熔焊過程控制與焊接工藝

前言

　　當(dāng)前，高等職業(yè)教育改革方興未艾，各院校積極貫徹落實(shí)教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》（教高[2006]16號文）和教育部、財(cái)政部《關(guān)于實(shí)施國家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)計(jì)劃，加快高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的意見》（教高[2006]14號文）文件精神，探索“工學(xué)結(jié)合”的改革發(fā)展之路，取得了很多很好的教學(xué)成果?！　〗逃扛叩葘W(xué)校高職高專材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工程材料與成形工藝分委員會(huì)，主要負(fù)責(zé)工程材料及成形工藝類專業(yè)與課程改革建設(shè)的指導(dǎo)工作。分教指委組織編寫了《高職高專工程材料與成形工藝類專業(yè)教學(xué)規(guī)范（試行）》，并已由中南大學(xué)出版社正式出版，向全國推廣發(fā)行，它是對高職院校教學(xué)改革的階段性探索和成果的總結(jié)，對開辦相關(guān)專業(yè)的院校有較好的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。為了適應(yīng)工程材料與成形工藝類專業(yè)教學(xué)改革的新形勢，分教指委還積極開展了工程材料與成形工藝類專業(yè)高職高專規(guī)劃教材的建設(shè)工作，并成立了高職高專工程材料與成形工藝類專業(yè)規(guī)劃教材編審委員會(huì)，編審委員會(huì)由教指委委員、分指委專家、企業(yè)專家及教學(xué)名師組成。教指委及規(guī)劃教材編審委員會(huì)在長沙中南大學(xué)召開了教材建設(shè)研討會(huì)，會(huì)上討論了焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)、金屬材料熱處理專業(yè)、材料成形與控制技術(shù)專業(yè)（鑄造方向、鍛壓方向、鑄熱復(fù)合）以及工程材料與成形工藝基礎(chǔ)等一系列教材的編寫大綱，統(tǒng)一了整套書的編寫思路、定位、特色、編寫模式、體例等?！　v經(jīng)幾年的努力，這套教材終于與讀者見面了，它凝結(jié)了全體編寫者與組織者的心血，體現(xiàn)了廣大編寫者對教育部“質(zhì)量工程”精神的深刻體會(huì)和對當(dāng)代高等職業(yè)教育改革精神及規(guī)律的準(zhǔn)確把握?！　”咎捉滩捏w系完整、內(nèi)容豐富。歸納起來，有如下特色：①根據(jù)教育部高等學(xué)校高職高專材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工程材料與成形工藝類專業(yè)制定的教學(xué)規(guī)劃和課程標(biāo)準(zhǔn)組織編寫；②統(tǒng)一規(guī)劃，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，體現(xiàn)科學(xué)性、創(chuàng)新性、應(yīng)用性；③貫徹以工作過程和行動(dòng)為導(dǎo)向，工學(xué)結(jié)合的教育理念；④以專業(yè)技能培養(yǎng)為主線，構(gòu)建專業(yè)知識與職業(yè)資格認(rèn)證、社會(huì)能力、方法能力培養(yǎng)相結(jié)合的課程體系；⑤注重創(chuàng)新，反映工程材料與成形工藝領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法和新標(biāo)準(zhǔn)；⑥教材體系立體化，提供電子課件、電子教案、教學(xué)與學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué)大綱、考試大綱、題庫、案例素材等教學(xué)資源平臺。

內(nèi)容概要

本書是教育部高職高專材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工程材料與成形工藝類專業(yè)規(guī)劃教材。    本書系統(tǒng)講述了金屬熔焊時(shí)的溫度、化學(xué)成分、組織及性能變化的規(guī)律和特點(diǎn)，常用焊接材料的組成、性能及選用，常見焊接缺陷的產(chǎn)生原因、影響因素和防止措施，金屬的焊接性試驗(yàn)方法及常用金屬材料的焊接工藝等內(nèi)容。全書共分十三個(gè)模塊，包括焊接化學(xué)冶金基礎(chǔ)、焊接凝固冶金基礎(chǔ)、焊接熱影響區(qū)、焊接缺陷、焊接材料、金屬焊接性及其試驗(yàn)方法、碳鋼的焊接、低合金鋼的焊接、不銹鋼的焊接、耐熱鋼的焊接、異種鋼的焊接、鑄鐵的焊接、常用有色金屬的焊接。    本書在編寫中，力求體現(xiàn)“以就業(yè)為導(dǎo)向，突出職業(yè)能力培養(yǎng)”的精神，以突出應(yīng)用性、實(shí)踐性為原則重組課程結(jié)構(gòu)，教材內(nèi)容與國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)技能鑒定及職業(yè)崗位有機(jī)銜接，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合，以滿足“教學(xué)做合一”的教學(xué)需要。本教材內(nèi)容簡明扼要、條理清晰、層次分明、圖文并茂、通俗易懂。為利于職業(yè)技能鑒定，每個(gè)模塊后均附有相應(yīng)的綜合訓(xùn)練。    本書可作為高職高專焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)教材和各類成人教育焊接專業(yè)教材或培訓(xùn)用書，還可供從事焊接工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

緒論  0.1  焊接的實(shí)質(zhì)  0.2  焊接的分類  0.3  熔焊的一般過程及焊接接頭構(gòu)成  0.4  課程的主要內(nèi)容及能力目標(biāo)  0.5  對學(xué)習(xí)本課程的建議  [綜合訓(xùn)練]模塊一  焊接化學(xué)冶金基礎(chǔ)  1.1  焊接化學(xué)冶金的特殊性    1.1.1  焊接區(qū)金屬的保護(hù)    1.1.2  焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)  1.2  焊接區(qū)內(nèi)的氣體和焊接熔渣    1.2.1  焊接區(qū)內(nèi)的氣體    1.2.2  焊接熔渣  1.3  焊接區(qū)氣體、熔渣與焊縫金屬的作用    1.3.1  氮對焊縫金屬的作用    1.3.2  氫對焊縫金屬的作用    1.3.3  氧對焊縫金屬的作用    1.3.4  焊縫中硫和磷的控制  1.4  焊縫金屬的合金化  [綜合訓(xùn)練]模塊二  焊接凝固冶金基礎(chǔ)  2.1  焊接熱過程    2.1.1  焊接熱過程的特點(diǎn)及對焊接質(zhì)量的影響    2.1.2  焊接熱源及傳熱方式    2.1.3  焊接溫度場    2.1.4  焊接熱循環(huán)  2.2  焊縫金屬的構(gòu)成    2.2.1  焊條(焊絲)的加熱與熔化    2.2.2  母材的熔化與熔池的形成    2.2.3  焊縫金屬的熔合比  2.3  焊縫金屬的凝固    2.3.1  焊接熔池凝固的特點(diǎn)    2.3.2  熔池的凝固(一次結(jié)晶)    2.3.3  熔池金屬的固態(tài)相變(二次結(jié)晶)    2.3.4  焊縫金屬的偏析  2.4  焊縫的組織與性能    2.4.1  低碳鋼焊縫的固態(tài)相變組織與性能    2.4.2  低合金鋼焊縫的固態(tài)相變組織與性能    2.4.3  焊縫組織與性能的改善  [綜合訓(xùn)練]模塊三  焊接熱影響區(qū)  3.1  焊接熔合區(qū)    3.1.1  熔合區(qū)的構(gòu)成    3.1.2  熔合區(qū)的特征  3.2  焊接熱影響區(qū)的形成及固態(tài)相變    3.2.1  焊接熱影響區(qū)的形成    3.2.2  焊接熱影響區(qū)固態(tài)相變特點(diǎn)  3.3  焊接熱影響區(qū)的組織和性能    3.3.1  焊接熱影響區(qū)的組織    3.3.2  焊接熱影響區(qū)的性能    3.3.3  改善焊接熱影響區(qū)性能的途徑  [綜合訓(xùn)練]模塊四  焊接缺陷  4.1  焊接缺陷的種類、特征及危害    4.1.1  焊接缺陷的種類    4.1.2  常見焊接缺陷的特征及危害  4.2  焊縫中的氣孔    4.2.1  形成氣孔的氣體    4.2.2  氣孔的類型及產(chǎn)生原因    4.2.3  焊縫中氣孔的形成過程    4.2.4  影響氣孔形成的因素及防止措施  4.3  焊縫中的夾雜    4.3.1  夾雜的種類及危害    4.3.2  焊縫中夾雜物的防止措施  4.4  焊接熱裂紋    4.4.1  結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的原因    4.4.2  影響結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的因素  ……模塊五  焊接材料模塊六  金屬焊接性及其試驗(yàn)方法模塊七  碳鋼的焊接模塊八  低合金鋼的焊接模塊九  不銹鋼的焊接模塊十  耐熱鋼的焊接模塊十一  異種鋼的焊接模塊十二  鑄鐵的焊接模塊十三  常用有色金屬的焊接參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　?。?）氫在焊縫中的溶解。在焊接過程中，氫往往因?yàn)楹附硬牧?、焊件表面的雜質(zhì)等被帶入焊接區(qū)，并在高溫下溶人焊接熔池中。氫在金屬中的溶解度隨溫度的變化很大，在液態(tài)鐵中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固態(tài)鐵。這樣，在熔池冷凝過程中，凝固點(diǎn)氫的溶解度會(huì)發(fā)生突變，由于熔池的體積小，冷卻速度快，因溶解度下降而過飽和的氫就會(huì)來不及逸出而存在于焊縫中?！　。?）氫在焊縫金屬中的擴(kuò)散。焊縫中過飽和的氫處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在濃度差的作用下會(huì)自動(dòng)地向周圍熱影響區(qū)和大氣中擴(kuò)散。這種擴(kuò)散速度與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度很高時(shí)，氫的擴(kuò)散速度很快而從焊縫金屬中逸出；當(dāng)溫度很低時(shí)，氫的擴(kuò)散速度很慢，不會(huì)產(chǎn)生聚集，這兩種情況都不會(huì)產(chǎn)生裂紋。只有在一定的溫度范圍內(nèi)，氫來不及擴(kuò)散逸出且又在焊縫金屬中聚集，才會(huì)形成冷裂紋?！　。?）焊縫金屬結(jié)晶過程中氫的溶解與擴(kuò)散。在焊接低碳低合金鋼時(shí)，焊縫與母材的成分并不完全相同，為了防止焊縫產(chǎn)生焊接缺陷，?？刂坪缚p金屬的含碳量低于母材。由于焊縫的含碳量低于母材，因此焊縫在較高溫度時(shí)先于母材發(fā)生相變，即由奧氏體分解為鐵素體、珠光體、貝氏體以及低碳馬氏體等（根據(jù)焊縫化學(xué)成分和冷卻速度而定）。此時(shí)，母材熱影響區(qū)因含碳量較高，發(fā)生相變滯后，仍為奧氏體。焊縫進(jìn)行奧氏體分解時(shí)，氫的溶解度突降，擴(kuò)散速度突升，過多的氫必然通過熔合線向尚未轉(zhuǎn)變的熱影響區(qū)擴(kuò)散。氫擴(kuò)散到母材后，由于奧氏體溶解度大而擴(kuò)散速度低，在快冷時(shí)就不可能繼續(xù)向母材內(nèi)部擴(kuò)散，而聚集在熔合線附近形成了富氫區(qū)。隨后，此處的奧氏體向馬氏體等轉(zhuǎn)變，氫就以過飽和的形式殘留于馬氏體（或貝氏體）中，并擴(kuò)散到應(yīng)力集中或晶格缺陷處結(jié)合成分子，形成了較高的局部應(yīng)力，加上熱應(yīng)力、組織應(yīng)力的共同作用，就可能造成開裂?！　?.鋼的淬硬傾向　　焊接接頭的淬硬傾向主要取決于鋼種的化學(xué)成分，其次是焊接工藝、結(jié)構(gòu)板厚及冷卻條件等。一般來說，鋼的淬硬傾向越大，出現(xiàn)馬氏體的可能性也越大，裂紋也越容易產(chǎn)生。當(dāng)材料一定，冷卻速度不同時(shí)接頭的組織將相應(yīng)改變，冷卻速度越高，馬氏體的含量就越高，從而使裂紋率上升。這個(gè)規(guī)律對各種鋼都是適用的，只是鋼種的化學(xué)成分不同，因馬氏體的形態(tài)不同而產(chǎn)生冷裂紋的臨界馬氏體含量不同?？傊摲N的淬硬傾向決定了接頭中硬脆組織的數(shù)量，是促使冷裂紋形成的重要因素之一?！　〉遣煌瘜W(xué)成分和形態(tài)的馬氏體組織對冷裂紋的敏感性不同。如果出現(xiàn)的是板條狀低碳馬氏體，則因M1較高，轉(zhuǎn)變后有自回火過程使其既有較高的強(qiáng)度又有足夠的韌性，從而抗裂性能優(yōu)于碳含量高的片狀孿晶馬氏體。

圖書封面

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