金屬材料焊接工藝電子教案1

1、n緒緒 論論 n第一單元第一單元 金屬材料焊接金屬材料焊接基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)n第二單元第二單元 碳鋼的焊接工藝碳鋼的焊接工藝制定制定n第三單元第三單元 合金鋼結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝合金鋼結(jié)構(gòu)鋼的焊接工藝制定制定n第四單元第四單元 不銹鋼的焊接工藝不銹鋼的焊接工藝制定制定n第五單元第五單元 鑄鐵的焊接工藝鑄鐵的焊接工藝制定制定n第六單元第六單元 常用有色金屬的焊接工藝制定常用有色金屬的焊接工藝制定工程材料的分類工程材料的分類 工程材料是指具有一定性能，在特定條件下能夠承擔(dān)某種功能、被用來(lái)制造零件和工具的材料。工程材料種類繁多，有如下常見分類方法。 按成分分類按成分分類：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料。

2、n金屬材料：金屬材料：工業(yè)中應(yīng)用廣泛的材料，其中鋼鐵的用量最大。一般金屬具的優(yōu)良的工藝性能和力學(xué)性能；n 非金屬材料：非金屬材料：合成高分子材料、特別是塑料的使用廣泛；而陶瓷具有高硬度、耐高溫、耐腐蝕、絕緣的特點(diǎn)，主要用于化工設(shè)備、電器絕緣件、機(jī)械加工刀具、發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱元件等； n復(fù)合材料：復(fù)合材料：指由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性能不同的物質(zhì)，復(fù)合材料一般綜合了各組分材料的優(yōu)良性能，在生活用品、機(jī)器制造等各個(gè)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。n按用途分類按用途分類：結(jié)構(gòu)材料（如機(jī)械零件、工程構(gòu)件）、工具材料（如量具、刃具、模具）、功能材料（如磁性材料、超導(dǎo)材料等） n按領(lǐng)域分類按領(lǐng)域分類：機(jī)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 第一單元第一單元 金屬材料焊接基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料焊接基礎(chǔ)知識(shí) n第第一模塊一模塊 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性n第二第二模塊模塊 金屬材料焊接工藝的編制金屬材料焊接工藝的編制 n【綜合訓(xùn)練【綜合訓(xùn)練】第第一模塊一模塊 金屬材料的焊接金屬材料的焊接性性一、一、 金屬材料焊接性的概念金屬材料焊接性的概念金屬材料焊接性金屬材料焊接性根據(jù)根據(jù)GB/T3375-1994焊接術(shù)焊接術(shù)語(yǔ)語(yǔ)的定義的定義：“金屬材料在限定的施工條件下金屬材料在限定的施工條件下焊接成規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役焊接成規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定服役要求的能力要求的能力”

4、。第第一模塊一模塊 金屬材料的焊接性金屬材料的焊接性一、一、 金屬材料焊接性的概念金屬材料焊接性的概念優(yōu)質(zhì)焊接接頭應(yīng)具備的兩個(gè)條件：優(yōu)質(zhì)焊接接頭應(yīng)具備的兩個(gè)條件：一是接頭中一是接頭中不允許存在超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷；二是要不允許存在超過(guò)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的缺陷；二是要具有預(yù)期的使用性能。具有預(yù)期的使用性能。金屬材料焊接性是指金屬材料對(duì)焊接加工的適金屬材料焊接性是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，它包括應(yīng)性，它包括工藝焊接性和使用焊接性工藝焊接性和使用焊接性。n1 1工藝焊接性工藝焊接性 工藝焊接性工藝焊接性是指金屬材料對(duì)各種焊接方法的適應(yīng)能力，也就是在一定的焊接工藝條件下能否獲得符合要求的優(yōu)質(zhì)焊接接頭的

5、能力。它不是金屬材料本身所固有的性能，但取決于但取決于金屬的成分和性能，并且隨著焊接方法、焊接金屬的成分和性能，并且隨著焊接方法、焊接材料和工藝措施的發(fā)展而變化。材料和工藝措施的發(fā)展而變化。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頭或整體結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件中所規(guī)定的使用性能的能力。它取決于焊它取決于焊接結(jié)構(gòu)所滿足的技術(shù)條件規(guī)定的各種性能。接結(jié)構(gòu)所滿足的技術(shù)條件規(guī)定的各種性能。n二、二、 金屬材料焊接性的影響因素金屬材料焊接性的影響因素材料因素：母材和焊接材料材料因素：母材和焊接材料 ；工藝因素：焊接方法、焊接參數(shù)、預(yù)熱等工藝因素：焊接方法、焊接參數(shù)、預(yù)熱等 結(jié)構(gòu)因素：結(jié)構(gòu)形狀、

6、厚度、接頭形式結(jié)構(gòu)因素：結(jié)構(gòu)形狀、厚度、接頭形式 等等使用條件：工作溫度、受載類別和工作環(huán)境使用條件：工作溫度、受載類別和工作環(huán)境 常用金屬材料焊接難易程度見表常用金屬材料焊接難易程度見表1-1 表表1-1 常用金屬材料焊接難易程度常用金屬材料焊接難易程度金屬及合金金屬及合金焊條焊條電弧電弧焊焊埋弧焊埋弧焊COCO2 2氣體氣體保護(hù)焊保護(hù)焊氬弧氬弧焊焊電渣電渣焊焊電子電子束焊束焊氣焊氣焊電阻焊電阻焊非合非合金鋼金鋼低碳鋼低碳鋼A AA AA AB BA AA AA AA A中碳鋼中碳鋼A AA AA AB BB BA AA AA A高碳鋼高碳鋼A AB BB BB BB BA AA AD D鑄

7、鐵鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵A AD DA AD DB BD DB BD D低合低合金鋼金鋼錳鋼錳鋼A AA AA AB BB BA AB BD D鉻釩鋼鉻釩鋼A AA AA AB BB BA AB BD D不不銹銹鋼鋼馬氏體型馬氏體型A AA AB BA AC CA AB BC C鐵素體型鐵素體型A AA AB BA AC CA AB BA A奧氏體型奧氏體型A AA AA AA AC CA AB BA A注：注：A-通常采用，通常采用，B-有時(shí)采用，有時(shí)采用，C-很少采用，很少采用，D-不采用不采用 表表1-1 常用金屬材料焊接難易程度（續(xù)）常用金屬材料焊接難易程度（續(xù)）金屬及合金金屬及合金焊條焊條

8、電弧電弧焊焊埋弧埋弧焊焊COCO2 2氣氣體保體保護(hù)焊護(hù)焊氬弧氬弧焊焊電渣電渣焊焊電電子子束束焊焊氣氣焊焊電阻電阻焊焊非非鐵鐵金金屬屬材材料料純鋁純鋁B BD DD DA AD DA AB BA A非熱處理非熱處理強(qiáng)化強(qiáng)化鋁合金鋁合金B(yǎng) BD DD DA AD DA AB BA A熱處理強(qiáng)熱處理強(qiáng)化鋁合金化鋁合金B(yǎng) BD DD DA AD DA AB BA A鎂合金鎂合金D DD DD DA AD DB BC CA A鈦合金鈦合金D DD DD DA AD DA AD DA A銅合金銅合金B(yǎng) BD DC CA AD DB BB BC C注：注：A-通常采用，通常采用，B-有時(shí)采用，有時(shí)采用，C

9、-很少采用，很少采用，D-不采用不采用 三、分析金屬焊接性的方法工藝焊接性工藝焊接性使用焊接性使用焊接性直直接接法法焊接熱裂紋試驗(yàn)焊接熱裂紋試驗(yàn)焊接冷裂紋試驗(yàn)焊接冷裂紋試驗(yàn)消除應(yīng)力裂紋試驗(yàn)消除應(yīng)力裂紋試驗(yàn)層狀撕裂試驗(yàn)層狀撕裂試驗(yàn)焊接氣孔敏感性試驗(yàn)焊接氣孔敏感性試驗(yàn)實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)行的服役試驗(yàn)實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)行的服役試驗(yàn)壓力容器的爆破試驗(yàn)壓力容器的爆破試驗(yàn)間間接接法法用碳當(dāng)量推測(cè)焊接性用碳當(dāng)量推測(cè)焊接性裂紋敏感指數(shù)及臨界應(yīng)裂紋敏感指數(shù)及臨界應(yīng)力為判據(jù)力為判據(jù)連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖斷口分析及相組織分析斷口分析及相組織分析焊接熱影響區(qū)最高硬度焊接熱影響區(qū)最高硬度焊縫及接頭常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)焊

10、縫及接頭常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)焊縫及接頭的低溫脆性試驗(yàn)焊縫及接頭的低溫脆性試驗(yàn)焊縫及接頭的斷裂韌性試驗(yàn)焊縫及接頭的斷裂韌性試驗(yàn)焊縫及接頭高溫性能試驗(yàn)焊縫及接頭高溫性能試驗(yàn)焊縫及接頭耐蝕性、耐磨性及焊縫及接頭耐蝕性、耐磨性及應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)n一、一、 金屬材料焊接性間接分析與評(píng)定方法金屬材料焊接性間接分析與評(píng)定方法1 1碳當(dāng)量法碳當(dāng)量法2 2焊接冷裂紋敏感指數(shù)法焊接冷裂紋敏感指數(shù)法3 3利用金屬材料的物理性能分析利用金屬材料的物理性能分析4 4利用金屬材料的化學(xué)性能分析利用金屬材料的化學(xué)性能分析5 5利用合金相圖或利用合金相圖或SHCCTSHCCT（CCTCCT）圖分析）圖分析n1 1

11、碳當(dāng)量法碳當(dāng)量法在鋼材所含有的各種元素中，碳對(duì)冷裂敏感性在鋼材所含有的各種元素中，碳對(duì)冷裂敏感性的影響最顯著，因此的影響最顯著，因此將鋼中各種元素都按相當(dāng)將鋼中各種元素都按相當(dāng)于若干含碳量折合并疊加起來(lái)于若干含碳量折合并疊加起來(lái)即為即為“碳當(dāng)量碳當(dāng)量”，并以此來(lái)判斷鋼材的淬硬傾向和冷裂敏感性，并以此來(lái)判斷鋼材的淬硬傾向和冷裂敏感性，進(jìn)而推斷鋼材的焊接性。進(jìn)而推斷鋼材的焊接性。目前應(yīng)用的碳當(dāng)量計(jì)算公式：國(guó)際焊接學(xué)會(huì)目前應(yīng)用的碳當(dāng)量計(jì)算公式：國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIWIIW）推薦的）推薦的CECE、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JISJIS）規(guī)定）規(guī)定和美國(guó)焊接學(xué)會(huì)推薦的和美國(guó)焊接學(xué)會(huì)推薦的 CeqCe

12、q。表表1-4 碳當(dāng)量計(jì)算公式和應(yīng)用范圍碳當(dāng)量計(jì)算公式和應(yīng)用范圍碳當(dāng)量計(jì)算公式碳當(dāng)量計(jì)算公式適用范圍適用范圍國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦）推薦CE=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15 (%) （取成分的上限取成分的上限）中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼wc0.18% b=500900Mpa日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定）規(guī)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）調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼 b =5001000MPa化學(xué)成分化

13、學(xué)成分wc0.20%、wsi0.55%、wMn1.5%、wCu0.5%、wNi2.5%、wCr1.25%、wMo0.7%、wV0.1%、wB0.006%美國(guó)焊接學(xué)會(huì)（美國(guó)焊接學(xué)會(huì)（AWS）推薦）推薦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）碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼碳鋼和低合金高強(qiáng)鋼 化學(xué)成分化學(xué)成分wc0.6%、wMn1.6%、wNi3.3%、wCr1.0%、wMo0.6%、wCu=0.5%1%、wP=0.05%0.15%n使用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（使用國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIWIIW）推薦的）推薦的CECE：對(duì)板厚：對(duì)板

14、厚小于小于20mm20mm的鋼材，的鋼材，當(dāng)當(dāng)CE0.4%CE009090 B B、008080 C C、007070 D D、0060605 5低碳鋼低碳鋼Q235Q235鋼板對(duì)接時(shí)，焊條應(yīng)選用鋼板對(duì)接時(shí)，焊條應(yīng)選用( )( )。 A A、E7015 BE7015 B、E6015 E6015 C C、E5515 DE5515 D、E4303E43036 6Q235Q235鋼鋼C0C02 2氣體保護(hù)焊時(shí)，焊絲應(yīng)選用氣體保護(hù)焊時(shí)，焊絲應(yīng)選用( )( )。 A A、H10Mn2MoA BH10Mn2MoA B、H08MnMoA H08MnMoA C C、H08CrMoVA DH08CrMoVA D、H08Mn2SiAH08Mn2SiA三、判斷題（焊工等級(jí)考試模擬題）三、判斷題（焊工等級(jí)考試模擬題）1低碳鋼的高溫組織為珠光體加鐵素體。 2碳鋼中除含有鐵、碳元素外，還有少量的鉻、鉬、硫、磷等雜質(zhì)。