焊接冶金學——基本原理

前言

緒論 1

思考題 5

第1 章　焊接熱源及熔池形成 6

1. 1　焊接熱源 6

1. 1. 1　焊接熱源的種類及特征 6

1. 1. 2　焊接過程的熱效率 7

1. 1. 3　焊件加熱區(qū)的熱能分布 9

1. 2　焊接溫度場 10

1. 2. 1　焊接傳熱的基本方式 11

1. 2. 2　焊接溫度場的特征 11

1. 3　焊條熔化及熔池的形成 15

1. 3. 1　焊條的加熱及熔化 15

1. 3. 2　熔池的形成 18

思考題 21

第2 章　焊接化學冶金 22

2. 1　焊接化學冶金過程的特點 22

2. 1. 1　焊接過程中對金屬的保護 22

2. 1. 2　焊接化學冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)

條件 24

2. 1. 3　焊接工藝條件與化學冶金反應(yīng)的

關(guān)系 27

2. 1. 4　焊接化學冶金系統(tǒng)及其

不平衡性 29

2. 2　氣相對金屬的作用 29

2. 2. 1　焊接區(qū)內(nèi)的氣體 29

2. 2. 2　氮對金屬的作用 33

2. 2. 3　氫對金屬的作用 37

2. 2. 4　氧對金屬的作用 46

2. 3　熔渣及其對金屬的作用 51

2. 3. 1　焊接熔渣 51

2. 3. 2　活性熔渣對焊縫金屬的氧化 57

2. 3. 3　焊縫金屬的脫氧 60

2. 3. 4　焊縫金屬中硫和磷的控制 64

2. 4　合金過渡 67

2. 4. 1　合金過渡的目的及方式 67

2. 4. 2　合金過渡過程的理論分析 68

2. 4. 3　合金過渡系數(shù)及其影響因素 70

思考題 72

第3 章　焊條、焊絲及焊劑 74

3. 1　焊條 75

3. 1. 1　焊條的分類 75

3. 1. 2　焊條型號和焊條牌號 76

3. 1. 3　焊條的組成 81

3. 1. 4　焊條的工藝性能 85

3. 1. 5　典型焊條的冶金性能分析 91

3. 1. 6　焊條設(shè)計的要點 98

3. 1. 7　焊條制造的工藝流程 100

3. 1. 8　焊條的選用要點 102

3. 2　焊絲 103

3. 2. 1　焊絲的分類 104

3. 2. 2　實心焊絲 104

3. 2. 3　藥芯焊絲 112

3. 3　焊劑 125

3. 3. 1　焊劑的分類 125

3. 3. 2　焊劑型號和焊劑牌號、焊劑技術(shù)

要求 126

3. 3. 3　焊劑的性能及用途 131

思考題 135

第4 章　熔池凝固及焊縫固態(tài)相變 136

4. 1　熔池凝固 136

4. 1. 1　熔池凝固的特點 136

4. 1. 2　熔池結(jié)晶的一般規(guī)律 137

4. 1. 3　熔池結(jié)晶的線速度 139

4. 1. 4　熔池結(jié)晶的形態(tài) 141

4. 1. 5　焊接接頭的化學成分不均勻性 143

4. 2　焊縫固態(tài)相變 147

4. 2. 1　低碳鋼焊縫的固態(tài)相變 147

4. 2. 2　低合金鋼焊縫的固態(tài)相變 148

4. 3　焊縫性能的改善 156

Ⅵ

焊接冶金學———基本原理

4. 3. 1　焊縫金屬的強化與韌化 156

4. 3. 2　改善焊縫性能的工藝措施 157

思考題 158

第5 章　焊接缺欠 160

5. 1　焊接缺欠與焊接缺陷 160

5. 1. 1　焊接缺欠與焊接缺陷的定義 160

5. 1. 2　焊接產(chǎn)品的質(zhì)量標準 161

5. 1. 3　焊接缺欠對焊接接頭質(zhì)量的

影響 162

5. 2　焊接缺欠的分類 164

5. 2. 1　焊接缺欠的分類方法 164

5. 2. 2　熔焊接頭的缺欠分類 164

5. 3　焊接缺欠的評級與處理 167

5. 3. 1　焊接缺欠的形成原因 167

5. 3. 2　焊接缺欠的評級 168

5. 3. 3　超標缺欠的返修 168

5. 4　焊縫中的氣孔 170

5. 4. 1　氣孔的類型及分布特征 170

5. 4. 2　焊縫中氣孔形成的機理 172

5. 4. 3　形成氣孔的影響因素及防止

措施 175

5. 5　焊縫中的夾雜 178

思考題 179

第6 章　焊接熱影響區(qū) 180

6. 1　焊接熱循環(huán) 181

6. 1. 1　焊接熱循環(huán)的主要參數(shù) 181

6. 1. 2　焊接熱循環(huán)主要參數(shù)的測試與

計算 183

6. 1. 3　多層焊熱循環(huán) 193

6. 2　焊接熱循環(huán)條件下的金屬組織轉(zhuǎn)變

特點 195

6. 2. 1　焊接加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變 196

6. 2. 2　焊接冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變 203

6. 2. 3　焊接條件下的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖

及其應(yīng)用 205

6. 3　焊接熱影響區(qū)的組織和性能 209

6. 3. 1　焊接熱影響區(qū)的組織分布 209

6. 3. 2　焊接熱影響區(qū)的性能 215

6. 4　焊接熱、力模擬技術(shù) 230

6. 4. 1　焊接模擬技術(shù)的發(fā)展過程及其

現(xiàn)狀 230

6. 4. 2　焊接熱模擬試驗機的原理及

應(yīng)用 232

6. 4. 3　焊接模擬試驗方法的局限性 233

思考題 234

第7 章　焊接裂紋 235

7. 1　焊接裂紋的危害及分類 235

7. 1. 1　焊接裂紋的危害 235

7. 1. 2　焊接裂紋的分類 236

7. 2　焊接熱裂紋 238

7. 2. 1　焊接熱裂紋的一般條件 238

7. 2. 2　結(jié)晶裂紋的主要特征 239

7. 2. 3　結(jié)晶裂紋的形成機理 240

7. 2. 4　影響結(jié)晶裂紋的因素及防止

措施 242

7. 3　焊接冷裂紋 247

7. 3. 1　冷裂紋的危害、特征與分類 247

7. 3. 2　冷裂紋的形成機理 249

7. 3. 3　防止冷裂紋的措施 256

7. 4　再熱裂紋 261

7. 4. 1　再熱裂紋的主要特征 262

7. 4. 2　再熱裂紋的形成機理 264

7. 4. 3　影響再熱裂紋的因素及防止

措施 264

7. 5　層狀撕裂 268

7. 5. 1　層狀撕裂的特征、分類及危害 268

7. 5. 2　層狀撕裂的形成機理 269

7. 5. 3　影響層狀撕裂的因素及防止措施 270

7. 6　應(yīng)力腐蝕裂紋 271

7. 6. 1　應(yīng)力腐蝕裂紋的危害 271

7. 6. 2　應(yīng)力腐蝕裂紋的特征及其產(chǎn)生

條件 272

7. 6. 3　應(yīng)力腐蝕的形成機理 273

7. 6. 4　防止應(yīng)力腐蝕裂紋的措施 274

7. 7　焊接裂紋診斷的一般方法 278

7. 7. 1　裂紋產(chǎn)生條件的初步調(diào)查 278

7. 7. 2　裂紋的宏觀分析 279

7. 7. 3　裂紋的微觀分析 280

思考題 280

附錄 282

附錄A　焊條牌號的編制方法 282

附錄B　焊條藥皮材料技術(shù)條件 284

附錄C　國內(nèi)外焊條對照表 287

附錄D　國內(nèi)外堆焊焊條對照表 289

參考文獻 292

本書從焊接過程中的金屬加熱及溫度場、熔池金屬的化學冶金及焊接接頭的物理冶金各階段的變化本質(zhì)，闡述焊接過程的本質(zhì)。本書主要內(nèi)容包括焊接熱源及熔池形成，焊接化學冶金，焊條、焊絲及焊劑，熔池凝固及焊縫固態(tài)相變，焊接缺欠，焊接熱影響區(qū)，焊接裂紋。目的是為了啟發(fā)學生獨立思考、分析問題及解決問題的工作能力，注意加強學生理論聯(lián)系實際的訓練及試驗。

《焊接冶金學》是高等學校焊接專業(yè)一門主要專業(yè)課教材，它是根據(jù)高等工業(yè)學校焊接專業(yè)教學指導委員會所通過的教學大綱編寫。 本書為“基本原理”部分，主要內(nèi)容：焊接的物理本質(zhì)、焊接接頭的形成、焊接溫度場的基本概念；焊接化學冶金；焊接材料；焊接熔池凝固和焊縫固態(tài)相變；焊接熱影響區(qū)的組織和性能；焊接裂紋。本書反映了焊接技術(shù)國內(nèi)外的科研成果，內(nèi)容豐富，圖文并茂。 本書不僅作為高等學校焊接專業(yè)骨干教材，也是從事焊接研究和焊接工程的技術(shù)人員學習的主要參考書。

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