材料成型原理与工艺之焊接部分总结.ppt

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1、Chapter1焊接成形概述第一篇连接成形理论基础本章讲授目的3、了解焊接熔池特征、焊接热循环的主要参数2、掌握焊接接头的组织与性能（焊缝、热影响区）1、掌握焊接相关的概念：焊接、熔焊、压焊、钎焊、HAZ、焊接温度场、焊接电弧、联生结晶、焊接热循环1一、焊接定义第1节焊接定义、分类和应用通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合而形成永久性连接的一种方法。r0物理本质：使两个独立的工件实现了原子间结合。只有当被连接金属原子间的距离接近rA(≈0.3~0.5nm)时，金属键才能起作用，这时金属原子之间的结合力最大。原子

2、间作用力与距离关系1—斥力；2—引力；3—合力如何使金属原子间的距离接近rA?使金属表面紧密接触的几种措施：（1）对被焊接金属施加压力或不断地摩擦，破坏接触表面的氧化膜，使结合处紧密接触。（2）将金属加热熔化或到塑性状态，增加原子的振动能，施加压力破坏接触面的氧化膜，促进扩散和结晶过程的进行。（3）通过液态中间材料，如粘结剂或低熔点金属，将两个固态金属连接在一起。焊接方法分类压　焊摩擦焊超声波焊爆炸焊扩散焊高频焊钎焊及封粘软钎焊硬钎焊封接粘接熔焊电弧焊电渣焊等离子弧焊电子束焊激光焊手弧焊气体保护焊埋弧焊电阻焊一、熔焊原理手工电弧焊熔焊：通过局部加

3、热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。11、熔焊本质及特点：熔焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。熔焊三要素热源能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。熔池的保护可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。填充金属保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝

4、。两种接线方法：在使用直流电焊机焊接时，电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异。直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）直流反接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）阴极雾化焊接过程涉及：加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变直至形成焊接接头。归纳为三个相互交错联系的局部过程：保护目的:使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。熔池的保护焊接接头主要由焊缝（weldmetal）、热影响区（heataffectedzone/HAZ）、熔合

5、区（fusionzone）组成。焊缝熔合区热影响区母材熔池凝固的特点联生结晶/交互结晶/外延结晶依附于母材晶粒的现成表面而形成共同晶粒的凝固方式择优成长并非“齐步前进”。当散热最快的方向与晶体成长的结晶位向相同时，有利于柱状晶的成长熔池凝固组织形态的多样性凝固组织的形态有柱状晶（平面晶、胞状晶、胞状树枝晶和树枝晶）及等轴晶等焊缝金属的组织：固态相变，影响因素：化学成分+冷却条件低碳钢焊缝：固态相变时，首先沿奥氏体晶界析出共析铁素体，然后发生共析转变：A→P（F＋Fe3C）得到铁素体加珠光体。焊缝金属过热时，奥氏体晶界或晶粒内部还会析出塑韧性差的网

6、状魏氏组织。低合金钢珠光体铁素体先共析（晶界或粒界/块状）铁素体侧板条铁素体针状铁素体细晶铁素体马氏体板条马氏体片状马氏体贝氏体上贝氏体下贝氏体①HAZ组织分布a.低碳钢及不易淬火的低合金钢（Q235、20、16Mn等）熔合/半熔化区：最高温度在固相线和液相线之间。局部熔化，成分与组织不均匀，塑性差过热区/粗晶区：固相线到1100℃左右。塑韧性差相变重结晶区（正火区）：1100℃~Ac3相当于正火组织（细晶F＋P）塑韧性好不完全重结晶区：Ac1~Ac3，（部分细晶F＋P以及粗晶F）组织不均匀（2）焊接热影响区的组织和性能变化b.易淬火钢(低碳调质

7、钢、中碳钢、中碳调质钢，如：18CrMoNb、45、30CrMnSi等)与焊前热处理状态有关焊前正火或退火态，HAZ主要由完全淬火区和不完全淬火区组成。调质态，HAZ主要由完全淬火区、不完全淬火区和回火区组成。Chapter2金属材料的焊接性能第一篇连接成形理论基础返回本章讲授目的重点掌握：焊接性概念和评价方法，尤其是碳当量法利用焊接性分析材料在指定焊接工艺条件下可能出现的问题金属材料的焊接性碳钢的焊接本章主要内容有色金属的焊接铸铁的焊补焊接性（Weldability）指被焊金属在限定的施工条件（焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式），焊接成

8、按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出的焊接难易程度。金属材料的焊接性钢的焊接性评价方