中南大學(xué)材料學(xué)院焊接PPT教材

1、焊 接 工 程中南大學(xué)材料學(xué)院 李勁風(fēng)一、焊接定義、分類一、焊接定義、分類1、定義待焊接的同種或異種材料（母材）在熱或壓力的作用下（或兩者共同作用），使用或不使用填充材料，使材料之間達(dá)到原子級的冶金結(jié)合，形成永久性接頭。2、如何達(dá)到原子級冶金結(jié)合、如何達(dá)到原子級冶金結(jié)合表面不平、氧化膜、油污、水分措施：a、施加壓力 b、加熱緒緒 論論焊接人 免費(fèi)下載3、焊接分類、焊接分類a、液相連接：材料熔化，利用液相的相容性實(shí)現(xiàn)原子級的冶金結(jié)合。b、固相連接：焊接時(shí)溫度低于母材或中間層熔點(diǎn)，必須施加壓力使緊密接觸，通過擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合。c、液-固相連接：待焊表面不直接接觸，通過兩者間隙中的液相聯(lián)系，利用液

2、固相間的擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)原子間的結(jié)合。焊接發(fā)展趨勢焊接發(fā)展趨勢焊接熱源能量密度高度集中，實(shí)現(xiàn)快速焊接，并保證得到高質(zhì)量的焊縫和最小的熱影響區(qū)焊接人 免費(fèi)下載第一章第一章 焊接熱源及接頭形成焊接熱源及接頭形成第一節(jié)第一節(jié) 熔化焊熱源熔化焊熱源一、焊接熱源一、焊接熱源熔化焊主要熱源電弧熱等離子弧電子束激光束化學(xué)熱焊接人 免費(fèi)下載其它非熔化焊熱源 電阻熱、高頻熱源、摩擦熱理想的焊接熱源 加熱面積小，功率密度高，加熱溫度高二、焊接熱效率（二、焊接熱效率（） 焊接熱源產(chǎn)生的能量一部分用于焊接，另一部分散失。焊接人 免費(fèi)下載名義熱效率 焊接熱源用于焊接的能量：焊縫，熱影響區(qū)真正熱效率 用于熔化金屬形成焊縫的能量

3、焊接人 免費(fèi)下載三、焊接時(shí)熱作用特點(diǎn)三、焊接時(shí)熱作用特點(diǎn)1、集中性2、瞬時(shí)性焊接人 免費(fèi)下載第二節(jié)第二節(jié) 焊接熱循環(huán)焊接熱循環(huán)一、焊接熱循環(huán)一、焊接熱循環(huán) 焊接熱循環(huán)指焊件某點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律焊接接頭處在焊接過程中加熱和冷卻是不均勻的，不均勻的熱過程將引起焊接接頭組織和性能不均勻及復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。焊接人 免費(fèi)下載二、基本參數(shù)及特征二、基本參數(shù)及特征1、加熱速度 wH ： 快2、最高加熱溫度Tmax：高3、相變溫度以上停留時(shí)間tH：不易控制4、冷卻速度（或冷卻時(shí)間） wc ：某點(diǎn)熱循環(huán)過程在某一瞬時(shí)溫度的冷卻速度，或用某一溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間表征冷卻速度（t8/5，t8/3）。時(shí)間溫度焊接人

4、免費(fèi)下載熱循環(huán)的影響后果熱循環(huán)的影響后果1、影響焊縫化學(xué)冶金質(zhì)量，使接頭質(zhì)量變化2、焊縫區(qū)外的組織和性能變化，形成焊接熱影響區(qū)焊接人 免費(fèi)下載第三節(jié)第三節(jié) 熔化焊接頭的形成熔化焊接頭的形成熔化焊概念：在焊接熱源的作用下，使局部母材和焊接材料（使用焊接材料時(shí)）熔化，兩者共同形成熔池，冷卻后與母材形成牢固冶金連接的焊接方法。過程：加熱熔化冶金反應(yīng)凝固（固態(tài)相變）一、焊接材料熔化與熔池形成一、焊接材料熔化與熔池形成1、焊接材料熔化（焊條、焊絲）形成熔滴過渡到熔池（焊接材料焊條或焊絲在焊接熱源的作用下，焊條端部熔化形成的滴狀金屬稱為熔滴）焊接人 免費(fèi)下載2、熔池形成、熔池形成 焊接材料熔化，同時(shí)母材（

5、被焊金屬）局部熔化，二者共同組成具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬區(qū)域，即熔池。不使用焊接材料時(shí)，熔池僅由局部熔化母材組成。（）熔池存在時(shí)間短，幾秒至幾十秒之后凝固，其中冶金反應(yīng)時(shí)間很短（不利于焊接冶金反應(yīng)的充分進(jìn)行）。（）熔池中存在強(qiáng)烈攪拌作用（有利于充分混合和均勻化，以及氣體和雜質(zhì)排除）原因：a、溫度不均密度差對流b、溫度不均表面張力不均對流c、焊接熱源作用在熔池上的機(jī)械力攪拌焊接人 免費(fèi)下載二、焊接接頭的形成二、焊接接頭的形成焊接接頭組成：焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)焊縫：熔池凝固并發(fā)生固態(tài)相變的區(qū)域熱影響區(qū)：熔池附近母材受熱作用而發(fā)生固態(tài)相變的區(qū)域熔合區(qū)：焊縫和熱影響區(qū)之間、焊接熱過程、焊接熱過程母

6、材發(fā)生局部受熱、局部熔化及傳熱過程，進(jìn)行熱量傳遞和分布，即焊接熱過程。貫穿始終。、焊接化學(xué)冶金過程、焊接化學(xué)冶金過程熔渣、液態(tài)金屬、氣相之間進(jìn)行一系列化學(xué)冶金反應(yīng)焊接人 免費(fèi)下載、熔池凝固和相變過程、熔池凝固和相變過程凝固結(jié)晶固態(tài)相變偏析、夾雜、氣孔裂紋、脆化三、焊接接頭形式三、焊接接頭形式對接、角接、搭接等待焊部位加工成坡口，坡口須填充金屬（焊條焊絲）此時(shí)，焊縫金屬組成為：母材、熔融填充金屬熔合比：母材在焊縫中所占比例（反應(yīng)熔透情況）相同的焊接材料，熔合比不同焊縫成分差異性能差異焊接人 免費(fèi)下載四、焊接性問題四、焊接性問題焊接性：金屬材料（同種或異種）在一定焊接工藝條件下，能夠焊成滿足結(jié)構(gòu)和

7、使用性能要求的能力，也即金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性、獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。包括：a、接合性能：焊接時(shí)形成缺陷的敏感性工藝焊接性b、使用性能：形成的焊接接頭滿足使用要求的程度使用焊接性焊接性好壞不是絕對概念（）焊接性能優(yōu)良：簡單焊接工藝條件下，接合性能和使用性能均能滿足要求（）焊接性能較差：必須采用復(fù)雜焊接工藝才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接焊接人 免費(fèi)下載母材滿足使用性能，但焊后性能不一定能滿足？（）焊縫成分和母材有很大區(qū)別（）即使焊縫主要成分和母材相同，也不能保證與母材組織和性能相同（）焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生多種缺陷（氣孔裂紋等）（）熱影響區(qū)（母材）經(jīng)歷了一次或多次加熱冷卻循環(huán)（）熔合區(qū)，存在物理化學(xué)不均勻性焊

8、接人 免費(fèi)下載第二章第二章 熔化焊化學(xué)冶金熔化焊化學(xué)冶金 焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)在高溫作用下，進(jìn)行復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，包括諸多化學(xué)變化，以及物質(zhì)在作用下之間的遷移和重新分配過程。這些過程影響焊縫金屬成分、性能、焊接缺陷及焊接工藝性能。第一節(jié)第一節(jié) 焊接氣氛及其與金屬的相互作用焊接氣氛及其與金屬的相互作用一、焊接區(qū)氣體一、焊接區(qū)氣體主要?dú)怏w種類：氮?dú)?、氧氣、氫氣、CO2(分解)，H2O (分解)1、氣體來源（1）焊接材料：a、焊條藥皮、焊劑、藥芯（焊絲）造氣劑 b、氣體保護(hù)焊時(shí)外界通入氣體（2）熱源周圍氣體介質(zhì)：造氣劑不能完全排除焊接區(qū)內(nèi)空氣（3）雜質(zhì)（焊絲和母材表面上）：鐵銹、油污、涂料、水分等

9、分解焊接人 免費(fèi)下載2、氣體的產(chǎn)生、氣體的產(chǎn)生（1）直接輸入和侵入焊接區(qū)內(nèi)的氣體（2）有機(jī)物的分解和燃燒（3）碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解（4）材料蒸發(fā)：水分、金屬元素、熔渣等 沸點(diǎn)低，易蒸發(fā) 熔體中濃度高，易蒸發(fā) 導(dǎo)致結(jié)果：合金元素?zé)龘p、產(chǎn)生缺陷、煙塵污染環(huán)境3、氣體的分解、氣體的分解氣體狀態(tài)不同，對氣體在金屬中溶解或與金屬作用有較大影響簡單雙原子氣體分解復(fù)雜氣體分解氣體的影響主要涉及N2、H2、O2的影響焊接人 免費(fèi)下載二、二、H2與金屬的作用與金屬的作用來源：焊接材料中水分、有機(jī)物、吸附水、結(jié)晶水、表面雜質(zhì)、空氣中的水分1、H在金屬中的存在狀態(tài)在金屬中的存在狀態(tài)（1）與金屬形成穩(wěn)定化合物（T

10、i、Zr、Nb、V等）（2）在金屬中溶解，而不與金屬發(fā)生化和反應(yīng) Fe、Cu、Ni等 影響焊接質(zhì)量2、H在金屬中的溶解在金屬中的溶解（1）溶入方式a、電渣焊時(shí)（電熔渣起保護(hù)作用）b、氣體保護(hù)焊時(shí)：氣相與液態(tài)金屬發(fā)生界面反應(yīng)，以原子或質(zhì)子形式溶入焊接人 免費(fèi)下載（2）溶解度影響）溶解度影響a、 固態(tài)金屬中，F(xiàn)CC晶格中 BCC晶格中 固態(tài)相變時(shí)H溶解度發(fā)生突變b、元素對H溶解度有很大影響C、S、Al：降低Ti、Zr、Nb：增加 （與H的親和力大）Mn、Ni、Cr：影響不大3、焊縫中的、焊縫中的H（1）擴(kuò)散H：原子半徑小，擴(kuò)散能力強(qiáng)，如果以原子或離子狀態(tài)存在并可在晶格中自由移動(dòng)擴(kuò)散H（2）殘余H：

11、H擴(kuò)散到缺陷處 結(jié)合成分子 半徑大 不能繼續(xù)擴(kuò)散 殘余H焊接人 免費(fèi)下載剛焊接的接頭中 H擴(kuò)散一部分H逸出，溶解量降低一部分轉(zhuǎn)化為殘余H且逐漸增加一部分向近縫區(qū)擴(kuò)散4、H對焊接質(zhì)量的影響對焊接質(zhì)量的影響（1）氫脆（2）白點(diǎn)（3）冷裂紋（4）氣孔（5）組織變化焊接人 免費(fèi)下載5、控制、控制H含量含量（1）限制來源（2）冶金處理：使之在高溫下形成穩(wěn)定且不溶解于金屬的氫化物，氣相中H分壓下降 液態(tài)金屬中H溶解度下降（3）在焊條藥皮或焊芯中加入微量稀土元素（生成化合物，降低擴(kuò)散H含量）（4）焊后脫H處理：熱處理，H擴(kuò)散逸出（5）控制焊接工藝焊接人 免費(fèi)下載三、三、N2與金屬的作用與金屬的作用來源：周圍

12、空氣1、N2與金屬的作用特點(diǎn)與金屬的作用特點(diǎn)（1）不與N發(fā)生作用：Cu、Ni，不溶解N，也不形成氮化物 可作為保護(hù)氣體（2）與N發(fā)生作用：Fe、Ti、Mn、Cr、Al，溶解N，也能形成穩(wěn)定氮化物2、N在金屬中的溶解在金屬中的溶解 分四個(gè)階段（1）氣體分子向氣體/金屬界面運(yùn)動(dòng)（2）氣體分子被金屬表面吸附（3）在金屬表面分解為原子（4）氣體原子穿過金屬表層，向金屬深處擴(kuò)散焊接人 免費(fèi)下載3、N對焊接質(zhì)量的影響對焊接質(zhì)量的影響（1）有利方面：與某些合金元素作用（Ti、Nb、Zr等），起沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒作用（2）不利方面：氣孔 時(shí)效脆化4、控制、控制N含量含量（1）與空氣隔離，限制其來源（2）加碳：

13、氧化，溶池沸騰，有利于N逸出； 氧化生成CO2、CO，保護(hù)作用 N分壓下降 液態(tài)金屬中N溶解度下降（3）在焊料中加入能生成穩(wěn)定氮化物的元素（Ti、Zr、Al稀土等），生成的化合物可通過熔渣排出（4）控制焊接工藝焊接人 免費(fèi)下載四、四、O2與金屬的作用與金屬的作用來源：焊接材料、工件及焊絲表面氧化膜、空氣1、作用特點(diǎn)、作用特點(diǎn)（1）Al、Mg等，焊接時(shí)與氧發(fā)生氧化， 但固態(tài)及液態(tài)下均不溶解氧（2）Fe、Cu、Ni、Ti等，既能有限溶解氧，又能溶解相應(yīng)氧化物 FeO能溶入Fe及其合金 氧在Fe中的溶解方式：原子氧、 FeO 溶解吸熱：T 氧溶解度增加 T 氧溶解度降低焊接人 免費(fèi)下載2、焊縫中氧的

14、存在形式、焊縫中氧的存在形式氧化物（FeO、SiO2、MnO、Al2O3絕大部分）及硅酸鹽（夾渣）溶解氧3、O對焊接質(zhì)量的影響對焊接質(zhì)量的影響（1）氣孔（2）破環(huán)焊接穩(wěn)定性（含碳鋼）（3）金屬氧化燒損（4）焊縫力學(xué)性能下降（5）物理化學(xué)性能惡化（導(dǎo)電導(dǎo)磁性下降，抗蝕性下降）焊接人 免費(fèi)下載四、四、O含量控制含量控制（1）控制焊接材料含O量（2）焊接工藝，防止空氣侵入（局限性大）（3）冶金方法脫氧 焊條或焊絲中加入合金元素 氧化合金元素 保護(hù)被焊金屬和脫氧焊接人 免費(fèi)下載五、焊接接頭中氣體的控制五、焊接接頭中氣體的控制1、氫的控制、氫的控制（1）控制來源）控制來源 藥皮少用有機(jī)物 烘干、防潮 去

15、油污（2）冶金處理）冶金處理：通過化學(xué)冶金反應(yīng)，生成穩(wěn)定且不溶于金屬的氫化物（HF、OH），降低氣相中的H分壓，降低溶解量。藥皮中加CaF2CaF2+HCaO+HFCaF2+H2OCaO+HF焊接人 免費(fèi)下載 CaF2和SiO2共存CaF2+SiO2 CaSiO3+SiF4SiF4+H SiF+HFSiF4+H2O SiO2+HF增加熔池O含量或氣相氧化性 氧奪取氫，H+O OH (穩(wěn)定) 氧必須控制好，否則焊縫增氧藥皮、藥芯中加入微量稀土元素 降低H溶解度，降低擴(kuò)散H含量（3）焊后脫氫處理）焊后脫氫處理 熱處理，使H擴(kuò)散逸出焊接人 免費(fèi)下載2、氮的控制、氮的控制（1）控制來源）控制來源，即加

16、強(qiáng)保護(hù)作用（主要方法，因N主要來源于空氣）（2）加入合金元素）加入合金元素碳：氧化CO、CO2，沸騰，逸出，同時(shí)CO、CO2起保護(hù)作用加入生成穩(wěn)定氮化物的元素，并通過熔渣排出。 （可能導(dǎo)致時(shí)效脆化，降低塑性）焊接人 免費(fèi)下載3、氧的控制、氧的控制（1）控制來源）控制來源 除掉工件焊絲表面氧化物、鐵銹等（2）冶金脫氧）冶金脫氧 先期脫氧 沉淀脫氧 沖洗脫氧 擴(kuò)散脫氧另：均還可通過焊接工藝參數(shù)的調(diào)整來控制，但都有較另：均還可通過焊接工藝參數(shù)的調(diào)整來控制，但都有較大局限性大局限性焊接人 免費(fèi)下載第二節(jié)第二節(jié) 焊接材料與焊接熔渣焊接材料與焊接熔渣一、焊接材料一、焊接材料 焊接時(shí)所消耗的材料統(tǒng)稱為焊接材

17、料。1、焊接材料類型、焊接材料類型焊條焊劑焊絲保護(hù)氣體通用焊條專用焊條熔煉焊劑非熔煉焊劑實(shí)心焊絲藥芯焊絲焊接材料焊接人 免費(fèi)下載2、焊接材料的組成與特點(diǎn)（鋼材焊接）、焊接材料的組成與特點(diǎn)（鋼材焊接）（1）焊條）焊條焊芯：焊芯：熔化后成為焊縫填充金屬，對焊接質(zhì)量有直接影響 C應(yīng)該少（？） Si含量控制藥皮：藥皮：焊芯表面涂料層（粉料+粘結(jié)劑），由碳酸鹽、硅酸鹽、鈦酸鹽及金屬合金組成 礦石、金屬或合金、化工制品水玻璃等、有機(jī)物作用：作用：保護(hù)作用：產(chǎn)生氣體，隔絕空氣；熔渣也起保護(hù)作用化學(xué)冶金作用：參與化學(xué)冶金反應(yīng)，除有害物質(zhì)，保護(hù)和添加有益元素使工藝性能良好：脫渣性能好、成型性能好焊接人 免費(fèi)下載

18、（）焊劑（）焊劑 焊接時(shí)能熔化形成熔渣和氣體，對金屬起保護(hù)作用和冶金處理的一種顆粒狀物質(zhì)。其作用與焊條藥皮一致藥皮?；幚恚Y(jié)處理、未熔化）非熔煉型焊劑藥粉熔化、粒化后使用熔煉型焊劑（）焊絲：（）焊絲：作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電的金屬絲實(shí)芯焊絲藥芯焊絲（）保護(hù)氣體（）保護(hù)氣體單一：CO2、Ar、He?；旌希?Ar+CO2分類：分類：低氫型：不含有機(jī)物，含非低氫型：不含焊接人 免費(fèi)下載3、焊接材料的作用、焊接材料的作用(1)作為填充金屬作為填充金屬(2)保護(hù)作用保護(hù)作用保護(hù)氣體(Ar)，隔絕空氣形成熔渣，覆蓋表面，隔絕空氣焊劑中造氣劑，產(chǎn)生保護(hù)氣體(3)參與化學(xué)冶金參與化學(xué)冶金有害元素(H、O

19、、N)，有益元素?zé)龘p滲Si、滲Mn等焊接人 免費(fèi)下載二、焊接熔渣二、焊接熔渣 焊條藥皮、焊劑或焊絲藥芯熔化后，經(jīng)一系列化學(xué)變化而形成覆蓋于熔池金屬表面的非金屬融融物質(zhì)焊接熔渣起保護(hù)作用，參與化學(xué)冶金反應(yīng)對焊縫金屬成分與性能有很大影響1、組成、組成（）鹽類溶渣：CaF2-NaF、KCl-NaCl-Na2AlF（）鹽氧化物型：CaF2-CaO-Al2O3（）氧化物型：CaO-SiO2-TiO2、MnO-SiO22、焊接熔渣的化學(xué)性質(zhì)：堿度、焊接熔渣的化學(xué)性質(zhì)：堿度B2焊接人 免費(fèi)下載3、焊接溶渣化學(xué)性質(zhì)對化學(xué)冶金反應(yīng)的影響、焊接溶渣化學(xué)性質(zhì)對化學(xué)冶金反應(yīng)的影響(1)影響其中氧化還原反應(yīng)影響其中氧化

20、還原反應(yīng)脫氧Si脫氧FeO+Si(SiO2)+Fe Mn脫氧 FeO+Mn(MnO)+Fe滲Si、滲Mn等：焊芯或焊絲中不含Si、Mn或含量較少，而焊縫中卻出現(xiàn)增Si、Mn現(xiàn)象。 (SiO2)+Fe FeO+Si ，若熔渣B2，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行，增Si (MnO)+Fe FeO+Mn ，若熔渣B2，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行，增Mn(2)影響影響FeO分配分配若熔渣B2， FeO易于集中于熔渣中若熔渣B2， FeO易向金屬中分配焊接人 免費(fèi)下載(4)影響控影響控H作用作用CaF2+SiO2 CaSiO3+SiF4 (1)SiF4+H SiF+HF(2)SiF4+H2O SiO2+HF(3)若熔渣B2

21、，反應(yīng)(1)有利于向右進(jìn)行，有利于控H反應(yīng)(3)影響影響S分配分配 除S反應(yīng)生成物FeS呈酸性若熔渣B2 S 易向熔渣中分配焊接人 免費(fèi)下載第三節(jié)第三節(jié) 焊接化學(xué)冶金反應(yīng)焊接化學(xué)冶金反應(yīng)一、焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn)一、焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn)“氣體-熔渣-熔融金屬”之間產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)1、焊接冶金分區(qū)、連續(xù)進(jìn)行藥皮焊條焊接冶金反應(yīng)分為三區(qū)：藥皮反應(yīng)區(qū)，熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū)熔化極氣體保護(hù)焊：熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 分開，而又連續(xù)2、超高溫特征，有利于冶金反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行3、焊接冶金反應(yīng)的界面大，可促使冶金反應(yīng)充分進(jìn)行4、焊接反應(yīng)過程短，不利于達(dá)到平衡狀態(tài)5、熔池中對流和攪拌現(xiàn)象，有利于熔池

22、成分均勻化和冶金反應(yīng)進(jìn)行焊接人 免費(fèi)下載二、焊接冶金反應(yīng)過程二、焊接冶金反應(yīng)過程1、藥皮反應(yīng)區(qū)、藥皮反應(yīng)區(qū)（為熔滴階段及熔池階段提供反應(yīng)產(chǎn)物）(1)除水反應(yīng)(2)有機(jī)物分解(3)礦物分解：生成O2、CO2，起保護(hù)作用，同時(shí)氧化錳鐵等(4)鐵合金氧化 生成的O2、H2O、CO2均有氧化性 當(dāng)溫度高于一定溫度時(shí)（600C），藥皮中鐵合金發(fā)生明顯氧化，導(dǎo)致氣相的氧化性下降，降低藥皮成渣后對金屬的氧化。先期脫氧先期脫氧2、熔滴反應(yīng)區(qū)、熔滴反應(yīng)區(qū)熔滴形成、長大、過渡到熔池；冶金反應(yīng)最激烈部位，平均溫度18002400C特點(diǎn)：高溫、比表面積大、存在時(shí)間短、變化形狀、熔渣進(jìn)入熔滴內(nèi)部反應(yīng)加快焊接人 免費(fèi)下載

23、(1)氣體高度分解(2)H2、N2激烈溶解(3)激烈的增氧反應(yīng)途徑：(4)強(qiáng)烈的滲合金和吸收雜質(zhì)(5)低沸點(diǎn)元素的嚴(yán)重蒸發(fā) （合金元素?zé)龘p、污染環(huán)境）(6)除H反應(yīng)（是熔滴階段的重要反應(yīng)） 氧化性氣氛 HOH CaF2 HHF氣氛中CO2、H2O及O2直接氧化熔渣中(FeO)向金屬熔滴中分配增氧熔渣中(MnO)、(SiO)的置換增氧焊接人 免費(fèi)下載3、熔池反應(yīng)區(qū)、熔池反應(yīng)區(qū)(1)脫氧反應(yīng)問題 熔池中O存在狀態(tài)：O、FeO、不溶性氧化物SiO2、MnO擴(kuò)散脫氧 利用熔渣的化學(xué)性質(zhì)，使FeO擴(kuò)散進(jìn)入熔渣 但局限性大，因?yàn)槟屉A段，熔池的粘度增加 而不溶性氧化物SiO2、MnO直接進(jìn)入熔渣沉淀脫氧

24、（有決定意義的脫氧方式） 將熔池中FeO或O轉(zhuǎn)化為不溶于金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中 Me+OMe mOn 不能采用C脫氧， ？焊接人 免費(fèi)下載沉淀脫氧實(shí)現(xiàn)條件：沉淀脫氧實(shí)現(xiàn)條件：加入元素對氧親和力大脫氧產(chǎn)物不溶于金屬，而成為獨(dú)立液相轉(zhuǎn)入熔渣熔渣化學(xué)性質(zhì)與脫氧產(chǎn)物相反，以利于吸收脫氧產(chǎn)物(2)沖洗脫氧沖洗脫氧熔渣流動(dòng) 液態(tài)金屬流動(dòng)。熔渣對液態(tài)金屬產(chǎn)生沖洗作用，使液態(tài)金屬中的氧化物易于吸收到熔渣中。 （局限性大）(3)Si-Mn聯(lián)合脫氧聯(lián)合脫氧Mn/Si=36時(shí)，脫氧產(chǎn)物（不飽和液態(tài)硅酸鹽）密度小，易于浮出轉(zhuǎn)入熔渣受化學(xué)性質(zhì)的限制焊接人 免費(fèi)下載酸性焊條：通常以錳鐵脫氧 Mn由于先期脫氧和

25、Mn蒸發(fā)損失，很難保證足量Mn進(jìn)入熔池而實(shí)現(xiàn)Si-Mn聯(lián)合脫氧。堿性焊條：存在Al、Ti、Si Al、Ti與氧的親和力 Mn與氧的親和力 保護(hù)Mn，可實(shí)現(xiàn)Si-Mn聯(lián)合脫氧(4)氣體逸出問題氣體逸出問題調(diào)整冷卻速度或熔池在液態(tài)存在時(shí)間焊接人 免費(fèi)下載三、焊縫金屬成分的控制三、焊縫金屬成分的控制使有害雜質(zhì)侵入少，有益成分損失小1、雜質(zhì)的控制、雜質(zhì)的控制(1)工藝限制來源和加強(qiáng)排除 氣體保護(hù)、清除水分、油污、氧化膜等 脫氫(2)冶金措施 脫氧、脫氫 脫硫 冶金方法脫氮效果不理想2、合金元素的燒損、合金元素的燒損 采用過渡系數(shù)反映合金成分的收得率 過渡系數(shù) = x d / x E 其中 x d為元素

26、x在熔覆金屬中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) x E為元素x在焊接材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)焊接人 免費(fèi)下載一般過渡系數(shù)1不同合金元素的過渡系數(shù)與氧親和力大小直接有關(guān) （親和力大，過度系數(shù)小）不同焊接方法導(dǎo)致過渡系數(shù)差異具體條件進(jìn)行試驗(yàn)，測定合金過渡系數(shù)，從而進(jìn)行焊縫成分計(jì)算焊接人 免費(fèi)下載第三章第三章 熔化焊接頭組織與性能熔化焊接頭組織與性能焊接接頭具有與母材不同的特點(diǎn)兩種以上金屬在高溫下混合且伴隨各種化學(xué)冶金反應(yīng)，使焊縫金屬和母材成分、組織、性能發(fā)生很大變化熱影響區(qū)發(fā)生組織變化化學(xué)冶金不均勻，造成接頭成分不均勻，存在偏析與性能差異焊接熱效應(yīng)不均勻，造成組織梯度焊接人 免費(fèi)下載一、焊縫金屬的結(jié)晶一、焊縫金屬的結(jié)晶1、結(jié)晶

27、特點(diǎn)、結(jié)晶特點(diǎn) （與鑄造結(jié)晶相似，但有自己特點(diǎn)）(1)加熱溫度高，冷卻速度快(2)熱源移動(dòng)，結(jié)晶連續(xù)進(jìn)行且隨熔池前進(jìn)(3)熔池中溫度不均勻性大，中心過熱(4)熔池原始成分不均勻 (存在時(shí)間短，來不及均勻)焊接人 免費(fèi)下載2、焊縫金屬凝固過程、焊縫金屬凝固過程 非均勻形核，依靠現(xiàn)成表面：懸浮質(zhì)點(diǎn)（一般作用不大），熔合區(qū)加熱到半熔化狀態(tài)基體金屬的晶粒表面 開始結(jié)晶時(shí)，從靠近熔合線處的母材晶粒上聯(lián)生長大聯(lián)生長大焊接人 免費(fèi)下載 優(yōu)先生長的方向與散熱最快的方向一致時(shí)，有利于生長，形成粗大的柱狀晶。不一致時(shí)，停止長大 熱源移動(dòng)，最大溫度梯度方向不斷改變，有利生長不斷改變柱狀晶垂直于熔池邊緣彎曲地長大焊接

28、人 免費(fèi)下載3、焊縫凝固組織、焊縫凝固組織 凝固組織形態(tài)的多樣性，但最大特點(diǎn)是各種形狀的柱狀晶組織。 隨著成分過冷的進(jìn)一步加大，樹枝晶生長的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時(shí)，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹枝晶區(qū)。焊接人 免費(fèi)下載4、焊縫成分不均勻性、焊縫成分不均勻性(1)宏觀偏析宏觀偏析 柱狀晶沿一定方向生長，是溶質(zhì)偏聚于晶界及部分地區(qū)大范圍內(nèi)引起宏觀組織改變甚至產(chǎn)生裂紋。層狀偏析：結(jié)晶速度周期性變化（如操作的移動(dòng)） 偏析周期性地分布。焊縫中心偏析：焊縫中心最后結(jié)晶，雜質(zhì)（或低熔點(diǎn)物質(zhì)）推往熔池中心?；】悠觯菏栈√幦鄢匚刺顫M，凝固時(shí)大量雜質(zhì)無法排出及成份擴(kuò)散不均勻而造成的偏析。

29、 通過接頭引出的方式來消除弧坑偏析。 類比于鑄造縮孔采用冒口消除。焊道偏析：多道多層焊時(shí)在層間道間形成的成分偏析。焊接人 免費(fèi)下載(2)微觀偏析微觀偏析 晶界、晶內(nèi)的亞晶和樹枝晶之間存在不同程度的顯微偏析。(3)熔合區(qū)偏析熔合區(qū)偏析 熔合區(qū)附近產(chǎn)生和金元素濃度明顯變化異種金屬焊接接頭熔合區(qū)偏析：材料本身成分差異巨大，導(dǎo)致熔合區(qū)附近存在元素的極大不均勻性。部分合金鋼元素在熔合區(qū)附近的偏析：如C元素在熔合區(qū)附近的偏析。熔合區(qū)S、P偏析：S、P向母材擴(kuò)散，但擴(kuò)散能力較弱，偏聚于熔合區(qū)。焊接人 免費(fèi)下載二、焊縫金屬性能的控制二、焊縫金屬性能的控制強(qiáng)度和韌性是影響接頭使用可靠性的最重要因素。 金屬材料強(qiáng)

30、韌化途徑：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)韌化、形變強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化、相變強(qiáng)化 焊縫強(qiáng)化方法：固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)韌化焊接人 免費(fèi)下載第四章第四章 焊接冶金缺陷焊接冶金缺陷第一節(jié)第一節(jié) 氣孔氣孔一、氣孔形成條件一、氣孔形成條件氣孔形成三個(gè)階段：氣泡生核、長大和上浮1、氣泡形核條件、氣泡形核條件能量，大量現(xiàn)存表面形核過飽和度越大，越易成核，且臨界半徑越小2、氣泡長大條件、氣泡長大條件 Pn PoPn：氣泡內(nèi)各種氣體分壓的總和 Po：阻礙起跑長大的外界壓力總和（大氣壓、熔融金屬壓力、熔渣壓力、表面張力構(gòu)成的附加壓力）現(xiàn)存表面形核，橢圓形氣泡，曲率半徑大，外界壓力低，有利于氣泡長大。焊接人 免費(fèi)下載3、氣泡上浮條件、氣泡

31、上浮條件氣泡上浮能力與氣泡和現(xiàn)存表面接觸角有關(guān)。氣泡上浮并不能避免氣孔形成，關(guān)鍵是凝固之前能否浮出。凝固速度：凝固速度大，不利于浮出，易產(chǎn)生氣孔液態(tài)金屬粘度：粘度大，氣泡上浮阻力大，易產(chǎn)生氣孔液態(tài)金屬密度：密度小，氣泡上浮速度小，易產(chǎn)生氣孔氣泡尺寸：氣泡尺寸越大，越有利于浮出原始?xì)怏w不足以使氣泡尺寸增大，產(chǎn)生氣孔可能性大原始?xì)怏w數(shù)量很多 氣泡半徑大 完全浮出 不產(chǎn)生氣孔焊接人 免費(fèi)下載二、氣孔類型及其成因二、氣孔類型及其成因分類 根據(jù)形態(tài)：球狀氣孔、條蟲狀氣孔 根據(jù)分布：孤立狀氣孔、均布狀氣孔 根據(jù)來源：析出型氣孔、反應(yīng)型氣孔 1、析出型氣孔、析出型氣孔熔池金屬凝固時(shí)氣體的溶解度突然降低所產(chǎn)生

32、平衡凝固時(shí)：H在Al 中 0.69ml/100g降至0.036ml/100g H在Fe中 25ml/100g降至8ml/100g鋁比鋼鐵更容易產(chǎn)生氫氣孔。 （另一原因）（另一原因）焊接人 免費(fèi)下載2、反應(yīng)型氣孔、反應(yīng)型氣孔冶金反應(yīng)而產(chǎn)生的氣體所導(dǎo)致的氣孔 （CO, H2O）鋼材焊接： C + O CO FeO +C CO + Fe MnO + C CO + Mn如果反應(yīng)發(fā)生在高溫熔體中，不能形成CO氣孔；如果反應(yīng)發(fā)生在液態(tài)金屬冷卻凝固的過程中，形成氣孔銅：高溫下Cu溶解較多Cu2O和H時(shí)， Cu2O + H Cu + H2O 焊接人 免費(fèi)下載第二節(jié)第二節(jié) 焊接熱裂紋焊接熱裂紋1、結(jié)晶裂紋（凝固

33、裂紋）、結(jié)晶裂紋（凝固裂紋）：在凝固的過程-結(jié)晶過程中產(chǎn)生。2、高溫液化裂紋：、高溫液化裂紋：在高溫下產(chǎn)生,鋼材或多層焊的層間金屬含有低熔點(diǎn)化合物經(jīng)重新溶化，在收縮應(yīng)力作用下,沿奧氏體晶間發(fā)生開裂。一、焊接熱裂紋類型一、焊接熱裂紋類型高溫下焊縫金屬和熱影響區(qū)產(chǎn)生的沿晶裂紋焊接人 免費(fèi)下載3、多邊化裂紋：、多邊化裂紋：產(chǎn)生溫度低于固相線溫度,存在晶格缺陷(位錯(cuò)和空位), 在應(yīng)力作用下,缺陷聚集形成多邊化邊界,使強(qiáng)度塑性下降,沿多邊化邊界開裂,多發(fā)生純金屬或單相奧氏體合金焊縫。HAZ液化裂紋結(jié)晶裂紋多邊化裂紋焊接人 免費(fèi)下載二、結(jié)晶裂紋二、結(jié)晶裂紋1、 產(chǎn)生機(jī)理產(chǎn)生機(jī)理 1）產(chǎn)生部位）產(chǎn)生部位：結(jié)

34、晶裂紋大部分都沿焊縫樹枝狀結(jié)晶的交界處發(fā)生和發(fā)展的，常見沿焊縫中心長度方向開裂即縱向裂紋，有時(shí)焊縫內(nèi)部兩個(gè)樹枝狀晶體之間。結(jié)晶裂紋焊接人 免費(fèi)下載2、產(chǎn)生機(jī)理、產(chǎn)生機(jī)理 在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點(diǎn)物被排擠在晶界，形成一種所謂的封閉“液態(tài)薄膜”，在焊接拉應(yīng)力作用下，就可能在這薄弱地帶開裂，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 產(chǎn)生結(jié)晶裂紋原因：液態(tài)薄膜 拉伸應(yīng)力 液態(tài)薄膜根本原因 拉伸應(yīng)力必要條件焊接人 免費(fèi)下載二、焊接結(jié)晶裂紋的影響因素二、焊接結(jié)晶裂紋的影響因素1）冶金因素）冶金因素結(jié)晶溫度區(qū)間結(jié)晶溫度區(qū)間：合金狀態(tài)圖脆性溫度區(qū)的大小隨著該合金的整個(gè)結(jié)晶溫度區(qū)間的增加而增加。3、結(jié)晶裂紋的影響因素、結(jié)晶裂紋的

35、影響因素 如圖 S點(diǎn)、結(jié)晶區(qū)間最大、裂紋傾向最大。共晶點(diǎn)、裂紋傾向最小。(虛線表示不平衡結(jié)晶)焊接人 免費(fèi)下載一次結(jié)晶組織形態(tài)及組織對結(jié)晶裂紋的影響一次結(jié)晶組織形態(tài)及組織對結(jié)晶裂紋的影響一次晶為方向性強(qiáng)的樹枝晶，結(jié)晶裂紋傾向大抗裂途徑1：細(xì)化晶粒初生相類型影響低熔點(diǎn)雜質(zhì)在其中的溶解若初生相中雜質(zhì)溶解多，熱裂紋傾向較小。-Fe溶解S、P雜質(zhì)較多；初生相為-Fe時(shí)熱裂紋傾向大。焊接人 免費(fèi)下載晶間易熔物質(zhì)對凝固裂紋敏感性的影響晶間易熔物質(zhì)對凝固裂紋敏感性的影響晶間易熔物質(zhì)形成的晶間液膜是引起凝固裂紋的根本原因。a: 但易熔物質(zhì)增加，增加了晶間的液相，促進(jìn)液相在晶間流動(dòng)和相互補(bǔ)充，引起填補(bǔ)和愈合作用

36、?？沽淹緩?：增加易熔物質(zhì)（易熔共晶）數(shù)量b: 易熔物質(zhì)形態(tài)連續(xù)液膜裂紋敏感性大球狀形式液膜裂紋敏感性小抗裂途徑3：加入元素，改善易熔物質(zhì)在晶界的分布形態(tài)結(jié)晶裂紋敏感性易熔物質(zhì)數(shù)量焊接人 免費(fèi)下載三、近縫區(qū)高溫液化裂紋三、近縫區(qū)高溫液化裂紋1、 產(chǎn)生部位及材料產(chǎn)生部位及材料 通常產(chǎn)生在母材的熱影響區(qū)的粗晶區(qū)，也可產(chǎn)生在多層焊縫的焊層之間。液化裂紋屬于晶間開裂性質(zhì)，裂紋斷口呈典型的晶間開裂特征。2、 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 1）近縫區(qū)晶界處存在低熔點(diǎn)雜質(zhì) 2）近縫區(qū)存在晶間液膜(低熔點(diǎn)共晶體) 液化裂紋很小，但能誘發(fā)其他裂紋。很難消除，只能采用熔點(diǎn)低于晶間液膜的焊縫金屬，滲入過熱區(qū)的液化裂紋中起愈合作

37、用焊接人 免費(fèi)下載焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬中存在很多高密度的位錯(cuò)，在高溫和應(yīng)力的共同作用下，位錯(cuò)極易運(yùn)動(dòng)，在不同平面上運(yùn)動(dòng)的刃型位錯(cuò)遇到障礙時(shí)可能發(fā)生攀移，由原來的水平組合變成后來的垂直組合，即形成“位錯(cuò)壁”就是多邊化現(xiàn)象。 多邊化導(dǎo)致顯微裂紋的產(chǎn)生。這種顯微裂紋延伸到結(jié)晶前沿，尚未凝固的熔池金屬向裂紋滲入表面活性物質(zhì)，促使裂紋擴(kuò)展而形成多邊化裂紋四、多邊化裂紋形成機(jī)理四、多邊化裂紋形成機(jī)理形核于已生長的固態(tài)柱狀晶，但實(shí)際發(fā)生于未完全凝固時(shí)的固液階段焊接人 免費(fèi)下載第三節(jié)第三節(jié) 焊接冷裂紋焊接冷裂紋室溫附近脆化而形成的裂紋。具有更大的危險(xiǎn)性產(chǎn)生時(shí)間產(chǎn)生時(shí)間:可焊后立即出現(xiàn)，也有的幾小時(shí)，幾天

38、或更長時(shí)間一、形成機(jī)理（鋼材焊接時(shí)）一、形成機(jī)理（鋼材焊接時(shí)）三要素：接頭中H含量 被焊鋼材中淬硬組織 應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力及外拘束應(yīng)力）三者相互影響焊接人 免費(fèi)下載接頭中H含量 H擴(kuò)散聚集于缺陷處H2，應(yīng)力被焊鋼材中組織淬硬化馬氏體相變晶格較大畸變脆硬性，同時(shí)產(chǎn)生大量晶格缺陷；H使奧氏體穩(wěn)定，易于形成馬氏體。 應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力及外拘束應(yīng)力） 焊接不均勻加熱和冷卻后產(chǎn)生殘余應(yīng)力；相變過程產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；相變過程中比熱和各向異性產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。焊接人 免費(fèi)下載二、冷裂紋防止二、冷裂紋防止主要針對以上三因素進(jìn)行即：盡可能降低內(nèi)應(yīng)力，消除H來源，改善組織緊急后熱處理緊急后熱處理 對于具有潛伏期的冷裂紋，如果裂紋尚在潛伏

39、期中加熱，即緊急后熱處理，可一定程度防止冷裂紋。(搶時(shí)間) 目的：消除殘余應(yīng)力，消除擴(kuò)散H，改善組織焊接人 免費(fèi)下載第四節(jié)第四節(jié) 焊接再熱裂紋焊接再熱裂紋 焊后再加熱,消除應(yīng)力退火，高溫工作時(shí)500600過程中產(chǎn)生裂紋稱再熱裂紋。一、再熱裂紋的特征一、再熱裂紋的特征 1、再熱裂紋產(chǎn)生部位、再熱裂紋產(chǎn)生部位 近縫區(qū)的粗晶區(qū)，沿晶間開裂，裂紋大部分晶間斷裂，沿熔合線方向在奧氏體粗晶粒邊界發(fā)展焊接人 免費(fèi)下載再熱裂紋再熱裂紋焊接人 免費(fèi)下載2、 敏感的溫度范圍敏感的溫度范圍:一般在500700低于500或高于700,再加熱不易出現(xiàn)再熱裂紋3、有大量的內(nèi)應(yīng)力存在，及應(yīng)集中、有大量的內(nèi)應(yīng)力存在，及應(yīng)集中

40、:在大拘束度的厚件或應(yīng)力集中部位易產(chǎn)生再熱裂紋4、易產(chǎn)生在具有沉淀強(qiáng)化作用的鋼材中、易產(chǎn)生在具有沉淀強(qiáng)化作用的鋼材中焊接人 免費(fèi)下載二、再熱裂紋產(chǎn)生機(jī)理二、再熱裂紋產(chǎn)生機(jī)理1、晶界雜質(zhì)析集弱化說晶界雜質(zhì)析集弱化說 晶界析集P、S、 硼化物沿晶界析集2、二次沉淀理論晶內(nèi)沉淀強(qiáng)化、二次沉淀理論晶內(nèi)沉淀強(qiáng)化具有沉淀強(qiáng)化的元素 焊接高溫時(shí)，合金元素全部固溶焊后冷卻速度快，合金元素不能充分析出焊后再加熱時(shí)（500-700），晶內(nèi)吸出沉淀相，導(dǎo)致晶內(nèi)強(qiáng)化。應(yīng)力松弛導(dǎo)致的變形集中于晶界。晶界塑性不足再熱裂紋焊接人 免費(fèi)下載3、晶界蠕變開裂說、晶界蠕變開裂說 發(fā)生應(yīng)力松弛的三晶粒晶界處產(chǎn)生應(yīng)力集中 空位在應(yīng)力

41、和溫度作用下運(yùn)動(dòng)到晶界，數(shù)目足夠多時(shí)，結(jié)合面遭到破壞1、 預(yù)熱及后熱預(yù)熱及后熱 預(yù)熱對防止再熱裂紋有一定效果。及時(shí)后熱可降低預(yù)熱溫度 2、線能量的作用、線能量的作用 焊接線能量適當(dāng)增加，減少過熱區(qū)硬度，裂紋減小3、低強(qiáng)焊縫應(yīng)用、低強(qiáng)焊縫應(yīng)用 適當(dāng)降低焊縫強(qiáng)度，減少近縫區(qū)塑變的集中程度，有利于降低再熱裂紋產(chǎn)生傾向 4、 降低殘余應(yīng)力和避免應(yīng)力集中降低殘余應(yīng)力和避免應(yīng)力集中三、再熱裂紋防止（主要通過工藝調(diào)整）三、再熱裂紋防止（主要通過工藝調(diào)整）焊接人 免費(fèi)下載第五章第五章 熔化焊方法簡介熔化焊方法簡介一、焊條電弧焊一、焊條電弧焊焊接人 免費(fèi)下載二、埋弧焊二、埋弧焊焊接人 免費(fèi)下載焊縫形成過程焊縫形

42、成過程 焊接人 免費(fèi)下載埋弧焊特點(diǎn)及其應(yīng)用埋弧焊特點(diǎn)及其應(yīng)用 生產(chǎn)率高，節(jié)省焊接材料。 焊接質(zhì)量好。 勞動(dòng)條件好。 不適用于立焊、橫焊、仰焊和不規(guī)則形狀焊縫。另外，焊前的準(zhǔn)備工作量較大，對焊件坡口加工、接縫裝配均勻性等要求較高。 不適于焊接3mm以下厚度的薄板。 難以焊接Al、Ti等氧化性極強(qiáng)金屬及合金。 設(shè)備費(fèi)用一次性投資較大。 焊接人 免費(fèi)下載三、氣體保護(hù)焊三、氣體保護(hù)焊 用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊優(yōu)點(diǎn)：電弧、熔池可見性好 無需焊后清理缺點(diǎn)：防風(fēng)措施 焊接人 免費(fèi)下載 在惰性氣體中燃燒的電弧熱量損失較少。 Ar：成本低，電弧燃燒非常穩(wěn)定，熔滴很容易呈穩(wěn)定的軸向射流過渡

43、，飛濺極小。 He：電弧燃燒溫度高，焊速較快，但飛濺大，成本高。焊接人 免費(fèi)下載 鎢極氬弧焊（鎢極氬弧焊（TIG焊焊 ） 釷鎢極或鈰鎢極 電極不熔化 焊接電流不能太大，易焊薄板 熔化極氬弧焊熔化極氬弧焊 （MIG焊）焊） 焊絲做電極 電流大，母材熔深大，生產(chǎn)率高，易焊中厚板焊接人 免費(fèi)下載四、電渣焊四、電渣焊 利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接 焊接人 免費(fèi)下載常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍常用焊接方法的特點(diǎn)及適用范圍 焊接人 免費(fèi)下載(1)電子束焊接過程電子束焊接過程 電子束焊是利用高速運(yùn)動(dòng)的電子撞擊工件時(shí)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能將焊縫熔化進(jìn)行的熔化焊方法。 電子束焊一般不

44、加填充金屬，如要求焊縫有突出表面的堆高可在接縫預(yù)加墊片。對接縫間隙為0.1倍的板厚，一般不能超過0.2mm。五、高能密度焊五、高能密度焊1、電子束焊、電子束焊焊接熱源功率密度（單位時(shí)間、單位面積上的能量）高，105 W/cm2電子束焊、激光焊、等離子弧焊特點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)深熔焊接 一般不使用填充材料焊接人 免費(fèi)下載(2)電子束焊的特點(diǎn)及應(yīng)用電子束焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 焊縫純度高：真空，保護(hù)效果好，避免氮化、氧化等，焊縫質(zhì)量高。 焊縫深寬比高：能量密度大，穿透能力強(qiáng)，熱傳導(dǎo)等溫線向深層擴(kuò)散，形成窄而深的加熱模式，可焊接厚大截面工件和難熔金屬。 焊接變形小：熱量集中，熱影響區(qū)小 。避免晶粒長大，合金元素?zé)龘p小

45、。 電子束焊成本高，主要用于微電子器件焊裝、導(dǎo)彈外殼的焊接、核電站鍋爐汽包和精度要求高的齒輪等的焊接。焊接人 免費(fèi)下載2、激光焊、激光焊 利用光學(xué)系統(tǒng)將激光聚焦成微小光斑，從而使材料熔化焊接。實(shí)現(xiàn)深熔焊實(shí)現(xiàn)深熔焊 表面金屬短時(shí)升至沸點(diǎn)，金屬熔化、氣化蒸汽一定速度離開熔池，反作用力使熔池凹陷，在激光束光斑下產(chǎn)生小凹坑凹坑處繼續(xù)加熱氣化，小凹坑進(jìn)一步加深，另一方面將熔化金屬擠向熔池四周上述過程不斷進(jìn)行，形成細(xì)長的孔洞。焊接人 免費(fèi)下載第六章第六章 釬焊連接原理釬焊連接原理一、概念一、概念 釬焊是利用熔點(diǎn)比被焊接金屬熔點(diǎn)低的金屬作釬料，將釬料與工件一起加熱到釬料熔化狀態(tài)，借助毛細(xì)管作用將其吸入到固態(tài)

46、間歇內(nèi)，使釬料與固態(tài)工件表面發(fā)生原子的相互擴(kuò)散、溶解和化合而連成整體的焊接方法。 釬焊接頭的形成包括兩個(gè)過程： 釬料熔化和流入、填充接頭間歇形成釬料充滿焊縫的過程； 液態(tài)釬料與釬焊金屬相互作用。第一節(jié)第一節(jié) 釬焊基本特征釬焊基本特征二、優(yōu)點(diǎn)二、優(yōu)點(diǎn)（1）溫度較低，低于木材熔點(diǎn)，對母材性能無明顯不利影響（2）可整體均勻加熱，應(yīng)力應(yīng)變小，易保證精度（3）整體均勻加熱，可一次完成多縫多零件的焊接焊接人 免費(fèi)下載（4）易實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的連接 （5）工藝簡單三、缺點(diǎn)不足三、缺點(diǎn)不足（1）接頭強(qiáng)度低，耐熱能力差（2）采用搭接接頭，增重、消耗母材（3）焊接裝備要求高，表面清理較嚴(yán)格四、釬焊分類四、釬焊分類1.

47、 軟釬焊軟釬焊 釬料熔點(diǎn)在450C以下的釬焊；常用錫鉛釬料，松香、氯化鋅溶液作釬劑。其接頭強(qiáng)度低，工作溫度低，具較好的焊接工藝性，用于電子線路的焊接。焊接人 免費(fèi)下載2. 硬釬焊硬釬焊 釬料熔點(diǎn)在4500C以上的釬焊；常用銅基和銀基釬料；硼砂、硼酸、氯化物、氟化物組成釬劑。接頭強(qiáng)度較高，工作溫度也高，用于機(jī)械零部件的焊接。 細(xì)分：高溫、中溫、低溫 （不同釬焊母材有不同劃分）鋁釬焊：500630C：高溫鋁釬焊 300500C：中溫鋁釬焊 300C：低溫鋁釬焊焊接人 免費(fèi)下載第二節(jié)第二節(jié) 液態(tài)釬料與固態(tài)母材的濕潤、鋪液態(tài)釬料與固態(tài)母材的濕潤、鋪展及填縫展及填縫液態(tài)釬料填滿母材間隙，涉及到其對母材的

48、濕潤能力及填縫能力一、濕潤及填縫一、濕潤及填縫1、釬料的濕潤與鋪展釬焊時(shí)要求：濕潤角20。 濕潤角能否為0？2、釬料的毛細(xì)填縫能力釬焊時(shí)，要求液態(tài)釬料盡可能填滿釬縫的全部間隙。釬料依靠毛細(xì)作用在釬縫內(nèi)流動(dòng)毛細(xì)填縫能力取決于液態(tài)釬料對母材的濕潤性釬縫間隙小，填縫性能好。 釬接接頭要保證小的間隙。焊接人 免費(fèi)下載二、影響釬料濕潤性和填縫性因素二、影響釬料濕潤性和填縫性因素1、釬料成分與母材的相互關(guān)系、釬料成分與母材的相互關(guān)系液態(tài)釬料與母材有一定互溶度，則濕潤性較好液態(tài)釬料中加入與母材形成共同相的合金元素，改善濕潤性。 加入形成無限固溶體的元素，濕潤性明顯改善 加入形成金屬間化合物的元素，濕潤性改善

49、有限2、溫度、溫度溫度高，濕潤性提高。若溫度太高，濕潤性太強(qiáng)，釬料流失 母材晶粒長大，溶蝕通常選擇：釬焊溫度高于釬料液相線溫度2560C3、表面氧化物、表面氧化物氧化物表面張力低，導(dǎo)致釬料對母材濕潤性差焊接人 免費(fèi)下載4、母材表面狀態(tài)、母材表面狀態(tài)表面粗糙，溝槽起毛細(xì)管作用，促進(jìn)釬料鋪展，改善濕潤性5、表面活性物質(zhì)、表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)：使溶液表面張力顯著減小，促使溶液表面自由能降低的物質(zhì)。釬料中加入表面活性物質(zhì)，可改善釬料對母材的濕潤性。6、環(huán)境氣氛的影響、環(huán)境氣氛的影響（1）保護(hù)性氣氛：保護(hù)母材不被氧化，有利于濕潤（2）還原性氣氛：還原氧化膜，有利于濕潤（3）真空釬焊：氧化膜揮發(fā)、破碎

50、、溶解而去除，有利于濕潤焊接人 免費(fèi)下載三、釬料濕潤性、填縫性評價(jià)三、釬料濕潤性、填縫性評價(jià)1、測定濕潤角、測定濕潤角一定體積釬料、一定溫度下保持一定時(shí)間，冷卻后測定濕潤角2、測定鋪展面積、測定鋪展面積一定體積釬料、一定溫度下保持一定時(shí)間，冷卻后測定鋪展面積3、測定填縫長度、測定填縫長度L一定體積釬料、一定溫度下保持一定時(shí)間，冷卻后測定釬料流動(dòng)距離釬料焊接人 免費(fèi)下載第三節(jié)第三節(jié) 金屬表面氧化膜去除機(jī)制及釬劑作用金屬表面氧化膜去除機(jī)制及釬劑作用金屬表面覆蓋氧化膜，須去除，以利于濕潤可采用氣體介質(zhì)、機(jī)械方法等去除主要采用釬劑去膜一、釬劑去膜機(jī)制（尚待深入研究）一、釬劑去膜機(jī)制（尚待深入研究）1、

51、硼砂為主的釬劑、硼砂為主的釬劑 （溶解去膜機(jī)制）（溶解去膜機(jī)制）硼砂在741C下熔化，并分解成硼酐和偏硼酸鈉： Na2B4O7B2O3+2NaBO2 。 硼砂、硼酸和硼酸酐都具有去除金屬表面氧化膜的能力，如在釬焊銅合金時(shí)，會(huì)有如下反應(yīng)： CuO+B2O3=Cu(BO2)2反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)溶于過量的熔融的硼酐中。因此，其去膜機(jī)制是典型的溶解去膜機(jī)制。焊接人 免費(fèi)下載其它金屬氧化物，如黃銅表面的氧化鋅ZnO、鐵合金表面的Fe2O3等也會(huì)以類似的方式生成Zn(BO2)2和Fe2O3 3B2O3并溶于過量的B2O3中而去除。 2、氯化物為主的釬劑、氯化物為主的釬劑 （鋁釬焊時(shí)去除鋁表面氧化膜）（鋁釬焊時(shí)去除

52、鋁表面氧化膜）（1）熔融釬劑對鋁進(jìn)行電化學(xué)腐蝕使氧化膜脫落（2）使氧化膜機(jī)械脫落3、全氟化物釬劑去鋁表面氧化膜、全氟化物釬劑去鋁表面氧化膜 溶解去除焊接人 免費(fèi)下載4、不用釬劑的去膜、不用釬劑的去膜（1）釬料中中揮發(fā)組元加熱時(shí)與表面氧化膜反應(yīng)，將其還原破壞（2）釬料通過表面氧化膜的破隙滲入膜下，再由它與母材的互溶與濕潤及釬劑的流動(dòng)來推開氧化膜（3）真空下氧化膜揮發(fā)去除注：不同釬料及釬焊對象，去膜機(jī)制不同，尚待深入研究 通常不是一種單純機(jī)制，而是一個(gè)綜合過程焊接人 免費(fèi)下載二、釬劑的作用二、釬劑的作用使用釬劑后，在母材和熔融釬料表面覆蓋一層熔融釬劑，界面張力組成發(fā)生變化LFLSSFcos=(SF

53、- LS)/ LF1、去除氧化膜，使SF增加2、使液態(tài)釬料界面LF下降提高濕潤性3、液態(tài)釬料覆蓋在焊區(qū)表面，可防止空氣進(jìn)一步氧化焊接人 免費(fèi)下載第四節(jié)第四節(jié) 液態(tài)釬料與固體母材的相互作用液態(tài)釬料與固體母材的相互作用兩種作用形式（1）母材向液態(tài)釬料中的溶解（1）釬料向母材中的擴(kuò)散一、固態(tài)母材向液態(tài)釬料中的溶解一、固態(tài)母材向液態(tài)釬料中的溶解三種情況、固（母材、固（母材B）液（釬料）液（釬料F）相互溶解度極?。┫嗷ト芙舛葮O小此時(shí)釬縫由純釬料（F）組成、B在液態(tài)在液態(tài)F中溶解度很大中溶解度很大（）釬焊加熱時(shí)間短，亞共晶釬縫（）釬焊加熱時(shí)間長，過共晶釬縫FBTBeLB焊接人 免費(fèi)下載3、F與與B作用生成

54、化合物作用生成化合物B與熔融F界面反應(yīng)生成一層化合物，阻礙相互作用同時(shí)化合物性脆，導(dǎo)電導(dǎo)熱率低，對釬焊接頭不利二、釬料組分向母材擴(kuò)散二、釬料組分向母材擴(kuò)散、釬料組分?jǐn)U散入母材的組分濃度在溶解度范圍內(nèi)固溶體有利于強(qiáng)度、擴(kuò)散區(qū)可能產(chǎn)生相變，導(dǎo)致組織產(chǎn)生相應(yīng)變化、釬料或其組分向母材晶間滲入晶界擴(kuò)散速率大，在晶界上形成釬料與母材的共晶體，其熔點(diǎn)低于釬焊溫度，在晶界上形成液體層晶間滲入使接頭強(qiáng)度、塑性下降。釬料組分在母材中溶解度越大，產(chǎn)生晶間滲入的可能性越小。焊接人 免費(fèi)下載第五節(jié)釬縫的金相組織第五節(jié)釬縫的金相組織釬焊接頭組成：擴(kuò)散區(qū)、界面區(qū)、中心區(qū)擴(kuò)散區(qū)：釬料組分向母材擴(kuò)散形成中心區(qū)：母材向釬料溶解、

55、冷卻而形成界面區(qū)：母材溶解、釬料組分的擴(kuò)散及結(jié)晶偏析形成一、固溶體釬縫組織一、固溶體釬縫組織（）F與B基體相同，且是單相合金交互結(jié)晶（） F與B基體相同，F(xiàn)是單相固溶體合金或純金屬，但釬料是雙相或多相，其中一相與母材同基局部交互結(jié)晶（）F與B能形成固溶體，釬焊后界面可能形成固溶體對接頭性能有利焊接人 免費(fèi)下載二、共晶體釬縫組織二、共晶體釬縫組織、F本身含大量共晶體組織 Ag-Cu、Al-Si等、B與F發(fā)生接觸反應(yīng)生成共晶體接觸反應(yīng)釬焊純Ag接觸反應(yīng)釬焊Cu三、金屬間化合物釬縫組織三、金屬間化合物釬縫組織釬料某組元可能與母材生成金屬間化合物釬縫中可能出現(xiàn)金屬間化合物（）A向B中溶解,界面濃度到達(dá)

56、C點(diǎn)時(shí)，冷凝時(shí)先在界面析出金屬間化合物。BAC焊接人 免費(fèi)下載（）釬料為合金系時(shí)，是否形成化合物不但與狀態(tài)圖有關(guān)，還取決于組分濃度及木材親和力如一組分能與母材形成化合物，但親和力小于釬料基體與母材親和力，即使?jié)舛雀咭膊恍纬苫衔镆唤M分能與母材形成化合物，且與母材親和力遠(yuǎn)大于釬料基體與母材親和力，即使?jié)舛鹊鸵踩菀仔纬苫衔锖附尤?免費(fèi)下載第六節(jié)第六節(jié) 釬料、釬劑及其選用釬料、釬劑及其選用一、釬料及其選用一、釬料及其選用 釬料的基本要求（一般要求）1、合適熔點(diǎn)，其液相線溫度低于母材固相線40-502、在釬料溫度下具有良好濕潤作用，充分填隙3、與母材的物理化學(xué)作用應(yīng)保證形成牢固結(jié)合4、成分穩(wěn)定，燒損

57、盡量少5、滿足釬焊接頭物理化學(xué)及力學(xué)性能焊接人 免費(fèi)下載二、釬劑及其選用二、釬劑及其選用 1、作用：、作用：（1）去氧化膜（2）表面活性作用，既改善濕潤能力（3）保護(hù)母材及釬料在加熱過程中不被進(jìn)一步氧化2、組成、組成：基質(zhì)：決定釬劑熔點(diǎn)，且是釬劑其它組分的溶劑 去膜劑：活性劑：各組分作用不是單一的，而是共同起三方面作用的焊接人 免費(fèi)下載3、要求：、要求：（1）具備足夠去膜能力（2）熔化溫度及最低活性溫度，稍低于釬料熔化溫度（3）足夠濕潤能力，活性溫度范圍覆蓋整個(gè)釬料溫度 活性溫度：釬劑穩(wěn)定有效發(fā)揮去膜能力的溫度（4）良好的熱穩(wěn)定性，不能分解（5）腐蝕性小，易清除l軟釬劑（450以下釬焊用的釬劑

58、）較少l硬釬劑（大部分） 硼砂、硼酸及其混合物：活性溫度高于800，殘?jiān)y清除。 為降低活性溫度，其中加入堿（土）金屬氯化物和氟化物。焊接人 免費(fèi)下載l鋁合金用釬劑 （由于鋁合金表面氧化膜致密且穩(wěn)定，需用專門釬劑）鋁用軟釬劑a.有機(jī)釬劑（釬焊溫度低）易喪失活性，但殘?jiān)g性低b.反應(yīng)釬劑：含大量重金屬（Zn、Sn）等的氯化物ZnCl2、SnCl2等，這些氯鹽加熱時(shí)滲過氧化膜裂縫，破壞其結(jié)合進(jìn)而發(fā)生反應(yīng)，析出Zn、Sn等，從而提高釬料的濕潤能力。 若加入溶解氧化膜的氟化物，可加快對膜的清除。焊接人 免費(fèi)下載鋁用硬釬劑a.氯化物釬劑：堿（）金屬的氯化物（主成分）， 另可加入一定氟化物（進(jìn)一步提高活

59、性）及易熔重金屬氯化物（促進(jìn)去膜及濕潤）b.氟化物釬劑：KF+AlF3 去膜能力強(qiáng)，對鋁合金無腐蝕l氣體釬劑：爐中釬焊和火焰釬焊時(shí)使用的一種釬劑 優(yōu)點(diǎn)：無殘?jiān)?，不需清?缺點(diǎn)：有毒性 BF3（爐中釬焊） 含硼有機(jī)化合物的蒸氣（火焰焊）：與O生成B2O3焊接人 免費(fèi)下載三、釬劑與釬料的匹配三、釬劑與釬料的匹配釬劑的選擇不能只從其去膜能力來做選擇。須同時(shí)考慮釬料及加熱的特點(diǎn)。應(yīng)從以下三方面統(tǒng)一考慮三方面統(tǒng)一考慮（1）去膜能力（2）釬劑活性溫度范圍覆蓋整個(gè)釬焊溫度（3 ）釬劑與釬料的流動(dòng)鋪展進(jìn)程協(xié)調(diào)具體要求具體要求（1）釬料完全熔化510秒后，釬料開始熔化（2）若釬料熔化溫區(qū)大，- 須選擇熔化溫度較高的釬劑，同時(shí)要求加熱速度快 原因：若釬劑過早熔化，過早起表面活性作用，容易導(dǎo)致釬料中低熔點(diǎn)組分流失。焊接人 免費(fèi)下載第七節(jié)第七節(jié) 釬焊工藝及釬接接頭質(zhì)量控制釬焊工藝及釬接接頭質(zhì)量控制一、釬焊工藝程序一、釬焊工藝程序1）表面處理2）裝備接頭及固定3）釬料和釬劑的位置選擇及預(yù)置（便于釬料填縫）4）釬焊（溫度、升溫速度、冷卻速度）5）釬焊后清洗（清洗腐蝕性釬劑殘留物）二、釬焊接頭裝配形式與