材料焊接科學基礎

內容概要

　　《焊接科學基礎：材料焊接科學基礎》主要內容包括：、緒論；金屬熔焊基本原理（焊接熱過程、焊接化學冶金、焊接材料設計基礎、熔池結晶及焊縫固態(tài)相變、焊接熱影響區(qū)、焊接缺欠等）；金屬及先進工程材料焊接性（合金結構鋼、不銹鋼及耐熱鋼、輕金屬、先進陶瓷材料、金屬間化合物等材料的焊接）；以及表面熔覆與堆焊等理論基礎與實踐?！逗附涌茖W基礎：材料焊接科學基礎》結合我國當前焊接工程實際，系統(tǒng)、深入地闡述了焊接科學理論。本書在編寫上注意反映前沿焊接科技發(fā)展的成果，貫徹執(zhí)行最新的國家標準，具有新穎性和先進性。本書寫作的指導思想是，不同于高校教材，也不同于技術手冊，注意培養(yǎng)讀者分析問題與解決問題的能力，具有實用性?！　　逗附涌茖W基礎：材料焊接科學基礎》適用于焊接、材料成型及控制工程、材料加工工程、機械工程、能源及動力工程等相關專業(yè)從事焊接技術工作的科技人員閱讀，也可以作為高校師生、研究生的教材及參考書。

書籍目錄

序 前言 第1章 緒論 1.1 焊接科學的重要意義 1.2 焊接過程的物理本質 1.3 焊接科學的研究領域和發(fā)展趨勢 1.4 焊接技術的應用前景 1.4.1 不同材料焊接的應用 1.4.2 先進焊接技術的應用 第2章 焊接熱過程 2.1 焊接熱過程的特點 2.1.1 焊接熱源的種類及特點 2.1.2 焊接熱效率 2.1.3 焊接熱源的作用模式 2.1.4 高能束深熔焊的熱源模式 2.2 焊接溫度場 2.2.1 焊接熱傳導問題的數(shù)學描述 2.2.2 焊接熱過程計算的解析法 2.2.3 影響焊接溫度場的主要因素 2.3 焊接熱傳導的數(shù)值分析 2.3.1 數(shù)值分析的基本概念 2.3.2 焊接熱傳導的有限差分法計算 2.3.3 焊接熱傳導的有限單元法分析 2.4 焊接熔池形態(tài)的數(shù)值模擬 2.4.1 焊接熔池形態(tài) 2.4.2 焊接熔池流體流動與傳熱的數(shù)理描述 2.4.3 熔池流場與熱場的數(shù)值計算 2.4.4 熔池流體流動對焊接質量的影響 2.4.5 高能束焊熔池形態(tài)的特點 2.5 焊接熱過程的測試 2.5.1 熱電偶測溫法 2.5.2 紅外測溫法 2.5.3 基于視覺的熔池檢測 第3章 焊接化學冶金 3.1 焊接化學冶金的特點 3.1.1 焊接區(qū)的金屬保護 3.1.2 焊接化學冶金過程的區(qū)域性與連續(xù)性 3.1.3 焊接工藝條件對化學冶金反應的影響 3.1.4 焊接化學冶金系統(tǒng)的不平衡性 3.2 氣相對金屬的作用 3.2.1 焊接區(qū)內的氣體 3.2.2 氮對金屬的作用 3.2.3 氫對金屬的作用 3.2.4 氧對金屬的作用 3.3 焊接熔渣 3.3.1 焊接熔渣的作用 3.3.2 焊接熔渣的成分和分類 3.3.3 焊接熔渣的結構理論 3.3.4 焊接熔渣的性能 3.4 焊接熔渣對金屬的作用 3.4.1 熔渣對金屬的氧化 3.4.2 焊縫金屬的脫氧 3.4.3 焊縫金屬的脫硫、脫磷 第4章 焊接材料設計基礎 4.1 焊條設計基礎 4.1.1 焊條設計的原則和方法 4.1.2 焊條設計的步驟 4.1.3 焊條的藥皮設計 4.1.4 合金元素對焊縫性能的影響 4.1.5 鈦鈣型藥皮焊條的設計 4.1.6 低氫型藥皮焊條的設計 4.1.7 不銹鋼焊條和鑄鐵焊條的設計 4.2 焊絲設計基礎 4.2.1 實心焊絲的設計 4.2.2 藥芯焊絲的設計 4.3 焊劑設計基礎 4.3.1 焊劑的分類 4.3.2 熔煉焊劑的設計 4.3.3 非熔煉焊劑的設計 第5章 熔池凝固及固態(tài)相變 5.1 熔池凝固 5.1.1 熔池凝固的特點 5.1.2 熔池結晶的一般規(guī)律 5.1.3 熔池結晶的線速度 5.1.4 熔池結晶的形態(tài) 5.1.5 焊接接頭的化學成分不均勻性 5.2 焊縫固態(tài)相變 5.2.1 低碳鋼焊縫的固態(tài)相變 5.2.2 低合金鋼焊縫的固態(tài)相變 5.3 焊縫性能的改善 5.3.1 焊縫金屬的強化與韌化 5.3.2 改善焊縫性能的工藝措施 5.4 焊縫中的氣孔和夾雜 5.4.1 焊縫中的氣孔 5.4.2 焊縫中的夾雜 第6章 焊接熱影響區(qū) 6.1 焊接熱循環(huán) 6.1.1 焊接熱循環(huán)的參數(shù) 6.1.2 焊接熱循環(huán)主要參數(shù)的計算 6.2 焊接熱循環(huán)條件下的組織轉變 6.2.1 焊接加熱過程中的組織轉變 6.2.2 焊接冷卻過程中的組織轉變 6.2.3 影響過冷奧氏體轉變的因素 6.3 熱影響區(qū)的組織及性能 6.3.1 焊接熱影響區(qū)的組織分布 6.3.2 焊接熱影響區(qū)的熱模擬試驗 6.3.3 焊接連續(xù)冷卻轉變圖及其應用 6.3.4 焊接熱影響區(qū)的性能 第7章 焊接缺欠 7.1 焊接缺欠與焊接缺陷 7.1.1 焊接缺欠與焊接缺陷的定義 7.1.2 焊接產品的質量標準 7.1.3 焊接缺欠對接頭質量的影響 7.2 焊接缺欠的分類 7.2.1 焊接缺欠的分類方法 7.2.2 熔焊接頭的缺欠分類 7.2.3 壓焊接頭的缺欠分類 7.2.4 釬焊接頭的缺欠分類 7.3 焊接缺欠的評級與處理 7.3.1 焊接缺欠的形成原因 7.3.2 焊接缺欠的評級 7.3.3 超標缺欠的返修 第8章 焊接裂紋 8.1 焊接裂紋的特點 8.1.1 焊接裂紋的危害性 8.1.2 焊接裂紋產生的因素 8.1.3 焊接裂紋的分類及特征 8.2 焊接熱裂紋 8.2.1 熱裂紋的形成機理 8.2.2 熱裂紋的影響因素 8.2.3 熱裂紋的防止措施 8.3 焊接冷裂紋 8.3.1 冷裂紋的產生機理 8.3.2 冷裂紋的防止措施 8.4 其他裂紋  8.4.1 再熱裂紋 8.4.2 層狀撕裂 8.4.3 應力腐蝕裂紋 8.5 焊接裂紋的綜合分析 8.5.1 宏觀分析 8.5.2 微觀分析 8.5.3 斷口分析 第9章 合金結構鋼的焊接性 9.1 微合金控軋鋼的焊接 9.1.1 微合金控軋鋼的特點 9.1.2 鋼材焊接性評定中的問題 9.1.3 微合金控軋控冷鋼的焊接性分析 9.1.4 微合金鋼的焊接工藝特點 9.2 低碳調質鋼的焊接 9.2.1 低碳調質鋼的性能特點 9.2.2 低碳調質鋼焊縫的強韌性匹配 9.2.3 低碳調質鋼的焊接性分析 9.2.4 低碳調質鋼的焊接工藝特點 9.3 低合金耐熱鋼的焊接 9.3.1 低合金耐熱鋼的性能特點 9.3.2 低合金耐熱鋼的焊接性分析 9.3.3 低合金耐熱鋼的焊接工藝特點 第10章 不銹鋼及耐熱鋼的焊接冶金 10.1 不銹鋼及耐熱鋼的基本特性 10.1.1 不銹鋼及耐熱鋼的種類 10.1.2 不銹鋼及耐熱鋼的物理性能和 耐蝕性 10.1.3 不銹鋼及耐熱鋼的高溫性能 10.2 奧氏體不銹鋼的焊接 10.2.1 奧氏體不銹鋼的類型及物理冶金 10.2.2 奧氏體不銹鋼的焊接性分析 10.2.3 奧氏體不銹鋼的焊接工藝特點 10.3 鐵索體及馬氏體不銹鋼的焊接 10.3.1 鐵素體不銹鋼的焊接性分析 10.3.2 鐵素體不銹鋼的焊接工藝特點 10.3.3 馬氏體不銹鋼的焊接性分析 10.3.4 馬氏體不銹鋼的焊接工藝特點 10.4 奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼的焊接 10.4.1 奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼的類型 10.4.2 奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼的耐蝕性 10.4.3 奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼的焊接性分析 10.4.4 奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼的焊接工藝特點 第11章 輕金屬的焊接 11.1 輕金屬焊接的戰(zhàn)略意義 11.1.1 發(fā)展輕金屬結構的意義 11.1.2 輕金屬焊接的現(xiàn)狀 11.2 鋁及鋁合金的焊接 11.2.1 鋁及鋁合金的種類和性能 11.2.2 鋁及鋁合金的焊接性分析 11.2.3 鋁及鋁合金的焊接工藝特點 11.3 鎂及鎂合金的焊接 11.3.1 鎂及鎂合金分類、成分及性能 11.3.2 鎂及鎂合金的焊接性分析 11.3.3 鎂及鎂合金的焊接工藝特點 11.4 鈦及鈦合金的焊接 11.4.1 鈦及鈦合金的分類及性能 11.4.2 鈦及鈦合金的焊接性分析 11.4.3 鈦及鈦合金的焊接工藝特點 11.4.4 鈦及鈦合金的焊接實例 第12章 先進陶瓷材料的焊接 12.1 陶瓷材料的性能特點 12.1.1 結構陶瓷的性能特點 12.1.2 幾種常用的結構陶瓷 12.2 陶瓷連接的要求和存在問題 12.2.1 陶瓷與金屬連接的基本要求 12.2.2 陶瓷與金屬連接存在的問題 12.2.3 陶瓷與金屬的連接方法 12.3 陶瓷材料的焊接性分析 12.3.1 焊接應力和裂紋 12.3.2 界面反應和形成過程 12.3.3 連接界面的結合強度 12.4 陶瓷與金屬的釬焊 12.4.1 陶瓷與金屬的釬焊特點 12.4.2 陶瓷與金屬的表面金屬化法釬焊 12.4.3 陶瓷與金屬的活性金屬化法釬焊 12.5 陶瓷與金屬的擴散焊 12.5.1 陶瓷與金屬擴散焊的特點 12.5.2 擴散焊的焊接參數(shù) 12.5.3 Al2O3復合陶瓷／金屬擴散界面的特征 第13章 金屬間化合物的焊接 13.1 金屬問化合物的發(fā)展及特性 13.1.1 金屬間化合物的發(fā)展 13.1.2 金屬間化合物的基本特點 13.1.3 焊接結構中有發(fā)展前景的金屬間化合物 13.2 Ti-Al金屬間化合物的焊接 13.2.1 TiAl合金的電子束焊 13.2.2 TiAl和Ti3Al合金的擴散焊 13.2.3 TiAl異種材料的擴散焊 13.3 Ni-A1金屬間化合物的焊接 13.3.1 NiAl合金的擴散焊 13.3.2 Ni3Al金屬問化合物的熔焊 13.3.3 Ni3Al與碳鋼或不銹鋼的焊接 13.4 Fe-Al金屬間化合物的焊接 13.4.1 Fe3Al金屬間化合物的電子束焊 13.4.2 Fe3Al的填絲鎢極氬弧焊 13.4.3 Fe3Al堆焊及焊條電弧焊 13.4.4 Fe3Al金屬間化合物的擴散焊 第14章 表面熔覆與堆焊 14.1 熱噴涂與堆焊的物理化學本質 14.1.1 熱噴涂的物理基礎 14.1.2 表面熔覆的本質 14.1.3 堆焊的物理化學本質 14.2 熱噴涂與表面熔覆 14.2.1 覆層與界面的結合分析 14.2.2 覆層性能及影響因素 14.2.3 熱噴涂的工藝特點 14.2.4 激光熔覆技術 14.3 堆焊原理及特點 14.3.1 堆焊層的冶金結合 14.3.2 堆焊合金及性能 14.3.3 堆焊工藝特點 參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   鐵素體化元素對低碳調質鋼焊縫韌性有不利影響，除了Mo在很窄的含量范圍（WMo=0.3％～0.5％）有較好的作用外，其余鐵素體化元素均在強化焊縫的同時降低韌性，V、Ti、Nb的作用最明顯。奧氏體化元素中C對韌性最為不利，Mn、Ni則在相當大的含量范圍內有利于改善焊縫韌性。 2.焊接參數(shù) 這類鋼的特點是含碳量低，基體組織是強度和韌性較高的低碳馬氏體+下貝氏體，這對焊接有利。調質狀態(tài)下的鋼材，只要加熱溫度超過它的回火溫度，性能就會發(fā)生變化。焊接時由于熱的作用使熱影響區(qū)強度和韌性的下降幾乎是難以避免的。因此，低碳調質鋼焊接時要注意兩個基本問題： ①要求馬氏體轉變時的冷卻速度不能太快，使馬氏體有“自回火”作用，以防止冷裂紋的產生。 ②要求在800～500℃之問的冷卻速度大于產生脆性混合組織的臨界速度。 這兩個問題是制定低碳調質鋼焊接參數(shù)的主要依據(jù)。此外，在選擇焊接材料和確定焊接參數(shù)時，應考慮焊縫及熱影響區(qū)組織狀態(tài)對焊接接頭強韌性的影響。 不預熱條件下焊接低碳調質鋼，焊接工藝對熱影響區(qū)組織性能影響很大，其中控制焊接熱輸入是保證焊接質量的關鍵，應給予足夠的重視。 （1）焊接熱輸入的確定熱輸入增大使熱影響區(qū)晶粒粗化，同時也促使形成上貝氏體，甚至形成M-A組元，使韌性降低。當熱輸入過小時，熱影響區(qū)的淬硬性明顯增強，也使韌性下降。焊接熱輸入的確定以抗裂性和對熱影響區(qū)韌性要求為依據(jù)。從防止冷裂紋出發(fā)，要求冷卻速度慢為佳；但對防止脆化來說，要求冷卻速度快些較好，因此應兼顧兩者的冷卻速度范圍。這個范圍的下限取決于不產生冷裂紋，上限取決于熱影響區(qū)不出現(xiàn)脆性組織。所選的焊接熱輸入應保證熱影響區(qū)的冷卻速度剛好在該區(qū)域內。 對于低碳調質鋼，一般認為Wc=0.18％是形成低碳馬氏體的界限，Wc>0.18％時將出現(xiàn)高碳馬氏體，對韌性不利。因此，Wc>0.18％時不應提高冷卻速度，Wc

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