[O]
C+[O] C
Fe+ [O] Fe
MOn+ [O] Mn O
OSi+ [O] SiO2
①合金元素被烧损； 氧化的结果 ②焊缝产生夹渣的缺陷；
③形成CO气孔。
2）N2 ： N2
[N]
Fe+[N] Fe4N 使接头的塑性、韧性下降。
3）H2 ： H2
[H]
氢气孔 氢脆
二、熔焊冶金过程中必须采取的工艺措施
三、 CO2气体保护焊
以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。
焊接热源：电弧热
保护介质：CO2
① 与金属发生化学反应—产生夹渣缺陷
CO2 ② 溶解于液体金属中—产生 CO 气孔缺陷
③ 比重大于空气（25%）
1) 存在问题 ① 氧化严重； ② 气孔倾向大（CO）；
③ 飞溅严重。
2）CO2气体保护焊的特点及应用 ① 生产率高（是手弧焊的1~3倍）。 ② 成本低（是手弧焊的40%） 。 ③ 焊接热影响区和变形小。 ④ 可进行全位置焊接。 ⑤ 飞溅严重，焊缝成形差。
加热温度： T液~T固
强度、塑性、韧性极差，是 裂纹和局部脆断的发源地。
② 过热区 在热影响区内具有过热组 织或晶粒显著粗大的区域。 （1-3mm）
加热温度： T固~1100 ℃ 塑性和韧性很低，是裂纹的发源地。
③ 正火区
在热影响区内相当于受到正火处理的区域。（1.2-4mm） 加热温度： 1100 ℃~AC3 力学性能优于母材。
-焊条
焊接电弧
工件
d
+
d
E=V/d
热电离
碰撞电离
焊接电弧的稳定燃烧 — 就是带点粒子 产生、运动、复合、产生的动态平衡过程。
2 . 电弧的构造及热量分 布阴极区：2400k 36%
阳极区：2600k 42% 弧柱区：5000~8000k 21% 3 . 电弧的极性
直流电源正接极： 工件—正极（阳极）；焊条—负极（阴极）。 直流电源反接极： 工件—负极（阴极）；焊条—正极（阳极）。 用于薄板金属的焊接
1 . 设备简单、应用灵活方便。 2 . 劳动条件差、生产率低、质量不稳定。
二、手工电弧焊焊接过程
①引弧 ② 形成熔池 ③形成焊缝
三、焊接电弧
1 . 焊接电弧的概念
在焊条末端和工件两极之间的气体介 质中，产生强烈而持久的放电现象。
使气体电离 具备两个条件
阴极发射电子
接触电阻：R 短路电流：I
电阻热：Q=I2Rt
3）氩弧焊的特点及应用 ① 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，
焊接质量优良。 ② 电弧燃烧稳定，飞溅小。 ③ 焊接热影响区和变形小。 ④ 可进行全位置焊接。 ⑤ 氩气昂贵，设备造价高。
应用： 适用所有金属材料的焊接。
适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。 如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。
§1-2 焊接冶金过程与电焊条
一、熔焊冶金过程特点
1 . 熔池温度 焊接钢材时，熔池温度在 16 00℃以上
使金属元素强烈蒸发、烧损。
2 . 反应过程短 熔池金属冷却快，处于液态的时间 10s 短 化学成分不均匀；焊缝区易产生气孔、夹渣等缺陷。
3 .冶金条件差 空气、铁锈、油污等对焊缝的影响严
重1） O2 ：O2
药皮种类（钙钛型） 抗拉强度 结构钢焊条
酸性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主
（TiO2、SiO2、Fe2O3）
碱性焊条：在熔渣中以碱性氧化物为主
（K2O、Na2O、CaO、MnO）
三、电焊条的选用
1.等强度原则—根据被焊工件的强度选用
2.等化学成分原则—根据被焊工件的化学成分选用 3. 根据被焊工件工作条件和结构选用 4. 低成本原则
用于硬质合金刀具、钻探钻头、换热器的焊接。
第三节 常用金属材料的焊接
§3-1 材料的焊接性
1. 金属材料的焊接性
指被焊金属采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数 及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
① 工艺焊接性：焊接接头产生工艺缺陷的倾向。
焊接性
尤其指出现各种裂纹的可能性
② 使用焊接性：焊接接头在使用中的可靠性。 包括力学性能及其它特殊性能
① 机械矫正 7）焊接变形的矫正
② 火焰矫正
第二节 常用焊接成形方法
§2-1
熔化
一、埋弧焊焊
1. 埋弧自动焊设备及焊接过程
焊接电源
控制箱
焊接小车
焊接热源：电弧热
溶池保护：焊剂（气、渣）
2. 埋弧自动焊工艺
1）焊前准备 板厚在20~25mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中， 板板厚在14~22mm应开Y型坡口，板厚在22~50mm，可开 双Y型坡口或U型坡口。 环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离 一定距离a；（a=20~40mm）。直径小于 250mm一般不采用埋弧焊。
④ 部分相变区 在热影响区内发生部分相变的区域。 加热温度： AC3~AC1 力学性能较母材稍差。 力学性能最差的区域： 熔合区和过热区
三、影响焊接接头性能的因素
1. 焊剂与焊芯； 2. 焊接方法—采用先进的焊接方法； 3. 焊接参数—小电流、快速焊接； 4. 熔合比—小； 5. 焊后热处理—正火
应用：适用于黑色金属、有色金属； 也适用于特种材料、异种材料焊接。
§2-3 钎焊
是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间 隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。
一、钎焊的种类
1. 软钎焊 钎料的熔点在450 ℃以下。 接头强度低，一般为60~190MPa，工作温度低于100 ℃ 2. 硬钎焊 钎料的熔点在450 ℃以上。
2)采取防漏措施 ①双面焊；②手工电弧焊封底；③焊剂 垫；④采用锁底坡口；⑤水冷铜垫板。
3)要有引弧板和引出板
3. 埋弧自动焊工艺特点
1）生产率高（手弧焊的5~10倍） 2）焊接质量高且稳定。
3）节约金属材料、生产成本低。 4）劳动条件好。 5）只能在水平位置焊接。
应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的 环形焊缝焊接。 如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊 缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉 身）等的焊接。
可消除应力80%左右
2 . 焊接变形的防止及矫正措 施1）设计时，焊缝不要密集交叉，截面和长度也应尽可能小。
2）合理选择焊接顺序。
3
2
3
4
1
2
1
1—4—
1—2—
33）—加2裕量法。 3 — 4
3 2 1
4 5 6
4 1— 4 — 5 — 2 — 3 —6
4）反变形法。
5）采用焊前刚性固定法。 6）采用合理的焊接规范（小电流、快速焊接）。
1. 对焊接区域采取保护措施—减少有害气体进入熔池；
2. 对熔池进行冶金处理—渗入合金元素、清 除
已进入熔池的有害元素。
三、电焊条
1. 电焊条的组成及作用
电焊条
焊缝的填充材料 — 填充焊 焊条芯 电缝极传导电流 — 导电
机械保护的作用
药皮 冶金的作用
稳定电弧的作用
焊条芯 药皮
① 氧化钛型；②氧化钛钙型； ③钛钙型；④氧化铁型；⑤高纤维素型； ⑥低氢钾型；⑦低氢钠型； ⑧石墨型；⑨盐基型。
§1-4 焊接应力与变形
一、焊接应力与变形产生的原因
焊接应力与变形产生的根本原因是： 焊件(工件）在焊接过程中受到局部加热和快速冷却。
Ⅰ
Ⅱ L0
焊接应力状态： 焊缝区域—拉应力 两侧冷金属—压应力 焊接变形：焊件整体缩短 L
二、焊接变形的基本形式
1 . 收缩变形 2 . 角变形 3 . 弯曲变形 4 . 扭曲变形 5 . 波浪形变形
第四篇 焊 接
概
述
一、金属焊接成形
用加热、加压等工艺措施，使两分离表面产生原子间的结 合与扩散作用，从而获得不可拆卸接头的材料成形方法。
二、焊接成形的分类
1．熔化焊：电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊、气 体保护焊）、电渣焊、电子束焊、激光 焊、等离子弧焊等
2．压力焊： 电阻焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、 爆炸焊、高频焊、扩散焊等
接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。
二、钎料和溶剂
1. 钎料 ① 连接
钎料的作用 ② 填充 ① 软钎料：锡铝合金（焊锡）
钎料的种类 ② 硬钎料：铝基、铜基、银基、镍基合金等。
2. 溶剂
① 清理作用 去除表面氧化皮 溶剂的作用 ② 降低表面张力 改善液态钎料对焊件的湿润
③ 保护作用 性，增强毛细管作用。
2. 影响焊接性的因素
1）焊接方法
2）焊接材料
3）焊件化学成分
4） 工艺参数
3. 焊接性的评定方法 1）实验法 十字接头试验法、Y型坡口试验法、“小铁研”试验法等。 2）碳当量估算法
C — 影响最显著 — 基本元素 其它元素 — 折合成碳的相当含量对焊接性的影响
CE = C+Mn/6+Cr+Mo+V/5+Ni+Cu/15
§1-3 能
焊接接头金属的组织与性
一、 焊接热循 二环、 焊接接头金属组织与性能的变化
焊缝区 焊接接头 焊接热影响区 1） 焊缝区 熔池金属冷却结晶所形成的 铸态组织。
2） 焊接热影响区 焊缝两侧的母材，由于焊
接热的作用，其组织和性 能发生变化的区域。
① 熔合区
是焊缝和母材金属的交界区。 （0.1-1mm）
三丝摆动—450mm；板极电渣焊— 2）生产率高，成本低。 3）焊接质量好。
不易产生夹渣、气孔等缺陷。
4）热影响区大。—焊后热处理。
① 适用于碳钢、合金钢、不锈
应用： 钢等材料；