选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
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。
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。
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。
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)。
1、760℃高温材料的分类: (1)按照现有的理论,760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。 (2)按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉...
合金是体固溶强化镍基抗氧化合金,在900℃以下具有高的塑性和中等的热强性,并具有优良的抗氧化性和良好的冲压、焊接工艺性能,适宜制造在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零部件以及隔热屏...
你好!硬质合金,由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。 硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在500℃的...
湿法水下焊接的冶金特点及水下焊条设计
湿法水下焊接的冶金特点及水下焊条设计——湿法水下焊接最常见的缺陷是:焊缝气孔、焊缝成形差、焊缝及热影响区氢致裂纹敏感性大.作者通过分析水下焊接的冶金特点,设计了相应的焊条配方,初步解决了焊接过程电弧气泡不稳定的问题,并降低了电弧气泡中氢的浓度...
课程焊接冶金学教学内容改革探索
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。
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。
第1章概述1
11焊接的途径和方法1
12焊接过程的物理本质3
13焊接能源、热输入及温度场4
14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
21焊接化学冶金的特点10
211焊接区金属的保护10
212焊接化学冶金的反应区11
213焊接区气体与金属的作用13
214焊接化学冶金系统的不平衡性16
22焊接熔渣16
221焊接熔渣的作用、分类及特性16
222熔渣的结构理论及性质19
223焊接熔渣对金属的氧化21
224焊缝金属的脱氧22
23焊缝金属的合金化与杂质控制25
231焊缝金属的合金化25
232合金过渡系数及影响因素26
233合金元素对焊接性的影响29
234氮、氢、氧对焊接质量的影响及控制32
235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
31焊接材料的作用43
311不同焊接方法所用的焊接材料43
312焊条、焊丝和焊剂的作用44
32电焊条及配方设计45
321电焊条的分类及组成45
322焊条和药皮的冶金性能47
323焊条的工艺性能50
324焊条的药皮设计及原材料56
325钛钙型药皮焊条的设计60
326低氢型药皮焊条的设计62
33焊丝及保护气体66
331焊丝的分类及特点66
332实芯焊丝及工艺特性69
333药芯焊丝及工艺特性71
334焊接用保护气体及选用73
34焊剂及焊丝焊剂组合76
341焊剂的分类及特点76
342熔炼焊剂79
343烧结焊剂82
344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
41熔池凝固结晶89
411焊接熔池凝固的特点89
412熔池金属的受力和流动状态93
413焊接熔池结晶的规律94
414熔池凝固的组织形态及影响因素96
42焊缝成分偏析与气孔101
421焊缝中的成分偏析101
422焊缝中的气孔及产生原因104
423气孔的影响因素及防止措施107
43焊缝固态相变115
431低碳钢焊缝的显微组织115
432低合金钢焊缝的组织演变116
433焊缝CCT图及其应用120
434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
51熔合区特征及结晶形态128
511焊接熔合区的特征128
512焊接熔合区的形成129
513焊接熔合区的结晶形态132
52熔合区的化学不均匀性135
521熔合区液固界面的成分分布135
522熔化边界的液化现象136
523熔合区凝固过渡层(马氏体脆性层)137
524熔合区碳迁移扩散层(增碳层和脱碳层)139
53熔合比、稀释和稀释率142
531熔合比142
532稀释和稀释率144
533异相焊缝金属的成分估算145
54液固结晶模式及熔合边界组织146
541奥氏体钢液固结晶模式146
542Ⅱ型边界及特性151
543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
61焊接热循环及参数计算157
611焊接热循环及特征参数157
612焊接热循环特征参数的计算159
613多层焊的热循环162
62焊接加热和冷却过程的组织转变164
621焊接加热过程中的组织转变164
622焊接冷却过程中的组织转变168
623影响过冷奥氏体转变的因素172
63焊接热影响区划分及组织性能175
631焊接热影响区的划分175
632低合金钢热影响区的组织特征177
633热影响区组织分析的特点179
634热影响区性能变化181
64热影响区CCT图及焊接热模拟184
641热影响区CCT图的表达形式184
642热影响区CCT图的应用186
643焊接热模拟技术186
复习思考题189
第7章焊接冶金缺欠190
71焊接缺欠与缺陷190
711焊接缺欠与焊接质量标准190
712焊接缺欠对接头质量的影响192
713焊接缺欠的分类194
72焊接外观缺欠与内部缺陷197
721常见的焊接外观缺欠198
722焊缝咬边、未熔合及未焊透200
723孔穴和固体夹杂207
724焊接裂纹的危害及分类212
73焊接缺欠的评级与处理216
731焊接缺欠的评级216
732焊接缺欠的原因及控制221
733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
81焊接热裂纹225
811焊接热裂纹的分类及特征225
812焊接热裂纹的影响因素228
813焊接热裂纹敏感性的判定232
814焊接热裂纹的防止对策232
82焊接冷裂纹233
821焊接冷裂纹的特点及分类234
822焊接冷裂纹的形态特征235
823焊接冷裂纹的影响因素236
824焊接冷裂纹起源与扩展239
825焊接冷裂纹的防止对策243
83再热裂纹246
831再热裂纹的特征247
832再热裂纹的判定247
833再热裂纹的形成机理248
834防止再热裂纹的措施249
84层状撕裂和应力腐蚀裂纹(SCC)251
841层状撕裂的特征251
842层状撕裂的影响因素和防止措施252
843应力腐蚀裂纹的特征254
844影响SCC的因素和防止措施257
85焊接结构的断裂258
851焊接结构断裂事故258
852焊接结构的应力集中259
853脆性断裂与延性断裂260
854焊接断口特征261
复习思考题266
参考文献268
《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。