，提高钢的强度，使焊缝致密均匀，但含量过大易使焊缝形成夹渣，降低抗弯角度和冲击韧性。（0.15-0.30%)④硫（S）：有害元素。能在晶界处形成低熔共晶，使钢材产生热脆性，热加工时产生热裂纹。（＜0.045%）。⑤磷（P）：有害元素。能与碳化合析出脆性化合物Fe3P,使钢材产生冷脆性，使钢材塑性韧性降低，可焊性变坏。（＜0.045%）。第二十九页，共84页。

⑶、低合金高强度钢合金元素及对性能的影响①锰（Mn)：提高钢的强度。过高便钢的塑性、韧性下降，焊接性变坏，耐蚀性降低。（1.10-1.65%)②硅（Si)：提高钢的抗腐蚀和抗氧化能力，冷加工硬化程度作用极强。会使焊接性变差。作为合金元素一般≮0.4%.③铬（Cr)：提高钢的淬透性和强度，具有良好的抗氧化性和耐腐蚀能力。但超过10%会使塑性和可焊性明显降低。④钼（Mo)：提高钢的淬透性和热强性，消除或降低钢的热脆性和回火脆性，改善钢在高温高压下的抗氢腐蚀能力。

第三十页，共84页。

⑤钒（V)：有较好的细化晶粒的作用，使钢的强度和韧性同时得到改善，提高钢的耐磨性及回火稳定性，改善钢的焊接性。⑷、不锈钢①不锈钢分类按抗腐蚀性能分类：不锈钢—在空气中能抗腐蚀的钢。耐酸钢—在化学浸蚀中能抵抗腐蚀的钢。按化学成份分类：铬不锈钢—马氏体不锈钢铁素体不锈钢铬镍奥氏体不锈钢铬锰氮不锈钢第三十一页，共84页。

②不锈钢的晶间腐蚀沿金属晶界发生的腐蚀称之为晶间腐蚀。其特点是：金属外形尺寸几乎不变，大多仍保留原有金属光泽，但金属强度和延伸性下降，冷变后表面出现鱼鳞状裂纹，敲击时失去金属声。断面金相检查可发现晶界或相邻区域发生局部腐蚀，腐蚀的晶界发展堆进较为均匀。晶间腐蚀倾向试验方法：GB1223规定五种方法：草酸法（C法）、硫酸、硫酸铜和铜屑法（T）法、硫酸铜法（L法）、氟化钠法（F）法、硫酸法（X）法。奥氏体不锈钢常要求用（T）法检验。第三十二页，共84页。

③常用不锈钢a.铁素体不锈钢：Cr17、Cr17Ti、Cr28。特点：在氧化性酸类、有机酸和有机盐水溶液中有良好的耐腐蚀性。在退火状态使用。焊接时有产生脆化和冷裂倾向。b.马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13特点：在温度不超过300C的弱腐蚀介质中有良好的耐腐蚀性，对淡水、海水、蒸汽和空气也有足够的耐腐蚀性。在淬火+回火状态下使用。具有强烈的淬硬倾向和冷裂倾向。

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c.奥氏体不锈钢：0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti等。在固溶处理后使用。特点是塑性、韧性和工艺性能好，并具有优良的耐腐蚀性能。④几种锅炉容器常用钢材

a.碳素钢：20、20R、20gb.低合金钢：16Mn、16MnR、15Mngc.低温钢：16MnDR、09Mn2VRd.耐热钢：15MnVR、18MnMoNbR、18MnMoNbg、12Cr1MoV、12CrMo、15CrMoR第三十四页，共84页。第四部分焊接基本知识

一、焊接方法简介1、焊接：焊接是利用加热、加压或两者兼施，使两个分离的物体达到原子间的结合而成为一个整体的过程。2、焊接方法分类：

第三十五页，共84页。

⑴、熔化焊—利用热源将两个构件局部加热到熔化状态，再冷凝成一个整体的工艺过程叫熔化焊。⑵、压力焊—利用热源使构件局部受热到塑性状态或表面局部熔化状态，同时施加压力，冷凝后达到永结合的方法。摩擦焊、点焊、滚焊、超声焊、爆炸焊等。⑶、钎焊—利用热源将构件和钎料一起加热，使钎料熔化而达到永久结合的方法。3、承压设备常用焊接方法及其特点⑴、手工电弧焊：采用电焊条的电弧焊。利用电焊条与工件之间产生的电弧热量将焊条和母材熔化来实现焊接的工艺方法。第三十六页，共84页。

手工电弧焊的特点：设备简单、工艺灵活、适应性强，易通过工艺调整来减小变形和改善应力分布。缺点是劳动强度大，生产效率低，焊接质量受焊工水平影响。承压设备制造中主要用于内件、接管、补强圈、支座等焊接和设备的现场组装焊接以及压力管道的安装焊接。第三十七页，共84页。

⑵、埋弧自动焊：即焊剂层下进行的电弧焊。利用焊丝和工件之间在焊剂层下产生的电弧使焊丝、焊剂和母材局部熔化进行焊接的工艺方法。埋弧自动焊的特点：焊接速度快，生产效率高；焊接过程稳定，焊缝质量好；节省焊材和电能；焊接变形小；减轻了劳动强度，改善了劳动条件。主要用于锅炉压力容器主体焊缝的焊接。第三十八页，共84页。

⑶、气体保护焊：气体保护焊是采用气体将电弧和熔池与空气隔开的电弧焊。依所用气体分为氩弧焊和二氧化碳气保焊。①氩弧焊：用氩气作保护气体的电弧焊，分熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊。主要用于管子环焊缝封底焊、换热器管子和管板焊接以及薄件、不锈钢和有色金属焊接。第三十九页，共84页。

②二氧化碳气体保护焊：采用二氧化碳气体保护电弧和熔池的电弧焊。多用于低碳钢和低合金钢薄伯焊接。③气体保护焊的特点：明弧焊，电弧和熔池可见，便于调整焊接参数；电弧热量集中，熔池小、结晶快，利于空间位置和薄件焊接；无熔渣，节省辅助劳动力，提高工效；焊接质量好。

第四十页，共84页。

⑷、电渣焊：利用电流通过熔渣产生的电阻热熔化母材和填充金属进行焊接的方法。分为丝极电渣焊、板极电渣焊和熔咀电渣焊三种。电渣焊生产效率高，焊接厚度大，用于厚大工件的焊接。焊缝晶粒粗大，需进行焊后正火处理。

第四十一页，共84页。二、焊接接头的组织和性能1、焊接冶金过程及特点⑴、焊接电弧的产生：焊条（或焊丝）与工件加电压并瞬间接触造成短路，接触点产生的高密度短路电流使接触点熔化产生金属蒸气。当焊条（或焊丝）离开工件而保持较小距离时，在电压作用下，两极间气体电离，正负离子分别奔向两极，即产生了电弧。

第四十二页，共84页。

⑵、焊接冶金过程及其特点电弧稳定燃烧后形成了熔池，熔池上部充满大量保护气体，熔池中存在着熔渣。熔渣与气体和液体金属之间不断进行了着剧烈而又复杂的冶金反应，这就是所谓焊接冶金过程。炼钢称“大冶金”，焊接称为“小冶金”。其特点是：①熔池温度高，温度梯度大，易产生应力和变形；②熔池体积小，加热和冷却速度快，易形成偏析；③熔池金属不断更新，铁水以滴状进入熔池，对气体熔渣接触面积大，反应速度快，同时增加了气体侵入的机会；④熔池温度经常用变化，焊接热循环很难达到一致，冶金反应很难达到平衡。第四十三页，共84页。2、焊接接头的组织和性能⑴、焊缝的结晶过程①焊缝金属的一次结晶（从液态至固态）

熔化焊接时，电弧一离去，熔池的液体金属温度便降低，降到凝固温度时，液体金属便开始结晶。结晶从熔合线开始，熔合线上的半熔化晶粒成为晶核，沿散热相反方向长大，指向熔池中心，形成柱状晶粒。当柱状晶粒生长至相互接触时，焊缝断面的结晶过程即告结束。

焊接速度快，结晶速度就快，焊接速度慢，结晶速度慢，晶粒粗大，焊缝金属塑性韧性差。第四十四页，共84页。

②焊缝金属的二次结晶（相变）凝固的焊缝金属从高温降低到室温的过程中发生相变，得到实际的焊缝组织。如低碳钢，一次结晶形成奥氏体组织，当冷却到低于相变温度时，奥氏体分解为铁素体和珠光体，二次结晶后形成的实际组织大部分为铁素体加少量的珠光体。冷却速度快，珠光体含量大，碳含量在珠光体中减少，在铁素体中增大，强化了铁素体，导致焊缝强度硬度提高而塑性韧性下降。

⑵、焊接接头的显微组织①焊接热影响区和焊接接头：

第四十五页，共84页。

焊接时，熔池周围的母材金属被加热到较高的温度，随后又冷却，经受了一次不均匀的热处理过程，其组织和性能都发生了一定的变化。这部分金属通常称为热影响区。

焊缝和热影响区总称为焊接接头。

第四十六页，共84页。②熔合区构成及特征熔合区由半熔化区和焊缝的富母材部分组成。其特点是具有明显的化学不均匀性，从而引起组织的不均匀性，是焊接接头的薄弱环节，易发生脆性断裂和焊接裂纹。熔合区中，半熔化区和焊缝区的交界犯法为熔合线。第四十七页，共84页。

③热影响区的组织和性能（低碳钢或不易淬火钢）

a.半熔化区：温度介于固液相线之间，冷却后为过过热组织，晶粒粗大。

第四十八页，共84页。

b.过热区：温度介于固相线到11000C之间，晶粒粗大，冲击韧性明显下降。c.正火区：温度介于AC3到11000C之间，奥氏体晶粒小，冷却后为细小的铁素体+珠光体组织，机械性能良好。d.部分相变区：温度介于AC1到AC3之间，为铁素体、高碳马氏体和殘余奥氏体混合组织，组织不均匀，韧性降低。e.再结晶区：4500C到AC1之间，对热轧、正火或退火钢不存在该区域；热处理强化钢和焊前冷作硬化钢产生再结晶软化。f.兰脆区：2000C到4500C之间从铁素体中分解出细小三次渗碳体，强度提高，塑性韧必下降。第四十九页，共84页。

④焊接接头性能的改善a.选择合适的焊接材料b.采用合理的焊接规范，控制焊接热输入量、予热温度和层间温度；c.焊后热处理。三、焊接材料1、电焊条：⑴、焊条的分类：①结构钢焊条（J）；②铬和铬钼耐热钢焊条（R）；③低温钢焊条（W）；④不锈钢焊条（铬钢G、奥氏体钢A）；⑤堆焊焊条（D）；⑥铸铁焊条（Z）；⑦镍及镍合金焊条（Ni)；⑧铜及铜合金焊条（T）；⑨铝及铝合金焊条（Al）；⑩特殊用途焊条（TS）。第五十页，共84页。

⑵、焊条的组成：

①焊芯—作用：与工件间产生电弧并作填充金属。用GB1300《焊接用钢丝》制成，碳、硫、磷含量低。②药皮a.作用：提高焊接电弧的稳定性；保护熔池不使空气侵入，对焊缝金属进行脱氧还原作用；对焊缝金属渗合金。第五十一页，共84页。b.药皮的成份：稳弧剂（碳酸钙、大硬石、长石）、造渣剂（大理石、莹石、钛白粉）、造气剂（纤维素、白云石）、脱氧剂（锰铁、硅铁、钛铁）、合金剂（钼、钨、铬及脱氧剂的铁合金）、粘合剂（水玻璃）。c.药皮的类型：氧化钙型、氧化钛钙型、钛铁矿型、氧化铁型、纤维素型、低氢型、石墨型、盐碱基型。⑶、酸性焊条和碱性焊条①酸性焊条：药皮成份以酸性氧化物为主的焊条。特点是对铁锈、油污的敏感性较小，抗气孔性好，稳弧性好、可交直流两用。②碱性焊条：药皮成份以碱性氧化物为主的焊条。特点是脱氧充分，脱硫作用好，焊缝冲击韧性好，但抗氧孔能力差。第五十二页，共84页。⑷、焊条选用原则：①低碳钢和低合金钢：等强度选用原则。焊缝与母材强度等级相当，不必过高，以免影响焊缝的塑性和韧性。②耐酸钢和不锈钢：化学成份相近原则，以保证焊缝的特殊性能。③承受压力、动截、形状复杂、刚性大、焊后殘余应力大等构件采用碱性焊条。⑸、焊条牌号：①结构钢焊条

J

××

×

J-结构钢焊条

××-熔敷金属的最低抗拉强度（kgf/mm2)第五十三页，共84页。

×-药皮类型和电流种类（1-5酸性、6-7碱性；1-6交直流、7-直流）如：J422：酸性、交直流J427：碱性、直流反接J506：碱性、交直流J507：碱性、直流反接②钼和铬钼耐热钢焊条

R

×

×

×

R-钼和铬钼耐热钢钢焊条

×-焊缝金属主要化学成份等级（Cr、Mo含量）

×-产品编号

×-药皮类型和电流种类如：R307第五十四页，共84页。

③不锈钢焊条

A

×

×

×

A-不锈钢焊条

×-焊缝金属主要化学成份等级（Cr、Ni含量）

×-产品编号

×-药皮类型和电流种类如：A102、A302焊条型号：如：碳钢焊条：第五十五页，共84页。

E

××

×

×

E-焊条

××-熔敷金属的最低抗拉强度（kgf/mm2)

×-焊接位置

×-药皮类型和电流种类如：E4303全位置（钛钙型）交直流E4315全位置（低氢钠型）直流反接E5015全位置（低氢钠型）直流反接E5016全位置（低氢钾型）交直流

第五十六页，共84页。2、焊丝和焊剂⑴、焊丝：用于埋弧自动焊和气体保护焊。GB1300《焊接用钢丝》，含碳、硫、磷较低。如H08Mn、H08Mn2Si等。⑵、焊剂用于埋弧焊和电渣焊，其作用类似于焊条的药皮。按化学成份分为酸性焊剂和碱性焊剂。牌号表示方法：焊剂×

×

×

×-氧化锰平均匀含量

×-二氧化硅和氟化钙平均含量

×-同一类型焊剂的不同牌号如：酸性焊剂：焊剂431碱性焊剂：焊剂250第五十七页，共84页。四、焊接接头的型式及焊接位置1、焊接接头的型式及坡口形式

⑴、焊接接头的基本型式

第五十八页，共84页。

①对接接头两钢板的边缘相对配置，并且表面成一直线而结合的接头。②T型接头两个构件相互垂直或倾斜一定角度而形成的接头。③角接接头两块钢板成直角或某一角度放置，而在板的顶端边缘上焊接的接头。④搭接接头两块钢板相叠而在顶端边缘以及采用塞焊、开槽焊的接头。第五十九页，共84页。

⑵、坡口形式①、对接接头坡口形式

②角接接头坡口形式

第六十页，共84页。

③T型接头坡口形式

⑶V型坡口的主要参数第六十一页，共84页。3、焊接位置⑴、平板对接接头焊接位置⑵、T型（角接）接头焊接位置第六十二页，共84页。

⑶、管子环向对接接头焊接位置⑷、管板角接接头焊接位置第六十三页，共84页。五、焊接应力和变形1、焊接应力和变形的分类⑴焊接应力分类①按引起应力的原因：热应力：焊接时温度分布不均所引起的应力。组织应力：由于温度变化引起组织变化而产生的应力。②按应力存在时间分类：瞬时应力：在一定温度和刚性条件下存在的应力。残余应力：灶接结束后和完全冷却后仍存在的内应力。

第六十四页，共84页。

③按作用方向分类：纵向应力：与焊缝轴线平行的应力。横向应力：与焊缝轴线垂直的应力。④按空间方向分类：单向应力：在焊件中沿一个方向存在。两向应力：应力作用在一平面内不同方各上。三向应力：沿空间所有方各存在。

⑵、焊接变形分类纵向变形、横向变形、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。第六十五页，共84页。第六十六页，共84页。

2、焊接应力和变形的形成原因⑴、焊件上温度分布不均；⑵、熔敷金属的收缩；⑶、金属组织的相变；⑷、焊件的刚性拘束。3、焊接应力的控制措施要点：使焊件上的热量尽量均匀；尽量减小对焊缝自由收缩的限制。⑴、合理的装配次序和焊接次序；⑵、焊前予热；⑶、减应法（加热阻止焊接接头自由伸缩的部件）；⑷、焊后消除应力热处理。第六十七页，共84页。4、焊接变形控制措施⑴、结构措施尽量减小焊缝长度，尽量减小熔敷金属体积；焊缝尽量靠近焊件中心线；焊缝布置尽量对称于焊件中心线。⑵、工艺措施合理的装配焊接顺序；分段倒退焊法；反变形法；控制焊接热输入量；刚性固定法；锤击焊缝法。第六十八页，共84页。六焊接缺陷及成因1、外部缺陷⑴、焊缝低于母材或余高过高成因：电流过大或过小；运条速度不当；焊条角度选择不当等。

⑵、焊缝宽度不均匀：

成因：坡口角度不好；装配间隙不均匀；焊接电流忽大忽小；运条速度不均匀等。第六十九页，共84页。⑶、咬边：电弧将焊缝边缘熔化的没有得到填充金属补充而留下的缺口。成因是电流过大，运条速度不当；角焊时，焊条角度或电弧长度不当，埋弧焊时焊速过快。

第七十页，共84页。

⑷、满溢：熔化金属流到未熔化的母材上，覆盖在焊缝两侧。成因：坡口边缘污物未清理干净；电流过大。第七十一页，共84页。

⑸、焊瘤：成因：工件装配间隙过大，电流过大或焊速过慢等。

⑹、内凹：电流未达直接伸入根部。第七十二页，共84页。2、内部缺陷⑴、裂纹：在焊接过程中或焊后在焊缝或热影响区产生的局部破裂的缝隙。分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂。

第七十三页，共84页。

①热裂纹：热裂纹是焊缝金属由结晶开始一直到7250以前所产生的裂纹，为晶间裂纹。热裂纹成因：焊接时熔池冷却速度很快，容易造成偏析。偏析物大多为低熔点共晶和杂质，它们的熔点比焊缝金属低，以“液态间层”存在。当焊缝金属冷却时，体积要收缩，受周围金属的限制，必然产生拉应力，当“液态间层”存在时，被拉开而形成热裂纹。第七十四页，共84页。

热裂纹预防措施：a.限制母材和焊材中易偏析元素和有害元素的含量，主要是限制硫含量，提高锰含量。b.的高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度。c.改进焊接结构形式采用合理的焊接顺序，提高焊缝的收缩自由度。②再热裂纹：再热裂纹是焊接接头在焊后热处理或高温使用条件下产生的裂纹。其特征是产生在热影响区粗晶部分，常沿晶开裂。产生原因：在焊接热影响区，焊接高温时，Cr、Mo、V、Nb等元素熔入固熔体。焊后冷却速度快，它们来不及析出，使固熔体呈过饱和状态。当再次处理于高温时，这些元素以形式在固熔体内呈弥散状析出，使晶粒内部强度第七十五页，共84页。高于晶界，高温蠕变主要由晶界承担，当晶界塑性小于变形时，就产生了沿晶界的开裂。预防措施：a.焊前预热和焊后热处理，以关于小焊接殘余应力；b.选用低匹配焊接材料，适当降低焊缝金属的抗拉强度，提高塑性变形能力；c.降低沓接殘余应力，避免应力集中。③层状撕裂：在角接接头、T型接头母材热影响区产生的裂缝，属低