焊接課件-第一章焊接與切割基礎(chǔ)知識(shí)

第一章焊接與切割基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)焊接與切割概述（了解）第二節(jié)金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí)（了解）第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)（了解）第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)（掌握）第一節(jié)焊接與切割概述（了解）一、焊接與切割的基本原理及分類（一）基本原理焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者兼用，使焊件達(dá)到原子間結(jié)合并形成永久接頭的工藝過(guò)程。世界每年鋼材消耗量的50%都有焊接工序的參與，在現(xiàn)代制造工業(yè)中，廣泛應(yīng)用于金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。例如橋梁、船體、車廂、容器等，都可采用焊接而成。第一節(jié)焊接與切割概述（二）焊接方法的分類（熟悉）

焊接可分為三大類：熔化焊、壓力焊、釬焊。

第一節(jié)焊接與切割概述熔化焊：將要焊接的工件局部加熱至融化，冷凝后形成焊縫而使構(gòu)件連接在一起的加工方法。包括電弧焊、氣焊、電渣焊、電子束焊、激光焊等。熔焊是廣泛采用的焊接方法，大多數(shù)的低碳鋼、合金鋼都采用熔焊方法焊接。特種熔焊還可以焊接陶瓷、玻璃等非金屬。第一節(jié)焊接與切割概述手工電弧焊氣焊第一節(jié)焊接與切割概述壓力焊：焊接過(guò)程中必須要施加壓力，可能加熱也可能不加熱才能完成的焊接。其加熱的主要目的是為使金屬軟化，靠施加壓力使金屬塑變,讓原子接近到相互穩(wěn)固吸引的距離，這一點(diǎn)與熔焊時(shí)的加熱有本質(zhì)的不同。包括電阻焊、摩擦焊、超聲波焊、冷壓焊、爆炸焊、擴(kuò)散焊、磁力焊。其特點(diǎn)是焊接變形小、裂紋少、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。電阻點(diǎn)焊機(jī)

超聲波焊機(jī)電阻對(duì)焊機(jī)第一節(jié)焊接與切割概述釬焊：將熔點(diǎn)比被焊金屬低的釬料加熱至融化，但加熱溫度低于母材的熔點(diǎn)，用融化的釬料填充焊縫、潤(rùn)濕母材并與母材相互擴(kuò)散形成一體的焊接方法。釬焊分兩大類：硬釬焊和軟釬焊。第一節(jié)焊接與切割概述硬釬焊的加熱溫度大于450度，抗拉強(qiáng)度大于200MPa，經(jīng)常用銀基、銅基釬料，適于工作應(yīng)力大，環(huán)境溫度高的場(chǎng)合，比如硬質(zhì)合金車刀、地質(zhì)鉆頭的焊接。軟釬焊的加熱溫度小于450度，抗拉強(qiáng)度小于70MPa

適于應(yīng)力小，工作溫度低的環(huán)境。比如電路的錫基釬焊。第一節(jié)焊接與切割概述（三）切割的方法和分類（熟悉）按照金屬切割過(guò)程中加熱方法的不同大致可以把切割方法分為火焰切割、電弧切割和冷切割三類。第一節(jié)焊接與切割概述1、火焰切割是鋼板粗加工的一種常用方式?；鹧媲懈钍亲罾系臒崆懈罘绞?，其切割金屬厚度從1毫米到1米，但是當(dāng)您需要切割的絕大多數(shù)低碳鋼鋼板厚度在20毫米以下時(shí)，應(yīng)采用其他切割方式?；鹧媲懈钍抢醚趸F燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的高溫來(lái)切割碳鋼，火焰割炬的設(shè)計(jì)為燃燒氧化鐵提供了充分的氧氣，以保證獲得良好的切割效果?；鹧媲懈钤O(shè)備的成本低并且是切割厚金屬板唯一經(jīng)濟(jì)有效的手段，但是在薄板切割方面有其不足之處。與等離子比較起來(lái)，火焰切割的熱影響區(qū)要大許多,熱變形比較大。為了切割準(zhǔn)確有效，操作人員需要擁有高超技術(shù)才能在切割過(guò)程中及時(shí)回避金屬板的熱變形。第一節(jié)焊接與切割概述（1）氣割用氧-乙炔火焰產(chǎn)生的熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧流，使金屬劇烈氧化并放出熱量，利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉，而實(shí)現(xiàn)切割的方法。第一節(jié)焊接與切割概述（2）液化石油氣切割液化石油氣切割的原理與氣割相同。不同的是液化石油氣的燃燒特性與乙炔氣不同，所使用的割炬也有所不同：它擴(kuò)大了低壓氧噴嘴孔徑及燃料混合氣噴口截面，還擴(kuò)大了對(duì)吸管圓柱部分孔徑。第一節(jié)焊接與切割概述（3）氫氧源切割利用水電解氫氧發(fā)生器，用直流電將水電解成氫氣和氧氣，其氣體比例恰好完全燃燒，溫度可達(dá)2800～3000℃，可以用于火焰加熱。第一節(jié)焊接與切割概述（4）氧熔劑切割氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其它熔劑，利用它們的燃燒熱和廢渣作用實(shí)現(xiàn)氣割的方法為氧熔劑切割。第一節(jié)焊接與切割概述2．電弧切割電弧切割按生成電弧的不同可分為：

(1)等離子弧切割等離子弧切割是利用高溫高速的強(qiáng)勁的等離子射流，將被切割金屬部熔化并隨即吹除、形成狹窄的切口而完成切割的方法。

(2)碳弧氣割碳弧氣割是使用碳棒與工件之間產(chǎn)生的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹掉，實(shí)現(xiàn)切割的方法?？諝獾入x子切割機(jī)第一節(jié)焊接與切割概述3．冷切割切割后工件相對(duì)變形小的切割方法有：

(1)激光切割激光切割是利用激光束把材料穿透，并使激光束移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)切割的方法。

(2)水射流切割水射流切割是利用高壓換能泵產(chǎn)生出200～400MPa的高壓水的水束動(dòng)能，來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的切割。激光切割機(jī)水射流切割系統(tǒng)第一節(jié)焊接與切割概述二、焊接與切割的發(fā)展概況及應(yīng)用（了解）(一)焊接與切割技術(shù)的發(fā)展概況我國(guó)是最早應(yīng)用焊接技術(shù)的國(guó)家之一。沈括與《夢(mèng)溪筆談》

第一節(jié)焊接與切割概述二、焊接與切割的發(fā)展概況及應(yīng)用(一)焊接與切割技術(shù)的發(fā)展概況宋應(yīng)星與《天工開(kāi)物》第一節(jié)焊接與切割概述氣焊大約是在1892年前后出現(xiàn)，那時(shí)使用的是氫氣－氧氣混合氣體。氫氧混合氣體的燃燒溫度最高能達(dá)到2000℃左右，因此，只能焊接較薄的工件，而且使用氫氣很不安全，容易發(fā)生爆炸事故。所以，在工業(yè)上未被廣泛采用。到了1895年，發(fā)明了用電爐制造碳化鈣(俗稱電石)的方法之后，又發(fā)現(xiàn)了乙炔氣(電石與水接觸后產(chǎn)生的氣體)和氧氣混合燃燒，可以得到更高的溫度(3200℃)，在1903年，氧氣一乙炔氣火焰被運(yùn)用到金屬焊接上去，奠定了氣焊技術(shù)的基礎(chǔ)。第一節(jié)焊接與切割概述近代主要的焊接技術(shù)－電弧焊，是在電能成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之后發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)初，作為焊接設(shè)備的正式產(chǎn)品——手工電弧焊機(jī)問(wèn)世。20年代后期電阻焊和40年代后期埋弧焊、惰性氣體保護(hù)焊相繼獲得應(yīng)用，50年代CO2氣電焊、電渣焊、摩擦焊、電子束焊、超聲波焊和60年代等離子弧焊、激光焊、光束焊相繼出現(xiàn)，使焊接技術(shù)達(dá)到了新的水平。近年來(lái)，太陽(yáng)能焊機(jī)、冷壓焊機(jī)等新型焊接設(shè)備開(kāi)始研制，特別是在焊接生產(chǎn)自動(dòng)化及電子計(jì)算機(jī)在焊接切割生產(chǎn)中的應(yīng)用方面有很大發(fā)展，將會(huì)使焊接切割技術(shù)的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新階段。第一節(jié)焊接與切割概述(二)焊接與切割的應(yīng)用焊接是一種應(yīng)用范圍很廣的金屬加工方法，與其它熱加工方法相比，它具有生產(chǎn)周期短、成本低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，用材合理及能夠以小拼大等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。如造船、電站、汽車、石油、橋梁、礦山機(jī)械等行業(yè)中，焊接已成為不可缺少的加工手段。在世界主要的工業(yè)國(guó)家里每年鋼產(chǎn)量的45％左右要用于生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)。第一節(jié)焊接與切割概述在制造一輛小轎車時(shí)，需要焊接5000～12000個(gè)焊點(diǎn)，一艘30萬(wàn)噸油輪要焊1000km長(zhǎng)的焊縫，一架飛機(jī)的焊點(diǎn)多達(dá)20～30萬(wàn)個(gè)。第一節(jié)焊接與切割概述此外，隨著工業(yè)的發(fā)展，被焊接的材料種類也愈來(lái)愈多，除了普通的材料外，還有如超高強(qiáng)鋼、活性金屬、難熔金屬以及各種非金屬的焊接。同時(shí)，由于各類產(chǎn)品日益向著高參數(shù)(高溫、高壓、高壽命)、大型化方向發(fā)展，焊接結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，焊接工作量越來(lái)越大，這對(duì)于焊接生產(chǎn)的質(zhì)量，效率等提出了更高的要求。同時(shí)也推動(dòng)了焊接技術(shù)的飛速發(fā)展，使它在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用更為廣闊。第一節(jié)焊接與切割概述三、學(xué)習(xí)焊接切割安全技術(shù)的必要性隨著生產(chǎn)的發(fā)展，焊接技術(shù)的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，與此同時(shí)，伴隨出現(xiàn)的各種不安全、不衛(wèi)生的因素嚴(yán)重地威脅著焊工及其它生產(chǎn)人員的安全與健康。為切實(shí)保護(hù)工人的安全與健康，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委于1999年發(fā)布的第13號(hào)主任令《特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓(xùn)考核管理辦法》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5306—85《特種作業(yè)人員安全技術(shù)考核管理規(guī)則》中都明確規(guī)定：金屬焊接(氣割)作業(yè)是特種作業(yè)，直接從事特種作業(yè)者，稱特種作業(yè)人員。特種作業(yè)人員，必須進(jìn)行與工種相適應(yīng)的、專門的安全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，并經(jīng)考核合格取得國(guó)家經(jīng)貿(mào)委統(tǒng)一制作的安全技術(shù)操作證后方準(zhǔn)獨(dú)立作業(yè)。

第一節(jié)焊接與切割概述特種作業(yè)是指容易發(fā)生人員傷亡事故，對(duì)操作者本人、他人及周圍設(shè)施的安全有重大危害的作業(yè)。特種作業(yè)人員的安全技術(shù)素質(zhì)及行為對(duì)于安全狀況是至關(guān)重要的，許多重大、特大事故就是因?yàn)檫@些作業(yè)人員的違章造成的?！秳趧?dòng)法》、《礦山安全法》、《煤炭法》等法律法規(guī)都對(duì)特種作業(yè)人員的培訓(xùn)、考核、管理提出了要求。原勞動(dòng)部曾發(fā)布了《特種作業(yè)人員安全技術(shù)培訓(xùn)考核管理規(guī)定》(勞安字[1991]31號(hào))、《礦山特種作業(yè)人員安全操作資格考核規(guī)定》(勞部發(fā)[1996]35號(hào))等規(guī)章。第一節(jié)焊接與切割概述職工在焊接切割工作過(guò)程中需要與各種易燃易爆氣體、壓力容器和電機(jī)電器接觸。焊接過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒氣體、有害粉塵、弧光輻射、高頻電磁場(chǎng)、噪聲和射線等。上述危害因素在一定條件下可能引起爆炸、火災(zāi)、燙傷、急性中毒(錳中毒)、血液疾病、電光性眼炎和皮膚病等職業(yè)病癥。此外還可能危及設(shè)備、廠房和周圍人員安全，給國(guó)家和企業(yè)帶來(lái)不應(yīng)有的損失。第一節(jié)焊接與切割概述學(xué)習(xí)焊接安全技術(shù)的目的在于使有關(guān)的管理人員、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防護(hù)的方法，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《焊接與切割安全》(GB9448—88)及各項(xiàng)有關(guān)安全操作規(guī)程，保證安全生產(chǎn)以及遇到緊急情況時(shí)能及時(shí)做出適當(dāng)?shù)奶幚?，從而保護(hù)操作者自己和周圍人員及廠房設(shè)備不遭到損害。焊接工人只有詳細(xì)地了解焊接生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)和焊接工藝、工具及操作方法，才能深刻地理解和掌握焊接安全技術(shù)的措施，嚴(yán)格地執(zhí)行安全規(guī)程和實(shí)施防護(hù)措施，從而保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生事故。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)（了解）一、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)化學(xué)元素83種金屬22種非金屬固態(tài)金屬特性：不透明、有光澤、有延展性、有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。隨著溫度升高，金屬的導(dǎo)電性降低，電阻率增大。常見(jiàn)的金屬元素有鐵、鋁、銅、鉻、鎳、鎢等。隨著溫度的升高，非金屬的電阻率減小，導(dǎo)電性提高。常見(jiàn)的非金屬元素有碳、氧、氫、氮、硫、磷等。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)一、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)我們所焊接的材料主要是金屬，尤其是鋼材，鋼材的性能不僅取決于鋼材的化學(xué)成分，而且取決于鋼材的組織，為了了解鋼材的組織及對(duì)性能的影響，我們必須先從晶體結(jié)構(gòu)講起。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(一)晶體的特點(diǎn)晶體有三個(gè)特征：

(1)晶體有整齊規(guī)則的幾何外形；

(2)晶體有固定的熔點(diǎn)，在熔化過(guò)程中，溫度始終保持不變；

(3)晶體有各向異性的特點(diǎn)。鎵,一種很容易結(jié)成大塊單晶的金屬食鹽、水結(jié)成的冰，一般的固態(tài)金屬及合金都是晶體。玻璃、松香不是晶體，而屬于非晶體。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)晶體通常呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀，就像有人特意加工出來(lái)的一樣。其內(nèi)部原子的排列十分規(guī)整嚴(yán)格，比士兵的方陣還要整齊得多。如果把晶體中任意一個(gè)原子沿某一方向平移一定距離，必能找到一個(gè)同樣的原子。而玻璃、珍珠、瀝青、塑料等非晶體，內(nèi)部原子的排列則是雜亂無(wú)章的。準(zhǔn)晶體是最近發(fā)現(xiàn)的一類新物質(zhì)，其內(nèi)部排列既不同于晶體，也不同于非晶體。

第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(二)典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)圖1—4典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)(a)體心立方晶格(b)面心立方晶格

金屬的原子按一定方式有規(guī)則地排列成一定空間幾何形狀的結(jié)晶格子，稱為晶格。金屬的晶格常見(jiàn)的有體心立方晶格和面心立方晶格，如圖1—4所示。體心立方晶格的立方體的中心和八個(gè)頂點(diǎn)各有一個(gè)鐵原子，而面心立方晶格的立方體的八個(gè)頂點(diǎn)和六個(gè)面的中心各有一個(gè)鐵原子。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)鐵屬于立方晶格，隨著溫度的變化，鐵可以由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格。這種晶格的轉(zhuǎn)變，稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。純鐵在常溫下是體心立方晶格(稱為α-Fe)；當(dāng)溫度升高到910℃時(shí)，純鐵的晶格由體心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?稱為γ-Fe)；再升溫到1390℃時(shí)，面心立方晶格又重新轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格(稱為δ-Fe)，然后一直保持到純鐵的熔化溫度。純鐵的這種特性非常重要，是鋼材所以能通過(guò)各種熱處理方法來(lái)改變其內(nèi)部組織，從而改善性能的內(nèi)在因素之一，也是焊接熱影響區(qū)中各個(gè)區(qū)域與母材相比，具有不同組織和性能的原因之一。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)二、合金的組織、結(jié)構(gòu)及鐵碳合金的基本知識(shí)(一)合金的組織由兩種或兩種以上的金屬或非金屬所組成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般通過(guò)熔合成均勻液體和凝固而得。根據(jù)組成元素的數(shù)目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。中國(guó)是世界上最早研究和生產(chǎn)合金的國(guó)家之一，在商朝(距今3000多年前)青銅(銅錫合金)工藝就已非常發(fā)達(dá)；公元前6世紀(jì)左右(春秋晚期)已鍛打(還進(jìn)行過(guò)熱處理)出鋒利的劍(鋼制品)。常見(jiàn)合金有球墨鑄鐵、錳鋼、不銹鋼、黃銅、青銅、白銅、焊錫、硬鋁、18K黃金、18K白金。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(1)固溶體固溶體是一種物質(zhì)的原子均勻地溶解在另一種物質(zhì)的晶格內(nèi)，形成單相晶體結(jié)構(gòu)。根據(jù)原子在晶格上分布的形式，固溶體可分為置換固溶體和間隙固溶體。兩種元素的原子大小差別愈大，形成固溶體后所引起的晶格扭曲程度越大。扭曲的晶格增加了金屬塑性變形的阻力，所以固溶體比純金屬硬度高、強(qiáng)度大。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)圖1—5固溶體示意圖(a)置換固溶體；(b)間隙固溶體

某一元素晶格上的原子部分地被另一元素的原子所取代，稱為置換固溶體；如果另一元素的原子擠入某元素晶格原子之間的空隙中，稱為間隙固溶體。

第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(2)化合物兩種元素的原子按一定比例相結(jié)合，具有新的晶體結(jié)構(gòu)，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的，叫化合物。通?；衔锞哂休^高的硬度，低的塑性，脆性也較大。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(3)機(jī)械混合物固溶體和化合物均為單相的合金，若合金是由兩種不同的晶體結(jié)構(gòu)彼此機(jī)械混合組成，稱為機(jī)械混合物。它往往比單一的固溶體合金有更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性；塑性和壓力加工性能則較差。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(二)鋼中常見(jiàn)的顯微組織(1)鐵素體(F)：鐵素體是少量的碳和其它合金元素固溶于α-鐵中的固溶體。α-鐵為體心立方晶格，碳原子以填隙狀態(tài)存在，合金元素以置換狀態(tài)存在。鐵素體溶解碳的能力很差，在723℃時(shí)為0．02％，室溫時(shí)僅0．006％。鐵素體的強(qiáng)度和硬度低，但塑性和韌性很好，所以含鐵素體多的鋼(如低碳鋼)就表現(xiàn)出軟而韌的性能。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(2)滲碳體(Fe3C)滲碳體是鐵與碳的化合物，分子式是Fe3C，其性能與鐵素體相反，硬而脆，隨著鋼中含碳量的增加，鋼中滲碳體的量也增多，鋼的硬度、強(qiáng)度也增加，而塑性、韌性則下降。(3)珠光體(P)珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，含碳量為0．8％左右，只有溫度低于723℃時(shí)才存在。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(4)奧氏體(A)奧氏體是碳和其它合金元素在γ-鐵中的固溶體。在一般鋼材中，只有高溫時(shí)存在。當(dāng)含有一定量擴(kuò)大γ區(qū)的合金元素時(shí)，則可能在室溫下存在，如鉻鎳奧氏體不銹鋼則在室溫時(shí)的組織為奧氏體。奧氏體為面心立方晶格，奧氏體的強(qiáng)度和硬度不高，塑性和韌性很好。奧氏體的另一特點(diǎn)是沒(méi)有磁性。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)

(5)馬氏體(M)馬氏體是碳在α-鐵中的過(guò)飽和固溶體，一般可分為低碳馬氏體和高碳馬氏體。馬氏體的體積比相同重量的奧氏體的體積大，因此，由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)體積要膨脹，局部體積膨脹后引起的內(nèi)應(yīng)力往往導(dǎo)致零件變形、開(kāi)裂。高碳淬火馬氏體具有很高的硬度和強(qiáng)度，但很脆，延展性很低，幾乎不能承受沖擊載荷。低碳回火馬氏體則具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性相結(jié)合的特點(diǎn)。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)

(6)魏氏組織魏氏組織是一種過(guò)熱組織，是由彼此交叉約60°的鐵素體針嵌入基體的顯微組織。碳鋼過(guò)熱，晶粒長(zhǎng)大后，高溫下晶粒粗大的奧氏體以一定速度冷卻時(shí)，很容易形成魏氏組織。粗大的魏氏組織使鋼材的塑性和韌性下降，使鋼變脆。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(二)鐵—碳合金平衡狀態(tài)圖鋼和鑄鐵都是鐵碳合金。含碳量低于2．11％的鐵碳合金稱為鋼，含碳量2．11％～6．67％的鐵碳合金稱為鑄鐵。為了全面了解鐵碳合金在不同含碳量和不同溫度下所處的狀態(tài)及所具有的組織結(jié)構(gòu)，可用Fe-C合金平衡狀態(tài)圖來(lái)表示這種關(guān)系，見(jiàn)下圖。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)

圖上縱座標(biāo)表示溫度，橫座標(biāo)表示鐵碳合金中碳的百分含量。例如，在橫座標(biāo)左端，含碳量為零，即為純鐵；在右端，含碳量為6．67％，全部為滲碳體(Fe3C)。Fe-C平衡狀態(tài)圖

第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)圖中ACD線為液相線，在ACD線以上的合金呈液態(tài)。這條線說(shuō)明純鐵在1535℃凝固，隨碳含量的增加，合金凝固點(diǎn)降低。C點(diǎn)合金的凝固點(diǎn)最低，為1147℃。當(dāng)含碳量大于4．3％以后，隨含碳量的增加，凝固點(diǎn)增高。AHJEF線為固相線。在AHJEF線以下的合金呈固態(tài)。在液相線和固相線之間的區(qū)域?yàn)閮上?液相和固相)共存。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)GS線表示含碳量低于0．8％的鋼在緩慢冷卻時(shí)由奧氏體開(kāi)始析出鐵素體的溫度。ECF水平線，1147℃，為共晶反應(yīng)線。液體合金緩慢冷卻至該溫度時(shí)，發(fā)生共晶反應(yīng)，生成萊氏體組織。PSK水平線，723℃，為共析反應(yīng)線，表示鐵碳合金在緩慢冷卻時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度。為了使用方便，PSK線又稱為A1線，GS線稱為A3線，ES線為Acm線。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)正點(diǎn)是碳在奧氏體中最大溶解度點(diǎn)，也是區(qū)分鋼與鑄鐵的分界點(diǎn)，其溫度為1147℃，含碳量為2．11％。S點(diǎn)為共析點(diǎn)，溫度為723℃，含碳量為0．8％。S點(diǎn)成分的鋼是共析鋼，其室溫組織全部為珠光體。S點(diǎn)左邊的鋼為亞共析鋼，室溫組織為鐵素體+珠光體；S點(diǎn)右邊的鋼為過(guò)共析鋼，其室溫組織為滲碳體+珠光體。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)C點(diǎn)為共晶點(diǎn)，溫度為1147℃，含碳量為4．3％。C點(diǎn)成分的合金為共晶鑄鐵，組織為萊氏體。含碳量在2．11％～4．3％之間的合金為亞共晶鑄鐵，組織為萊氏體+珠光體+滲碳體；含碳量在4．3％～6．67％之間的合金為過(guò)共晶鑄鐵，組織為萊氏體+滲碳體。萊氏體組織在常溫下是珠光體+滲碳體的機(jī)械混合物，其性硬而脆。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)現(xiàn)以含碳0．2％的低碳鋼為例，說(shuō)明從液態(tài)冷卻到室溫過(guò)程中的組織變化。當(dāng)液態(tài)鋼冷卻至AC線時(shí)，開(kāi)始凝固，從鋼液中生成奧氏體晶核，并不斷長(zhǎng)大；當(dāng)溫度下降到AE線時(shí)，鋼液全部凝固為奧氏體；當(dāng)溫度下降到GS(A3)線時(shí)，從奧氏體中開(kāi)始析出鐵素體晶核，并隨溫度的下降，晶核不斷長(zhǎng)大；當(dāng)溫度下降到PSK(A1)線時(shí)，剩余未經(jīng)轉(zhuǎn)變的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w；從A1下降至室溫，其組織為鐵素體+珠光體，不再變化，見(jiàn)下圖。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)Fe—C合金平衡狀態(tài)圖對(duì)于熱加工具有重要的指導(dǎo)意義，尤其對(duì)焊接，可根據(jù)狀態(tài)圖來(lái)分析焊縫及熱影響區(qū)的組織變化，選擇焊后熱處理工藝等。低碳鋼由高溫冷卻下來(lái)的組織變化示意圖

第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)三、鋼的熱處理將金屬加熱到一定溫度，并保持一定時(shí)間，然后以一定的冷卻速度冷卻到室溫，這個(gè)過(guò)程稱為熱處理。常用的熱處理工藝方法有以下幾種：(一)淬火(二)回火(三)正火(四)退火

第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(一)淬火將鋼(高碳鋼和中碳鋼等)加熱到A1(對(duì)過(guò)共析鋼)或A3(對(duì)亞共析鋼)以上30～70℃，在此溫度下保持一段時(shí)間，使鋼的組織全部變成奧氏體，然后快速冷卻(水冷或油冷)，使奧氏體來(lái)不及分解和合金元素的擴(kuò)散而形成馬氏體組織，稱為淬火。淬火后可以提高鋼的硬度及耐磨性。在焊接中碳鋼和某些合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過(guò)程中要設(shè)法防止的。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(二)回火淬火后進(jìn)行回火，可以在保持一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上恢復(fù)鋼的韌性?；鼗饻囟仍贏1以下。按回火溫度的不同可分為低溫回火(150～250℃)、中溫回火(350～450℃)、高溫回火(500～650℃)。低溫回火后得到回火馬氏體組織，硬度稍有降低，韌性有所提高。中溫回火后得到回火屈氏體組織，提高了鋼的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時(shí)也有較好的韌性。高溫回火后得到回火索氏體組織，可消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的塑性和韌性。鋼在淬火后再進(jìn)行高溫回火，這一復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)能得到韌性和強(qiáng)度最好的配合，獲得良好的綜合力學(xué)性能。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(三)正火將鋼加熱到A3或Acm以上50～70℃，保溫后，在空氣中冷卻，稱為正火。許多碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)正火后，各項(xiàng)力學(xué)性能均較好，可以細(xì)化晶粒，常用來(lái)作為最終熱處理。對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)，經(jīng)正火后，能改善焊接接頭性能，可消除粗晶組織及組織不均勻等。第二節(jié)金屬學(xué)及熱處理基本知識(shí)(四)退火將鋼加熱到A3以上或A1左右一定范圍的溫度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢而均勻地冷卻，稱為退火。退火可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除內(nèi)應(yīng)力等。焊接結(jié)構(gòu)焊接以后會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，容易導(dǎo)致產(chǎn)生延遲裂紋，因此重要的焊接結(jié)構(gòu)焊后應(yīng)該進(jìn)行消除應(yīng)力退火處理。消除應(yīng)力退火屬于低溫退火，加熱溫度在A1以下，一般采用600～650℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻。亦稱焊后熱處理。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)一、金屬材料的性能金屬材料的性能通常包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能等。(一)金屬材料的物理化學(xué)性能

1．密度物質(zhì)單位體積所具有的質(zhì)量稱為密度，用符號(hào)P表示。利用密度的概念可以幫助我們解決一系列實(shí)際問(wèn)題，如計(jì)算毛坯的重量，鑒別金屬材料等。常用金屬材料的密度如下：鑄鋼為7．8g／cm3，灰鑄鐵為7．2g／cm3，鋼為8．9g／cm3，黃銅為8．63g／cm3，鋁為2．7g／cm3。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．導(dǎo)電性金屬傳導(dǎo)電流的能力叫做導(dǎo)電性。各種金屬的導(dǎo)電性各不相同，通常銀的導(dǎo)電性最好，其次是銅和鋁。3．導(dǎo)熱性金屬傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。一般說(shuō)導(dǎo)電性好的材料，其導(dǎo)熱性也好。若某些零件在使用中需要大量吸熱或散熱時(shí)，則要用導(dǎo)熱性好的材料。如凝汽器中的冷卻水管常用導(dǎo)熱性好的銅合金制造，以提高冷卻效果。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)4．熱膨脹性金屬受熱時(shí)體積發(fā)生脹大的現(xiàn)象稱為金屬的熱膨脹。例如，被焊的工件由于受熱不均勻而產(chǎn)生不均勻的熱膨脹，就會(huì)導(dǎo)致焊件的變形和焊接應(yīng)力。衡量熱膨脹性的指標(biāo)稱為熱膨脹系數(shù)。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)5．抗氧化性金屬材料在高溫時(shí)抵抗氧化性氣氛腐蝕作用的能力稱為抗氧化性。熱力設(shè)備中的高溫部件，如鍋爐的過(guò)熱器、水冷壁管、汽輪機(jī)的汽缸、葉片等，易產(chǎn)生氧化腐蝕。一般用作過(guò)熱器管等材料的抗氧化腐蝕速度指標(biāo)控制在≤0．1mm／a。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)6．耐腐蝕性金屬材料抵抗各種介質(zhì)(大氣、酸、堿、鹽等)侵蝕的能力稱為耐腐蝕性?；?、熱力設(shè)備中許多部件是在腐蝕條件下長(zhǎng)期工作的，所以選材時(shí)必須考慮鋼材的耐腐蝕性。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(二)金屬材料的力學(xué)性能金屬材料受外部負(fù)荷時(shí)，從開(kāi)始受力直至材料破壞的全部過(guò)程中所呈現(xiàn)的力學(xué)特征，稱為力學(xué)性能。它是衡量金屬材料使用性能的重要指標(biāo)。力學(xué)性能主要包括強(qiáng)度、塑性、硬度和韌性等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)1．強(qiáng)度金屬材料的強(qiáng)度性能表示金屬材料對(duì)變形和斷裂的抗力，它用單位截面上所受的力(稱為應(yīng)力)來(lái)表示。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度等。

(1)屈服強(qiáng)度鋼材在拉伸過(guò)程中，當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值而不再增加時(shí)，其變形卻繼續(xù)增加，這個(gè)拉應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度，以σs表示。σs值越高，材料的強(qiáng)度越高。

(2)抗拉強(qiáng)度金屬材料在破壞前所承受的最大拉應(yīng)力，以σb表示。σb值越大金屬材料抵抗斷裂的能力越大，強(qiáng)度越高。強(qiáng)度的單位是MPa(兆帕)。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．塑性塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的能力。表示金屬材料塑性性能有伸長(zhǎng)率、斷面收縮率及冷彎角等。

(1)伸長(zhǎng)率金屬材料受拉力作用破斷時(shí)，伸長(zhǎng)量與原長(zhǎng)度的百分比叫做伸長(zhǎng)率，以δ表示。

式中L0——試樣的原標(biāo)定長(zhǎng)度，mm；

L1——試樣拉斷后標(biāo)距部分的長(zhǎng)度，mm。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(2)斷面收縮率金屬材料受拉力作用破斷時(shí)，拉斷處橫截面縮小的面積與原始截面積的百分比叫做斷面收縮率，以甲表示。式中F——試樣拉斷后，拉斷處橫截面面積，mm2；

F0——試樣標(biāo)距部分原始的橫截面面積，mm2。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(3)冷彎角冷彎角也叫彎曲角，一般是用長(zhǎng)條形試件，根據(jù)不同的材質(zhì)、板厚，按規(guī)定的彎曲半徑進(jìn)行彎曲，在受拉面出現(xiàn)裂紋時(shí)試件與原始平面的夾角，叫做冷彎角，以α表示。冷彎角越大，說(shuō)明金屬材料的塑性越好。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)3．沖擊韌性沖擊韌性是衡量金屬材料抵抗動(dòng)載荷或沖擊力的能力，沖擊試驗(yàn)可以測(cè)定材料在突加載荷時(shí)對(duì)缺口的敏感性。沖擊值是沖擊韌性的一個(gè)指標(biāo)，以ak表示。ak值越大說(shuō)明該材料的韌性越好。式中Ak——沖擊吸收功，J；

F——試驗(yàn)前試樣刻槽處的橫截面積，cm2；

ak——沖擊值，J／cm2。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)4．硬度金屬材料抵抗表面變形的能力。常用的硬度有布氏硬度HB、洛氏硬度HR、維氏硬度HV三種。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(三)金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指承受各種冷熱加工的能力。1．切削性能切削性是指金屬材料是否易于切削的性能。切削時(shí)，若切削刀具不易磨損，切削力較小且被切削工件的表面質(zhì)量高，則稱此材料的切削性能好。一般灰口鑄鐵具有良好的切削性，鋼的硬度在HB180～200范圍內(nèi)時(shí)具有較好的切削性能。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．鑄造性能金屬的鑄造性能主要是指金屬在液態(tài)時(shí)的流動(dòng)性以及液態(tài)金屬在凝固過(guò)程中的收縮和偏析程度。金屬的鑄造性能是保證鑄件質(zhì)量的重要性能。3．焊接性能焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成按規(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。焊接性受材料、焊接方法、構(gòu)件類型及使用要求四個(gè)因素的影響。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)焊接性評(píng)定方法有很多，其中廣泛使用的方法是碳當(dāng)量法。這種方法是基于合金元素對(duì)鋼的焊接性不同程度的影響，而把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量?？勺鳛樵u(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。碳當(dāng)量法用于對(duì)碳鋼和低合金鋼淬硬及冷裂傾向的估算。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)常用碳當(dāng)量的計(jì)算公式式中元素符號(hào)表示它們?cè)阡撝兴嫉陌俜趾浚艉繛橐环秶鷷r(shí)，取上限。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)經(jīng)驗(yàn)證明：當(dāng)CE<0．4％時(shí)，鋼材的淬硬傾向不明顯，焊接性優(yōu)良，焊接時(shí)不必預(yù)熱；當(dāng)CE＝0．4％～0．6％時(shí)，鋼材的淬硬傾向逐漸明顯，需采取適當(dāng)預(yù)熱和控制線能量等工藝措施；當(dāng)CE>0．6％時(shí)，鋼材的淬硬傾向強(qiáng)，屬于較難焊的材料，需采取較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝措施。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)二、鋼材和有色金屬的分類、編號(hào)及性能隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種不同焊接結(jié)構(gòu)的金屬材料越來(lái)越多。為了保證焊接結(jié)構(gòu)安全可靠，焊工必須掌握常用金屬材料的基本性能和焊接特性。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)

(一)鋼材的分類鋼和鐵是黑色金屬的兩大類，都是以鐵和碳為主要元素的合金。含碳量在2．11％以下的鐵碳合金稱為鋼，含碳量2．11％～6．67％的鐵碳合金稱為鑄鐵。鋼中除了鐵、碳以外還含有少量其它元素，如錳、硅、硫、磷等。錳、硅是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而加入的，稱為常存元素；硫、磷是由煉鋼原料帶入的，稱為雜質(zhì)元素。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)1．按化學(xué)成分分類

(1)碳素鋼這種鋼中除鐵以外，主要還含有碳、硅、錳、硫、磷等幾種元素，這些元素的總量一般不超過(guò)2％。按含碳量多少，碳素鋼又可分為：

1)低碳鋼含碳量小于0．25％。

2)中碳鋼含碳量為0．25％～0．60％。

3)高碳鋼含碳量大于0．60％。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(2)合金鋼這種鋼中除碳素鋼所含有的各元素外，尚還有其它一些元素，如鉻、鎳、鈦、鉬、鎢、釩、硼等。如果碳素鋼中錳的含量超過(guò)0．8％，或硅的含量超過(guò)0．5％時(shí)，這種鋼也稱為合金鋼。根據(jù)合金元素的多少，合金鋼又可分為：普通低合金鋼(普低鋼)，合金元素總含量小于5％；中合金鋼，合金元素總含量為5％～10％；高合金鋼，合金元素總含量大于10％。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)此外，合金鋼還經(jīng)常按顯微組織進(jìn)行分類，如根據(jù)正火組織的狀態(tài)，分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼，有些含合金元素較多的高合金鋼，在固態(tài)下只有鐵素體組織，不發(fā)生鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，稱為鐵素體鋼。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．按用途分類

(1)結(jié)構(gòu)鋼

(2)工具鋼

(3)特殊用途鋼如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、磁鋼等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)根據(jù)需要，鋼材的幾種分類方法可以混合使用。按照使用性能和用途綜合分類如下：第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(二)鋼材的編號(hào)

我國(guó)的鋼材編號(hào)方法是采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)和漢語(yǔ)拼音字母并用的原則。即鋼號(hào)中的化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)表示，如Si、Mn、Cr、W、Mo等，其中只有稀土元素由于含量不多但種類不少，不易全部一一標(biāo)注出來(lái)，因此用“Re”表示其總含量。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)鋼材的名稱、用途、冶煉和澆注方法等，則用漢語(yǔ)拼音字母表示，如沸騰鋼用“F”(沸)，鍋爐鋼用“g”(鍋)，容器用鋼用“R”(容)，焊接用鋼用“H”(焊)，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼用“A”，特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼用“E”等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)1．碳素鋼的編號(hào)

(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼一般結(jié)構(gòu)鋼和工程用熱軋鋼板、型鋼均屬此類。按照GB700—88的規(guī)定，鋼的牌號(hào)由代表屈服強(qiáng)度的字母、屈服強(qiáng)度值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四部分按順序組成，如Q235—A．F，Q235—B等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)符號(hào)的規(guī)定為：

Q——鋼材屈服點(diǎn)(屈服強(qiáng)度)“屈”字漢語(yǔ)拼音首位字母；

A、B、C、D——分別為質(zhì)量等級(jí)；

F——沸騰鋼；b——半鎮(zhèn)靜鋼；例如Q235，A．F的意義為：

第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)GBT00—88與GBT00—79所規(guī)定的碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、技術(shù)要求和內(nèi)容形式均有變化，新舊GB700標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照如表1—1，供參考。表1—1新舊GB700標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照GB700—88GB700—79Q195不分等級(jí)，化學(xué)成分和力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎)均須保證，但軋制薄板和盤條之類產(chǎn)品，力學(xué)性能的保證項(xiàng)目，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和使用要求，可在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中另行規(guī)定。1號(hào)鋼Q195化學(xué)成分與本標(biāo)準(zhǔn)1號(hào)鋼的乙類鋼B1同，力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎)與甲類鋼A1同(A1的冷彎試驗(yàn)是附加保證條件)。1號(hào)鋼沒(méi)有特類鋼。Q215A級(jí)

B級(jí)(做常溫沖擊試驗(yàn)，V形缺口)A2C2Q235A級(jí)(不做沖擊試驗(yàn))

B級(jí)(做常溫沖擊試驗(yàn)，V形缺口)

C級(jí)(作為重要焊接結(jié)構(gòu)用)

D級(jí)(作為重要焊接結(jié)構(gòu)用)A3(附加保證常溫沖擊試驗(yàn)，U形缺口)C3(附加保證常溫或－20℃沖擊試驗(yàn)，U形缺口)－－Q255A級(jí)

B級(jí)(做常溫沖擊試驗(yàn)，V形缺口)A4C4(附加保證沖擊試驗(yàn)，U形缺口)Q275不分等級(jí)、化學(xué)成分和力學(xué)性能均須保證C5第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)合金結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)由三部分組成：數(shù)字+化學(xué)元素符號(hào)+數(shù)字。前面的兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬(wàn)分之幾，合金元素以漢字或化學(xué)元素符號(hào)表示，合金元素后面的數(shù)字，表示合金元素的百分含量。當(dāng)元素的平均含量<1．5％時(shí)，則鋼號(hào)中只標(biāo)出元素符號(hào)而不標(biāo)注含量；其合金元素的平均含量≥1．5％、≥2．5％、≥3．5％……時(shí)，則在元素后面相應(yīng)標(biāo)出2、3、4、……如“16Mn”鋼，從鋼號(hào)可知：其平均含碳量為0．16％，平均含錳量為<1．5％。鋼中的一些特殊合金元素如V、Al、Ti、B、Re等，雖然它們的含量很低，但由于在鋼中起到很重要的作用，所以也標(biāo)注在鋼號(hào)中。如“20MnVB”鋼的大致成分為：C：0．20％，Mn<1．5％，同時(shí)含有少量的釩和硼。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)3．不銹鋼與耐熱鋼的編號(hào)化學(xué)元素符號(hào)前面的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如“9Cr17”表示平均含碳量為0．9％；“1Cr18Ni9”表示平均含碳量為0．1％，平均含鉻量18％左右，平均含鎳量9％左右。當(dāng)碳含量小于0．03％時(shí)，在鋼號(hào)前標(biāo)以“00”，如“00Cr19Ni10”鋼；當(dāng)碳含量小于0．08％時(shí)，則在鋼號(hào)前冠以“0”，如“0Cr19Ni9”鋼等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(三)鋼材的性能及焊接特點(diǎn)

1．低碳鋼的焊接特點(diǎn)低碳鋼由于含碳量低，強(qiáng)度、硬度不高，塑性好，所以應(yīng)用非常廣泛。焊接常用的低碳鋼有Q235、20號(hào)鋼、20g和20R等。

第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)

由于低碳鋼含碳量低，所以焊接性好。其焊接具有下列特點(diǎn)：(1)淬火傾向小，焊縫和近縫區(qū)不易產(chǎn)生冷裂紋?？芍圃旄黝惔笮蜆?gòu)架及受壓容器。

(2)焊前一般不需預(yù)熱，但對(duì)大厚度結(jié)構(gòu)或在寒冷地區(qū)焊接時(shí)，需將焊件預(yù)熱至100～150℃左右。

(3)鎮(zhèn)靜鋼雜質(zhì)很少，偏析很小，不易形成低熔點(diǎn)共晶，所以對(duì)熱裂紋不敏感。沸騰鋼中硫、磷等雜質(zhì)較多，產(chǎn)生熱裂紋的可能性要大些。

(4)如工藝選擇不當(dāng)，可能出現(xiàn)熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，而且溫度越高，熱影響區(qū)在高溫停留時(shí)間越長(zhǎng)，則晶粒長(zhǎng)大越嚴(yán)重。

(5)對(duì)焊接電源沒(méi)有特殊要求，可采用交、直流弧焊機(jī)進(jìn)行全位置焊接，工藝簡(jiǎn)單。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．中碳鋼的焊接特點(diǎn)中碳鋼含碳量比低碳鋼高，強(qiáng)度較高，焊接性較差。常用的有35、45、55號(hào)鋼。中碳鋼焊條電弧焊及其鑄件焊補(bǔ)的主要特點(diǎn)如下：

(1)熱影響區(qū)容易產(chǎn)生淬硬組織。含碳量越高，板厚越大，這種傾向也越大。如果焊接材料和工藝規(guī)范選用不當(dāng)，容易產(chǎn)生冷裂紋。

(2)由于基本金屬含碳量較高，所以焊縫的含碳量也較高，容易產(chǎn)生熱裂紋。

(3)由于含碳量的增高，所以對(duì)氣孔的敏感性增加。因此對(duì)焊接材料的脫氧性，基本金屬的除油除銹，焊接材料的烘干等，要求更加嚴(yán)格。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)3．高碳鋼的焊接特點(diǎn)高碳鋼由于含碳量高，焊接性能很差。其焊接有如下特點(diǎn)：

(1)導(dǎo)熱性差，焊接區(qū)和未加熱部分之間產(chǎn)生顯著的溫差，當(dāng)熔池急劇冷卻時(shí)，在焊縫中引起的內(nèi)應(yīng)力，很容易形成裂紋。

(2)對(duì)淬火更加敏感，近縫區(qū)極易形成馬氏體組織。由于組織應(yīng)力的作用，使近縫區(qū)產(chǎn)生冷裂紋。

(3)由于焊接高溫的影響，晶粒長(zhǎng)大快，碳化物容易在晶界上積聚、長(zhǎng)大，使焊縫脆弱，焊接接頭強(qiáng)度降低。

(4)高碳鋼焊接時(shí)比中碳鋼更容易產(chǎn)生熱裂紋。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)4．普通低合金鋼的焊接特點(diǎn)普通低合金高強(qiáng)度鋼(簡(jiǎn)稱普低鋼)。與碳素鋼相比，鋼中含有少量合金元素，如錳、硅、釩、鉬、鈦、鋁、鈮、銅、硼、磷、稀土等。鋼中有了一種或幾種這樣的元素后，使它具有強(qiáng)度高、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，由于加入的合金元素不多，故稱為低合金高強(qiáng)度鋼。常用的普通低合金高強(qiáng)度鋼有16Mn、16MnR、15MnVN等。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)其焊接特點(diǎn)如下：

(1)熱影響區(qū)的淬硬傾向熱影響區(qū)的淬硬傾向，是普低鋼焊接的重要特點(diǎn)之一。隨著強(qiáng)度等級(jí)的提高，熱影響區(qū)的淬硬傾向也隨著變大。為了減緩熱影響區(qū)的淬硬傾向，必須采取合理的焊接工藝規(guī)范。影響熱影響區(qū)淬硬程度的因素有：材料及結(jié)構(gòu)形式，如鋼材的種類、板厚、接頭型式及焊縫尺寸等；工藝因素，如工藝方法、焊接規(guī)范、焊口附近的起焊溫度(氣溫或預(yù)熱溫度)。焊接施工應(yīng)通過(guò)選擇合適的工藝因素，例如增大焊接電流，減小焊接速度等措施來(lái)避免熱影響區(qū)的淬硬。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(2)焊接接頭的裂紋焊接裂紋是危害性最大的焊接缺陷，冷裂紋、再熱裂紋、熱裂紋、層狀撕裂和應(yīng)力腐蝕裂紋是焊接中常見(jiàn)的幾種形態(tài)。某些鋼材淬硬傾向大，焊后冷卻過(guò)程中，由于相變產(chǎn)生很脆的馬氏體，在焊接應(yīng)力和氫的共同作用下引起開(kāi)裂，形成冷裂紋。延遲裂紋是鋼的焊接接頭冷卻到室溫后，經(jīng)一定時(shí)間(幾小時(shí)，幾天甚至幾十天)才出現(xiàn)的焊接冷裂紋，因此具有很大的危險(xiǎn)性。防止延遲裂紋可以從焊接材料的選擇及嚴(yán)格烘干、工件清理、預(yù)熱及層間保溫、焊后及時(shí)熱處理等方面進(jìn)行控制。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(四)鑄鐵的分類及焊補(bǔ)特點(diǎn)工業(yè)中常用的鑄鐵含碳量在2．5％～4．0％還含有少量的錳、硅、硫、磷等元素。按碳存在的狀態(tài)及形式的不同，分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵及球墨鑄鐵等。鑄鐵在鑄造過(guò)程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫、澆不足等缺陷和使用過(guò)程中產(chǎn)生超負(fù)荷、機(jī)械事故及自然損壞等現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點(diǎn)，采取相應(yīng)焊補(bǔ)工藝進(jìn)行修復(fù)。鑄鐵焊接很少應(yīng)用。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)鑄鐵焊補(bǔ)主要是灰鑄鐵的焊補(bǔ)。鑄鐵焊補(bǔ)特點(diǎn)：

(1)產(chǎn)生白口，使焊縫硬度升高，加工困難或加工不平，焊補(bǔ)區(qū)呈白亮的一片或一圈(指熔合區(qū))。

(2)產(chǎn)生裂縫，包括焊縫開(kāi)裂、焊件開(kāi)裂或焊縫與基本金屬剝離。由于鑄鐵的焊接性很差，因此焊接方法和焊接材料的選擇、采用正確的焊補(bǔ)工：藝尤為重要。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)焊補(bǔ)鑄鐵的方法有手弧焊、氣焊、釬焊、CO2氣體保護(hù)焊和手工電渣焊等。焊縫成分可分為鑄鐵型焊縫和非鑄鐵型焊縫，因而焊接材料可分為同質(zhì)材料和異質(zhì)材料，種類很多。根據(jù)鑄件預(yù)熱的溫度，可分為熱焊(600～700℃)、半熱焊(400℃)和冷焊。熱焊和半熱焊采用同質(zhì)焊接材料，大電流連續(xù)焊或氣焊。冷焊要用異質(zhì)焊接材料，小電流、斷續(xù)、分散焊、并采用焊后立即錘擊焊縫，消除焊接應(yīng)力等工藝措施。另外可用栽絲法防止焊縫剝離。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(五)有色金屬及合金的分類及焊接特點(diǎn)有色金屬是指鋼鐵材料以外的各種金屬材料，所以又稱非鐵材料。有色金屬及其合金具有許多獨(dú)特的性能，例如比強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、耐蝕性及導(dǎo)熱性好等。所以有色金屬材料在機(jī)電、儀表，特別是在航空、航天以及航海工業(yè)中具有重要的作用。我們?cè)诖藘H介紹常用的鋁、銅及其合金。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)1．鋁及鋁合金的分類鋁及合金可分為：

(1)純鋁：純鋁按其純度分為高純鋁、工業(yè)高純鋁和工業(yè)純鋁三類。焊接主要是工業(yè)純鋁，工業(yè)純鋁的純度為99．7％～98．8％，其牌號(hào)有L1、L2、L3、L4、L5、L6等六種。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)(2)鋁合金：往純鋁中加入合金元素就得到了鋁合金。根據(jù)鋁合金的加工工藝特性，可將它們分作形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類。形變鋁合金塑性好，適宜于壓力加工。形變鋁合金按照其性能特點(diǎn)和用途可分為防銹鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬超(LC)和鍛鋁(LD)四種。鑄造鋁合金按加入主要合金元素的不同，分為鋁硅系(AL—Si)、鋁銅系(Al—Cu)、鋁鎂系(Al—Mg)和鋁鋅系(Al—Zn)四種。焊接結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的是防銹鋁(Al—Mg或Al—Mn合金)。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)鋁及鋁合金的焊接特點(diǎn)是：

(1)表面容易氧化，生成致密的氧化膜，影響焊接。

(2)容易產(chǎn)生氣孔。

(3)容易產(chǎn)生熱裂紋。鋁及鋁合金焊接主要采用氬弧焊、氣焊、電阻焊等，其中氬弧焊(鎢極氬弧焊和熔化極氬弧焊)應(yīng)用最廣泛。鋁及鋁合金焊前應(yīng)用機(jī)械法或化學(xué)清洗法去除工件表面氧化膜。焊接時(shí)鎢極氬弧焊(TIG焊)采用交流電源，熔化極氬弧焊(MIG焊)采用直流反接，以獲得“陰極破碎”作用，清除氧化膜。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)2．銅及銅合金的分類和焊接特點(diǎn)

(1)純銅：純銅常被稱作紫銅。它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性。純銅用字母“T”(銅)表示，如T1、T2、T3等。氧的含量極低，不大于0．01％的純銅稱為無(wú)氧銅，用TU(銅無(wú))表示，如TU1、TU2等。

(2)黃銅：以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅用“H”(黃)表示如H80、H70、H68等。

(3)青銅：以前把銅與錫的合金稱作青銅，現(xiàn)在則把除了黃銅以外的銅合金稱作青銅。常用的有錫青銅、鋁青銅和鈹青銅等。青銅用“Q”(青)表示。第三節(jié)常用金屬材料的一般知識(shí)銅及銅合金的焊接特點(diǎn)是：

(1)難熔合及易變形

(2)容易產(chǎn)生熱裂紋

(3)容易產(chǎn)生氣孔銅及銅合金焊接主要采用氣焊、惰性氣體保護(hù)焊、埋弧焊、釬焊等方法。銅及銅合金導(dǎo)熱性能好，所以焊接前一般應(yīng)預(yù)熱，并采用大線能量焊接。鎢極氬弧焊采用直流正接。氣焊時(shí)，紫銅采用中性焰或弱碳化焰，黃銅則采用弱氧化焰，以防止鋅的蒸發(fā)。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)（掌握）一、焊接接頭的種類及接頭型式焊接中，由于焊件的厚度、結(jié)構(gòu)及使用條件的不同，其接頭型式及坡口形式也不同。焊接接頭型式有：對(duì)接接頭、T形接頭、角接接頭及搭接接頭等。

(一)對(duì)接接頭

兩件表面構(gòu)成大于或等于135°，小于或等于180°夾角的接頭，叫做對(duì)接接頭。在各種焊接結(jié)構(gòu)中它是采用最多的一種接頭型式。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)鋼板厚度在6mm以下，除重要結(jié)構(gòu)外，一般不開(kāi)坡口。厚度不同的鋼板對(duì)接的兩板厚度差(δ—δ1)不超過(guò)表1—2規(guī)定時(shí)，則焊縫坡口的基本形式與尺寸按較厚板的尺寸數(shù)據(jù)來(lái)選取；否則，應(yīng)在厚板上作出如圖1—8所示的單面或雙面削?。黄湎鞅￠L(zhǎng)度L≥3(δ—δ1)。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)圖1—8不同厚度板材的對(duì)接(a)單面削薄，(b)雙面削薄表1-2較薄板厚度δ1≤2～5>5～9>9～12>12允許厚度差(δ—δ1)1234第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(二)角接接頭

兩焊件端面間構(gòu)成大于30°、小于135°夾角的接頭，叫做角接接頭，見(jiàn)圖1—9。這種接頭受力狀況不太好，常用于不重要的結(jié)構(gòu)中。圖1—9角接接頭(a)I形坡口；(b)帶鈍邊單邊V形坡口第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(三)T形接頭

一件之端面與另一件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭，叫做T形接頭，見(jiàn)圖1—10。圖1—10T形接頭第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(四)搭接接頭

兩件部分重疊構(gòu)成的接頭叫搭接接頭，見(jiàn)圖1—11。圖1—11搭接接頭(a)I形坡口，(b)圓孔內(nèi)塞焊；(c)長(zhǎng)孔內(nèi)角焊第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)搭接接頭根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式和對(duì)強(qiáng)度的要求，分為不開(kāi)坡口、圓孔內(nèi)塞焊和長(zhǎng)孔內(nèi)角焊三種形式，見(jiàn)圖1—11。

I形坡口的搭接接頭，一般用于厚度12mm以下的鋼板，其重疊部分≥2(δ1+δ2)，雙面焊接。這種接頭用于不重要的結(jié)構(gòu)中。當(dāng)遇到重疊部分的面積較大時(shí)，可根據(jù)板厚及強(qiáng)度要求，分別采用不同大小和數(shù)量的圓孔內(nèi)塞焊或長(zhǎng)孔內(nèi)角焊的接頭型式。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)二、焊縫坡口的基本形式與尺寸

(一)坡口形式（P36頁(yè)表1-3）根據(jù)坡口的形狀，坡口分成I形(不開(kāi)坡口)、V形、Y形、雙Y形、U形、雙U形、單邊V形、雙單邊Y形、J形等各種坡口形式。

V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻轉(zhuǎn)焊件)，但焊后容易產(chǎn)生角變形。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)雙Y形坡口是在V形坡口的基礎(chǔ)上發(fā)展的。當(dāng)焊件厚度增大時(shí)，采用雙Y形代替V形坡口，在同樣厚度下，可減少焊縫金屬量約1/2，并且可對(duì)稱施焊，焊后的殘余變形較小。缺點(diǎn)是焊接過(guò)程中要翻轉(zhuǎn)焊件，在筒形焊件的內(nèi)部施焊，使勞動(dòng)條件變差。

U形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比V形坡口小得多，但這種坡口的加工較復(fù)雜。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(二)坡口的幾何尺寸

(1)坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。

(2)坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端面與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，見(jiàn)圖1—12。

(3)根部間隙焊前在接頭根部之間預(yù)留的空隙叫根部間隙，見(jiàn)圖1—12。其作用在于打底焊時(shí)能保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。

(4)鈍邊焊件開(kāi)坡口時(shí)，沿焊件接頭坡口根部的端面直邊部分叫鈍邊，見(jiàn)圖1—12。鈍邊的作用是防止根部燒穿。

(5)根部半徑在J形、U形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑(見(jiàn)圖1—12)。它的作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)圖1—12坡口的幾何尺寸

第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)三、焊接位置種類根據(jù)GB／T3375—94《焊接術(shù)語(yǔ)》的規(guī)定，焊接位置，即熔焊時(shí)，焊件接縫所處的空間位置，可用焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角來(lái)表示。有平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。

焊縫傾角，即焊縫軸線與水平面之間的夾角，見(jiàn)圖1—13。圖1—13焊縫傾角第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)焊縫轉(zhuǎn)角，即焊縫中心線(焊根和蓋面層中心連線)和水平參照面Y軸的夾角，見(jiàn)圖1—14。圖1—14焊縫轉(zhuǎn)角第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(1)平焊位置焊縫傾角0°，焊縫轉(zhuǎn)角90°的焊接位置，見(jiàn)圖1—15(a)。

(2)橫焊位置焊縫傾角0°，180°；焊縫轉(zhuǎn)角0°，180°的對(duì)接位置，見(jiàn)圖1—15(b)。圖1—15各種焊接位置(a)平焊(b)橫焊(c)立焊(d)仰焊(e)平角焊(f)仰角焊第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(3)立焊位置焊縫傾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置，見(jiàn)圖1—15(c)。(4)仰焊位置對(duì)接焊縫傾角0°，180°；轉(zhuǎn)角270°的焊接位置，如圖1—15(d)。此外，對(duì)于角焊位置還規(guī)定了另外兩種焊接位置。(5)平角焊位置角焊縫傾角0°，180°；轉(zhuǎn)角45°，135°的角焊位置，見(jiàn)圖1—15(e)。(6)仰角焊位置傾角0°，180°；轉(zhuǎn)角225°，315°的角焊位置，見(jiàn)圖1—15(f)。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)在平焊位置、橫焊位置、立焊位置、仰焊位置進(jìn)行的焊接分別稱為平焊、橫焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接頭處于平焊位置進(jìn)行的焊接稱為船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接，由于在管子360°的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以稱全位置焊接。當(dāng)焊件接縫置于傾斜位置(除平、橫、立、仰焊位置以外)時(shí)進(jìn)行的焊接稱為傾斜焊。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)四、焊縫形式及形狀尺寸

(一)焊縫形式焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式：

(1)根據(jù)GB／T3375—94的規(guī)定，按焊縫結(jié)合形式，分為對(duì)接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫五種：

1)對(duì)接焊縫：在焊件的坡口面間或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫，第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

2)角焊縫：沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。

3)端接焊縫：構(gòu)成端接接頭所形成的焊縫。

4)塞焊縫：兩零件相疊，其中一塊開(kāi)圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫，只在孔內(nèi)焊角焊縫者不稱塞焊。

5)槽焊縫：兩板相疊，其中一塊開(kāi)長(zhǎng)孔，在長(zhǎng)孔中焊接兩板的焊縫，只焊角焊縫者不稱槽焊。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(2)按施焊時(shí)焊縫在空間所處位置分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫及仰焊縫四種形式。(3)按焊縫斷續(xù)情況分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。

斷續(xù)焊縫又分為交錯(cuò)式和并列式兩種(圖1—16)，焊縫尺寸除注明焊腳K外，還注明斷續(xù)焊縫中每一段焊縫的長(zhǎng)度l和間距e，并以符號(hào)“Z”表示交錯(cuò)式焊縫.圖1—16斷續(xù)角焊縫(a)交錯(cuò)式(b)并列式第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(二)焊縫的形狀尺寸焊縫的形狀用一系列幾何尺寸來(lái)表示，不同形式的焊縫，其形狀參數(shù)也不一樣。

1．焊縫寬度

焊縫表面與母材的交界處叫焊趾。焊縫表面兩焊趾之間的距離叫焊縫寬度，如圖1—17。圖1—17焊縫寬度第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)2．余高

超出母材表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的最大高度叫余高，見(jiàn)圖1—18。在靜載下它有一定的加強(qiáng)作用，所以它又叫加強(qiáng)高。但在動(dòng)載或交變載荷下，它非但不起加強(qiáng)作用，反而因焊趾處應(yīng)力集中易于促使脆斷。所以余高不能低于母材但也不能過(guò)高。手弧焊時(shí)的余高值為0～3mm。圖1—18余高第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)3．熔深

在焊接接頭橫載面上，母材或前道焊縫熔化的深度叫熔深，見(jiàn)圖1—19。圖1—19熔深(a)對(duì)接接頭熔深(b)搭接接頭熔深(c)T形接頭熔深第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)4．焊縫厚度

在焊縫橫截面中，從焊縫正面到焊縫背面的距離，叫焊縫厚度，見(jiàn)圖1—20。圖1—20焊縫厚度及焊腳(a)凸形角焊縫(b)凹形角焊縫第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)焊縫計(jì)算厚度是設(shè)計(jì)焊縫時(shí)使用的焊縫厚度。對(duì)接焊縫焊透時(shí)它等于焊件的厚度；角焊縫時(shí)它等于在角焊縫橫截內(nèi)畫出的最大直角等腰三角形中，從直角的頂點(diǎn)到斜邊的垂線長(zhǎng)度，習(xí)慣上也稱喉厚，見(jiàn)圖1—20。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)5．焊腳

角焊縫的橫截面中，從一個(gè)直角面上的焊趾到另一個(gè)直角面表面的最小距離，叫做焊腳。在角焊縫的橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長(zhǎng)度叫焊腳尺寸，見(jiàn)圖1—20。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)6．焊縫成形系數(shù)圖1—21焊縫成形系數(shù)的計(jì)算

第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)熔焊時(shí)，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度(B)與焊縫計(jì)算厚度(H)的比值(ф＝B／H)，叫焊縫成形系數(shù)，見(jiàn)圖1—21。該系數(shù)值小，則表示焊縫窄而深，這樣的焊縫中容易產(chǎn)生氣孔和裂紋，所以焊縫成形系數(shù)應(yīng)該保持一定的數(shù)值，例如埋弧自動(dòng)焊的焊縫成形系數(shù)ф要大于1．3。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)7．熔合比

是指熔焊時(shí)，被熔化的母材在焊道金屬中所占的百分比。各種接頭、坡口和焊縫的形式見(jiàn)表1—3。表1—3各種坡口、接頭及焊縫形式

第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)五、焊縫符號(hào)表示法

焊縫符號(hào)一般由基本符號(hào)和指引線組成。必要時(shí)還可以加上輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)和焊縫尺寸符號(hào)等。

(一)符號(hào)根據(jù)GB324—88《焊縫符號(hào)表示法》的規(guī)定，焊縫符號(hào)可以分為以下幾種：

(1)基本符號(hào)

基本符號(hào)是表示焊縫橫截面形狀的符號(hào)，見(jiàn)表1—4。表1—4基本符號(hào)注：1)不完全熔化的卷邊焊縫用I形焊縫符號(hào)來(lái)表示，并加注焊縫有效厚度S。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(2)輔助符號(hào)

輔助符號(hào)是表示焊縫表面形狀特征的符號(hào)，見(jiàn)表1—5。應(yīng)用示例見(jiàn)表1—6。表1—5輔助符號(hào)表1—6輔助符號(hào)的應(yīng)用示例第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)

(3)補(bǔ)充符號(hào)

補(bǔ)充符號(hào)是為了補(bǔ)充說(shuō)明焊縫的某些特征而采用的符號(hào)，見(jiàn)表1—7。應(yīng)用示例見(jiàn)表1—8。表1—7補(bǔ)充符號(hào)表1—8補(bǔ)充符號(hào)應(yīng)用示例第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(二)符號(hào)在圖紙上的位置

1．基本要求完整的焊縫表示方法除了上述基本符號(hào)、輔助符號(hào)、補(bǔ)充符號(hào)以外，還包括指引線、焊縫尺寸符號(hào)及數(shù)據(jù)。

指引線一般由帶有箭頭的指引線(簡(jiǎn)稱箭頭線)和兩條基準(zhǔn)線(一條為實(shí)線，另一條為虛線)兩部分組成。如圖1—22所示。圖1—22指引線第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)2．箭頭線和接頭的關(guān)系圖1—23和圖1—24給出的示例說(shuō)明下列術(shù)語(yǔ)的含義：圖1—23帶單角焊縫的T型接頭(a)焊縫在箭頭側(cè)(b)焊縫在非箭頭側(cè)第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)圖1—24雙角焊縫的十字接頭a．接頭的箭頭側(cè)；b．接頭的非箭頭側(cè)第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)3．箭頭線的位置箭頭線相對(duì)焊縫的位置一般沒(méi)有特殊要求，見(jiàn)圖1—25(a)、(b)。但是在標(biāo)注單邊V、單邊Y、J形焊縫時(shí)，箭頭線應(yīng)指向帶有坡口一側(cè)的工件，見(jiàn)圖1—25(c)、(d)。必要時(shí)，允許箭頭線彎折一次，如圖1—26。圖1—25箭頭線的位置第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)圖1—26彎折的箭頭線4．基準(zhǔn)線的位置

基準(zhǔn)線的虛線可以畫在基準(zhǔn)線的實(shí)線下側(cè)或上側(cè)?；鶞?zhǔn)線一般應(yīng)與圖樣的底邊相平行，但在特殊條件下亦可與底邊相垂直。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)5．基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置見(jiàn)圖1—27(a)、(b)、(c)、(d)；標(biāo)注對(duì)稱焊縫及雙面焊縫時(shí)，不加虛線。圖1—27基本符號(hào)相對(duì)基準(zhǔn)線的位置第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(三)焊縫尺寸符號(hào)及其標(biāo)注位置

(1)焊縫尺寸符號(hào)，見(jiàn)表1—9。表1—9焊縫尺寸符號(hào)第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(2)焊縫尺寸符號(hào)及數(shù)據(jù)的標(biāo)注原則，如圖1—28：

1)焊縫橫截面上的尺寸標(biāo)在基本符號(hào)的左側(cè)；

2)焊縫長(zhǎng)度方向尺寸標(biāo)在基本符號(hào)的右側(cè)；圖1—28焊縫尺寸的標(biāo)注原則第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)3)坡口角度、坡口面角度、根部間隙等尺寸標(biāo)在基本符號(hào)的上側(cè)或下側(cè)；4)相同焊縫數(shù)量符號(hào)標(biāo)在尾部；5)當(dāng)需要標(biāo)注的尺寸數(shù)據(jù)較多又不易分辯時(shí)，可在數(shù)據(jù)前面增加相應(yīng)的尺寸符號(hào)。當(dāng)箭頭線方向變化時(shí)，上述原則不變。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(3)關(guān)于尺寸符號(hào)的說(shuō)明

1)在基本符號(hào)的右側(cè)無(wú)任何標(biāo)注且又無(wú)其他說(shuō)明時(shí)，表示焊縫在工件的整個(gè)長(zhǎng)度上是連續(xù)的。

2)在基本符號(hào)在左側(cè)無(wú)任何標(biāo)注且又無(wú)其他說(shuō)明時(shí)，表示對(duì)接焊縫要完全焊透。

3)塞焊縫、槽焊縫帶有斜邊時(shí)，應(yīng)該標(biāo)注孔底部的尺寸。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)六、焊接工藝參數(shù)及其對(duì)焊縫形狀的影響

焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的各項(xiàng)參數(shù)(例如焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等)的總稱叫焊接工藝參數(shù)。所謂線能量是指熔焊時(shí)，由焊接熱源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的能量焦?fàn)枺迕谆蚪範(fàn)枺撩?J／cm或J／mm)，亦稱熱輸入。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)線能量的計(jì)算公式為：

式中Q——線能量，J／cm或J／

I——焊接電流，A；

U——電弧電壓，V；

V——焊接速度，cm／s或mm／s。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)例：某焊接性試驗(yàn)的焊接工藝參數(shù)如下：焊條直徑4mm，焊接電流180A，電弧電壓24V，焊接速度150mm／min。試計(jì)算其線能量。解：線能量答：該試驗(yàn)的線能量為1728J／mm。第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)(一)焊接電流

當(dāng)其它條件不變時(shí)，增加焊接電流，則焊縫厚度和余高都增加，而焊縫寬度則幾乎保持不變(或略有增加)，見(jiàn)圖1—29，這是埋弧自動(dòng)焊時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖1—29焊接電流對(duì)焊縫形狀的影響H—焊縫厚度B—焊縫寬度d—余高I—焊接電流第四節(jié)焊接工藝基礎(chǔ)知識(shí)分析這些現(xiàn)象的原因是：(1)焊接電流增加時(shí)，電弧的熱量增加，因此熔池體積和弧坑深度都隨電流而增加，所以冷卻下來(lái)后，焊縫厚度就增加。(2)焊接電流增加時(shí)，焊絲的熔化量也增加，因此焊縫的余高也隨之增加。如果采用不填絲的鎢極氬弧焊，則余高就不會(huì)增加。(3)焊接電流增加時(shí)，一方面是電弧截面略有增加，導(dǎo)致熔寬增加；另一方面是