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焊接冶金

焊接冶金,是指在熔化焊接过程中所发生的“气体- 熔渣- 金属”之间的物理、化学变化,熔化金属的结晶凝固,以及由于焊接热循环造成的焊接热影响区内金属的组织和性能的变化。

焊接冶金工艺流程

焊接冶金焊接熔渣

焊接熔渣是在焊接过程中,主要由焊条药皮或焊剂形成的,起冶金处理、机械保护金属和改善焊接工艺性能的作用。焊接熔渣的主要组成是各种氧化物,还有氟化物、氯化物和硼酸盐类。氧化物有酸性的、中性的和碱性的。衡量熔渣的碱性强弱采用碱度,最常用和简便的计算方法是碱性氧化物的重量总和同酸性氧化物的重量总和之比(见炉渣)。碱度大于 1.3的焊渣称为碱性渣,反之称为酸性渣。焊渣碱度对焊接冶金过程有很大影响。采用碱性焊渣时,焊缝金属具有较好的综合机械性能,抗裂性能提高,同时焊缝的脱氧及脱硫也较好。

完善的脱氧可提高焊缝金属(如钢)的综合机械性能。焊接时的脱氧过程可分为两类:①先期脱氧,即在药皮的加热阶段,固态药皮中进行的脱氧反应。②沉淀脱氧,溶于液态金属(如钢液)中的脱氧剂直接与金属液体中的FeO发生脱氧反应;各种钢焊接时,利用Si、Mn联合脱氧能取得较好的脱氧效果。沉淀脱氧在脱氧过程中起最后的决定性作用。

焊接冶金焊缝金属的凝固

焊接熔池的凝固条件不同于一般铸锭。焊接熔池体积小、温度高而不均匀,中心温度近于沸点,而周围都是未熔化的被焊接金属(母材),因此温度梯度大、冷却速度快。焊缝凝固结晶始于熔池边缘的最低温度处,以半熔化的母材金属晶粒为非自发晶核,开始结晶生长,即所谓“联生结晶”。另一特点为由于冷却速度快,所以结晶从半熔化的晶粒表面开始后,沿着与散热相反的方向,以柱状晶的形态向熔池中心迅速生长,直到柱状晶互相接触为止。同时,由于柱状晶的生长速度很快,熔池中即使存在着难熔质点,也很难作为晶核长大成等轴晶粒。这样,焊缝就具有柱状晶特征(图2)。

焊接冶金焊接热作用特点

焊接热源的局部集中,导致不均匀的温度场。离焊缝越远,被加热达到的峰值温度越低,如图3所示。不均匀的温度场将引起不均匀的应力和变形,并造成不均匀的组织和性能变化。此外,焊接热源始终处于运动状态之中,焊接区中任何一点的温度变化都是准稳态,热源移近时迅速升温,热源移开时则迅速降温。这就决定了焊接过程中所发生的各种冶金学变化都无法达到平衡状态。

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焊接冶金造价信息

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多角焊接

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多角焊接

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多角焊接

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多角焊接

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焊接冶金特性

焊接冶金焊接热循环

焊接区某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。图4为单道焊接的热循环特性。温度很快地升高到峰值温度(Tmax,例如低合金钢手弧焊时在4秒内即可升到1100℃。而高温停留时间tH很短,例如在Ac3(见铁碳平衡图)以上只有几秒到十几秒钟。冷却速度ωc相当大,往往会引起淬火。决定焊接热循环特性的主要因素是材料的热物理性能、焊件尺寸、焊件初始温度以及焊接工艺参数。

多道焊时,其焊接热循环具有更为复杂的特点。后一焊道对前一焊道起后热作用,产生热处理效果;而前一焊道对后一焊道具有预热的作用。

焊接冶金范围和组织变化

加热峰值温度低于材料的熔化温度(Ts)而又高于材料能发生组织变化的临界温度(Tcr)的母材区域,即为热影响区。对大多数非调质钢常取其Ac1为其Tcr;而对调质钢,其实际回火温度即为其Tcr。在焊接热循环的作用下,热影响区内实质上在进行着一种特殊形式的热处理,其结果往往是使焊前的热处理效果受到破坏,在不同的局部位置会产生种种组织变化,从而引起硬化、软化以及脆化现象,甚至还会产生焊接裂纹。

一般说来,对调质钢而言,凡超过Ac1的部位可能产生淬火组织,而温度介于Ac1和原始温度之间的部位将进行回火过程。对非调质钢而言,在超过Ac1的部位由于发生相变,随温度不同而使其晶粒粗细差别很大。例如图5为正火处理的15MnVNb钢埋弧自动焊时的热影响区组织变化特征。

对于沉淀强化合金,在热影响区内将产生相的溶解和析出过程,常可见到粗晶粒的局部固溶区和由于过时效而产生的软化。对于冷作强化的金属,在热影响区内由于发生回复和再结晶过程,而可出现软化区域。

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焊接冶金定义

运用冶金学的焊接过程,促进了焊接的发展;同时焊接冶金的发展也促使出现了新的冶金工艺──二次重熔。

焊接化学冶金 焊接化学冶金反应的特点是温度高而时间短促;相间反应界面的比表面积大;因此,反应极为激烈。焊接化学冶金过程是分区域(或阶段)连续进行的;以手工电弧焊为例,可分为药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区(图1)。

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焊接冶金常见问题

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焊接冶金文献

课程焊接冶金学教学内容改革探索 课程焊接冶金学教学内容改革探索

课程焊接冶金学教学内容改革探索

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页数: 2页

焊接冶金学是焊接专业课程基础理论课,针对该课程在教学内容存在的不足,改革教学内容,提高教学质量和教学效果。具体的改革思路是优化教学内容主线,补充相关的基础知识和新知识,增加焊接缺陷的工程实例,补充焊接材料国际标准规范和改进实践教学等内容。

FCB法三丝单面埋弧自动焊焊接冶金反应分析 FCB法三丝单面埋弧自动焊焊接冶金反应分析

FCB法三丝单面埋弧自动焊焊接冶金反应分析

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页数: 3页

借助XRF、XRD、EPMA等测试手段,对FCB法三丝单面埋弧自动焊表面焊剂NSH-55E的焊接冶金反应进行了初步分析。结果表明,熔敷金属中存在少量夹渣物,主要由SiO2、FeO、CaO及CaSiO3构成;焊剂和熔渣中存在的主量物质为MgO、SiO2、CaO、Al2O3、CaF2、TiO2、Na2O、MnO、Fe2O3,另外因焊接高温化学冶金作用,熔渣中新生成了CaO·MgO·2SiO2、CaO·Al2O3·2SiO2物相;熔渣中MnO、TiO2的含量明显高于焊剂,这与焊剂中加入了一定量的锰铁和钛铁作为合金剂和脱氧剂有关。

焊接冶金原理内容简介

本书从冶金学角度阐明焊接冶金原理的基本理论、概念并保持连贯性。主要内容包括:焊接化学冶金、焊材冶金、熔池结晶及焊缝组织、焊接熔合区、焊接热影响区组织性能、焊接冶金缺欠、焊接裂纹与断裂等。在阐述焊接化学冶金、焊接材料、焊接缺欠等基本规律的基础上,以焊接接头的三个组成部分——焊缝、熔合区和热影响为主线展开深入论述。

本书可作为高等院校本科材料成型与控制工程、高职高专焊接专业的教材,也可供与焊接技术相关的工程技术人员参考。

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焊接冶金原理目录

第1章概述1

11焊接的途径和方法1

12焊接过程的物理本质3

13焊接能源、热输入及温度场4

14焊接冶金学涉及的内容7

复习思考题9

第2章焊接化学冶金10

21焊接化学冶金的特点10

211焊接区金属的保护10

212焊接化学冶金的反应区11

213焊接区气体与金属的作用13

214焊接化学冶金系统的不平衡性16

22焊接熔渣16

221焊接熔渣的作用、分类及特性16

222熔渣的结构理论及性质19

223焊接熔渣对金属的氧化21

224焊缝金属的脱氧22

23焊缝金属的合金化与杂质控制25

231焊缝金属的合金化25

232合金过渡系数及影响因素26

233合金元素对焊接性的影响29

234氮、氢、氧对焊接质量的影响及控制32

235焊缝中硫、磷的危害及控制39

复习思考题41

第3章焊材冶金43

31焊接材料的作用43

311不同焊接方法所用的焊接材料43

312焊条、焊丝和焊剂的作用44

32电焊条及配方设计45

321电焊条的分类及组成45

322焊条和药皮的冶金性能47

323焊条的工艺性能50

324焊条的药皮设计及原材料56

325钛钙型药皮焊条的设计60

326低氢型药皮焊条的设计62

33焊丝及保护气体66

331焊丝的分类及特点66

332实芯焊丝及工艺特性69

333药芯焊丝及工艺特性71

334焊接用保护气体及选用73

34焊剂及焊丝焊剂组合76

341焊剂的分类及特点76

342熔炼焊剂79

343烧结焊剂82

344焊剂与焊丝的组合85

复习思考题87

第4章熔池结晶及焊缝组织89

41熔池凝固结晶89

411焊接熔池凝固的特点89

412熔池金属的受力和流动状态93

413焊接熔池结晶的规律94

414熔池凝固的组织形态及影响因素96

42焊缝成分偏析与气孔101

421焊缝中的成分偏析101

422焊缝中的气孔及产生原因104

423气孔的影响因素及防止措施107

43焊缝固态相变115

431低碳钢焊缝的显微组织115

432低合金钢焊缝的组织演变116

433焊缝CCT图及其应用120

434焊缝组织性能的改善措施123

复习思考题126

第5章焊接熔合区128

51熔合区特征及结晶形态128

511焊接熔合区的特征128

512焊接熔合区的形成129

513焊接熔合区的结晶形态132

52熔合区的化学不均匀性135

521熔合区液固界面的成分分布135

522熔化边界的液化现象136

523熔合区凝固过渡层(马氏体脆性层)137

524熔合区碳迁移扩散层(增碳层和脱碳层)139

53熔合比、稀释和稀释率142

531熔合比142

532稀释和稀释率144

533异相焊缝金属的成分估算145

54液固结晶模式及熔合边界组织146

541奥氏体钢液固结晶模式146

542Ⅱ型边界及特性151

543低合金钢熔合区附近的组织154

复习思考题156

第6章焊接热影响区组织性能157

61焊接热循环及参数计算157

611焊接热循环及特征参数157

612焊接热循环特征参数的计算159

613多层焊的热循环162

62焊接加热和冷却过程的组织转变164

621焊接加热过程中的组织转变164

622焊接冷却过程中的组织转变168

623影响过冷奥氏体转变的因素172

63焊接热影响区划分及组织性能175

631焊接热影响区的划分175

632低合金钢热影响区的组织特征177

633热影响区组织分析的特点179

634热影响区性能变化181

64热影响区CCT图及焊接热模拟184

641热影响区CCT图的表达形式184

642热影响区CCT图的应用186

643焊接热模拟技术186

复习思考题189

第7章焊接冶金缺欠190

71焊接缺欠与缺陷190

711焊接缺欠与焊接质量标准190

712焊接缺欠对接头质量的影响192

713焊接缺欠的分类194

72焊接外观缺欠与内部缺陷197

721常见的焊接外观缺欠198

722焊缝咬边、未熔合及未焊透200

723孔穴和固体夹杂207

724焊接裂纹的危害及分类212

73焊接缺欠的评级与处理216

731焊接缺欠的评级216

732焊接缺欠的原因及控制221

733超标缺欠的返修223

复习思考题223

第8章焊接裂纹与断裂225

81焊接热裂纹225

811焊接热裂纹的分类及特征225

812焊接热裂纹的影响因素228

813焊接热裂纹敏感性的判定232

814焊接热裂纹的防止对策232

82焊接冷裂纹233

821焊接冷裂纹的特点及分类234

822焊接冷裂纹的形态特征235

823焊接冷裂纹的影响因素236

824焊接冷裂纹起源与扩展239

825焊接冷裂纹的防止对策243

83再热裂纹246

831再热裂纹的特征247

832再热裂纹的判定247

833再热裂纹的形成机理248

834防止再热裂纹的措施249

84层状撕裂和应力腐蚀裂纹(SCC)251

841层状撕裂的特征251

842层状撕裂的影响因素和防止措施252

843应力腐蚀裂纹的特征254

844影响SCC的因素和防止措施257

85焊接结构的断裂258

851焊接结构断裂事故258

852焊接结构的应力集中259

853脆性断裂与延性断裂260

854焊接断口特征261

复习思考题266

参考文献268

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焊接冶金与焊接性内容简介

《焊接冶金与焊接性》是高等学校专焊接专业或焊接方向的一门专业课教材,是为满足高等学校焊接专业或焊接方向教学改革的需要而编写的。本书分为上下两篇,上篇为焊接冶金,下篇为焊接性。上篇内容包括:焊接材料的组成及作用,焊接化学冶金,焊接接头的组织和性能,焊接缺陷及其控制;下篇内容包括:焊接性及其试验方法,低合金高强度钢的焊接,不锈钢及耐热钢的焊接,有色金属的焊接。

本书着重论述焊接冶金与焊接性的基本问题,尽量反映国内外近年来在焊接理论研究和生产应用方面的最新成果。本书体系完整,内容精炼,可作为高等学校焊接专业或焊接方向的教学用书,也可供从事焊接工作的研究人员和工程技术人员参考。

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