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1、关于熔化焊与热切割基础知识第一页，本课件共有87页第一节第一节 焊接与热切割基础知识焊接与热切割基础知识焊接基本原理及分类焊接基本原理及分类：焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以用或不用填充材料，焊接是通过加热或加压或两者兼用，可以用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种使焊件达到原子结合的一种加工方法加工方法。焊接的本质是使两个分离的物体产生原子间结合，使之连接成一体焊接的本质是使两个分离的物体产生原子间结合，使之连接成一体的连接方法的连接方法零件零件零件螺栓零件零件零件螺母铆钉机械联接机械联接焊接焊接 可拆卸联接可拆卸联接永久连接永久连接焊缝第二页，本课件共有87页焊接方法分类焊接方法分
2、类：烙烙铁铁钎钎接接高高频频感感应应钎钎接接火火焰焰钎钎接接电电阻阻钎钎接接炉炉中中钎钎接接盐盐浴浴钎钎接接爆爆炸炸焊焊冷冷压压焊焊超超声声波波焊焊气气压压焊焊电电阻阻焊焊锻锻焊焊摩摩檫檫焊焊对对焊焊滚滚焊焊点点焊焊激激光光焊焊气气电电焊焊电电子子束束焊焊电电渣渣焊焊等等离离子子弧弧焊焊铝铝热热焊焊电电弧弧焊焊气气焊焊惰惰性性气气体体保保护护焊焊活活性性气气体体保保护护焊焊自自动动埋埋弧弧焊焊手手工工电电弧弧焊焊硬钎焊硬钎焊软钎焊软钎焊钎焊钎焊压力焊压力焊熔化焊熔化焊焊接焊接第三页，本课件共有87页切割方法分类：切割方法分类：切割方法切割方法火焰切割火焰切割电弧切割电弧切割冷切割冷切割氧氧乙乙
3、炔炔气气割割液液化化石石油油气气切切割割氢氢氧氧源源切切割割氧氧熔熔剂剂切切割割等等离离子子弧弧切切割割碳碳弧弧气气割割激激光光切切割割水水射射流流切切割割气割气割碳弧气割碳弧气割等离子弧切割等离子弧切割水射流切割水射流切割激光切割激光切割第四页，本课件共有87页焊接与切割技术的发展概况：焊接与切割技术的发展概况：我国是最早应用焊接技术的国家之一。我国是最早应用焊接技术的国家之一。远在战国时期的一些金属制品就已采用了焊接技术。远在战国时期的一些金属制品就已采用了焊接技术。在宋代科学家沈括所著的在宋代科学家沈括所著的梦溪笔淡梦溪笔淡一书，就提到了焊接方法。一书，就提到了焊接方法。在明代科学家宋应
4、星所著的在明代科学家宋应星所著的天工开物天工开物一书中，对锻焊和钎焊技术作了详一书中，对锻焊和钎焊技术作了详细叙述。细叙述。1892年出现氧年出现氧氢混和气焊（氢混和气焊（2000左右）左右），由于温度较低只用于薄板焊接由于温度较低只用于薄板焊接。1895年发明了电石后又发现了乙炔和氧气混和燃烧温度高年发明了电石后又发现了乙炔和氧气混和燃烧温度高（3200），1903年被广泛运用到金属焊接上。年被广泛运用到金属焊接上。20世纪初手工电弧焊问世。世纪初手工电弧焊问世。20年代后期电阻焊获得应用。年代后期电阻焊获得应用。40年代后期埋弧焊；惰性气体保护焊相继获得应用。年代后期埋弧焊；惰性气体保护焊
5、相继获得应用。50年代年代CO2气电焊、电渣焊、摩擦焊、电子束焊、超声波焊发展应用。气电焊、电渣焊、摩擦焊、电子束焊、超声波焊发展应用。60年代等离子弧焊、激光焊、光束焊相继出现。年代等离子弧焊、激光焊、光束焊相继出现。近年来，太阳能焊机、冷压焊机等新型焊机开始研制，焊接生产自动化及近年来，太阳能焊机、冷压焊机等新型焊机开始研制，焊接生产自动化及计算机在焊接切割生产中有很大发展。计算机在焊接切割生产中有很大发展。第五页，本课件共有87页公元前3000多年埃及出现了 技术。公元前2000多年中国的殷朝采用 制造兵器。公元前200年前，中国已经掌握了青铜的及铁器的工艺。第六页，本课件共有87页18
6、81年：法国人 阿尔萨斯阿尔萨斯(De Meritens)发明了最早期的。第七页，本课件共有87页1888年：俄罗斯人发明。第八页，本课件共有87页1917年：第一次世界大战期间使用修理了109艘从德国缴获的船用发动机，并使用这些修理后的船只把50万美国士兵运送到了法国。第九页，本课件共有87页大约1920年：第一艘使用制造的油轮波基普西（Poughkeepsie Socony）号在美国下水。第十页，本课件共有87页1930年：前苏联罗比诺夫发明了。第十一页，本课件共有87页氩弧焊氩弧焊焊缝焊缝1941年：美国人马里帝兹马里帝兹(Meredith)发明了（氦弧焊）。氩弧焊焊氩弧焊焊缝缝第十二页
7、，本课件共有87页1947年：前苏联Bopoe（沃罗舍维奇）发明。第十三页，本课件共有87页1988年：焊接机器人开始在汽车生产线中大量应用。1993年：使用机器人控制CO2激光器成功的焊接了美国陆军艾布拉姆斯(Abrams)型主战坦克。第十四页，本课件共有87页19961996年：年：以乌克兰巴顿焊接研所以乌克兰巴顿焊接研所洛博格维夫洛博格维夫(B.K.Lebegev)(B.K.Lebegev)院士为首的三十多人的研制小组，研究开院士为首的三十多人的研制小组，研究开发了发了。20012001年：年：成功应用于临床。成功应用于临床。第十五页，本课件共有87页焊接与切割的应用：焊接与切割的应用：
8、焊接是一种应用范围很广的金属加工方法。焊接是一种应用范围很广的金属加工方法。造船造船石油石油电站电站桥梁桥梁冶金冶金航天航天汽车汽车矿山机矿山机械械在世界主要的工业国家里每年钢产量的在世界主要的工业国家里每年钢产量的45左右用于焊接结构。左右用于焊接结构。在制造一辆小轿车时，需要焊接在制造一辆小轿车时，需要焊接500012000个焊点，一艘个焊点，一艘30万吨油轮要焊万吨油轮要焊1000km长的焊缝，一架飞机的焊点多达长的焊缝，一架飞机的焊点多达2030万个。万个。随着工业的发展，被焊接的材料种类也愈来愈多，除了普通的材随着工业的发展，被焊接的材料种类也愈来愈多，除了普通的材料外，还有如超高强
9、钢、活性金属、难熔金属以及各种非金属的料外，还有如超高强钢、活性金属、难熔金属以及各种非金属的焊接。焊接。由于各类产品日益向着高参数（高温、高压、高寿命）、大型由于各类产品日益向着高参数（高温、高压、高寿命）、大型化方向发展，焊接结构越来越复杂，焊接工作量越来越大，这化方向发展，焊接结构越来越复杂，焊接工作量越来越大，这对于焊接生产的对于焊接生产的 质量，效率等提出了更高的要求。同时也推质量，效率等提出了更高的要求。同时也推动了焊接技术的飞速发展，使它在工业生产中的应用更为广阔。动了焊接技术的飞速发展，使它在工业生产中的应用更为广阔。第十六页，本课件共有87页 随着生产的发展，焊接技术的应用愈
10、来与广泛，与此随着生产的发展，焊接技术的应用愈来与广泛，与此同时，伴随出现的各种不安同时，伴随出现的各种不安 全、不卫生的因素严重地威胁全、不卫生的因素严重地威胁着焊工及其它生产人员的安全与健康。着焊工及其它生产人员的安全与健康。学学习习焊焊接接切切割割安安全全技技术术的的必必要要性性为切实保护工人的安全与健康，国家经贸委于为切实保护工人的安全与健康，国家经贸委于1999年发布的第年发布的第13号主任令号主任令特种作业人员安全技术培训考核管理办法特种作业人员安全技术培训考核管理办法和国和国家标准家标准GB530685特种作业人员安全技术考核管理规则特种作业人员安全技术考核管理规则中都明确规定：
11、中都明确规定：金属焊接（气割）作业是特种作业，直接从事金属焊接（气割）作业是特种作业，直接从事特种作业者，称特种作业人员。特种作业者，称特种作业人员。特种作业人员，必须进行与工种相适应的、专门的安全技术理特种作业人员，必须进行与工种相适应的、专门的安全技术理论学习和实际操作训练，并经考核合格取得国家安全生产监督论学习和实际操作训练，并经考核合格取得国家安全生产监督管理总局统一制作的安全技术操作证后方准独立作业。管理总局统一制作的安全技术操作证后方准独立作业。第十七页，本课件共有87页学学习习焊焊接接切切割割安安全全技技术术的的必必要要性性 特种作业是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、特种作
12、业是指容易发生人员伤亡事故，对操作者本人、他人及周围设施的安全有重大危害的作业。直接从事这些作他人及周围设施的安全有重大危害的作业。直接从事这些作业的人员，即特种作业人员的安全技术素质及行为对于安全业的人员，即特种作业人员的安全技术素质及行为对于安全状况是至关重要的，许多重大、特大事故就是因为这些作业状况是至关重要的，许多重大、特大事故就是因为这些作业人员的违章造成的。鉴于特种作业人员在安全生产中的重要人员的违章造成的。鉴于特种作业人员在安全生产中的重要性，性，劳动法劳动法、矿山安全法矿山安全法、煤炭法煤炭法等法律法规都等法律法规都对特种作业人员的培训、考核、管理提出了要求。原劳动部曾发对特种
13、作业人员的培训、考核、管理提出了要求。原劳动部曾发布了布了特种作业人员安全技术培训考核管理规定特种作业人员安全技术培训考核管理规定（劳安字（劳安字【19911991】3131号）、号）、矿山特种作业人员安全操作资格考核规矿山特种作业人员安全操作资格考核规定定（劳部发（劳部发【19961996】3535号）等规章。特种作业人员的培训、号）等规章。特种作业人员的培训、考核发证工作，已经成为安全生产监督管理的一项基本内考核发证工作，已经成为安全生产监督管理的一项基本内容。容。第十八页，本课件共有87页学学习习焊焊接接切切割割安安全全技技术术的的必必要要性性锰锰中中毒毒的的树树身身斑斑点点 职工在焊接
14、切割工作过程中需要与各职工在焊接切割工作过程中需要与各种易燃易爆气体、压力容器和电机电器种易燃易爆气体、压力容器和电机电器接触。焊接过程中会产生有毒气体、有接触。焊接过程中会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声害粉尘、弧光辐射、高频电磁场、噪声和射线等。上述危害因素在一定条件下和射线等。上述危害因素在一定条件下可能引起爆炸、火灾、烫伤、急性中毒可能引起爆炸、火灾、烫伤、急性中毒（锰中毒）（锰中毒）、血液疾病、电光性眼炎和皮、血液疾病、电光性眼炎和皮肤病等职业病症。此外还可能危及设备、肤病等职业病症。此外还可能危及设备、厂房和周围人员安全，给国家和企业带来厂房和周围人员安全，给国家
15、和企业带来不应有的损失。不应有的损失。第十九页，本课件共有87页学学习习焊焊接接切切割割安安全全技技术术的的必必要要性性 学习焊接安全技术的目的学习焊接安全技术的目的在于使有关的管理人员、操作在于使有关的管理人员、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防护的方法，工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防护的方法，严格执行国家标准严格执行国家标准焊接与切割安全焊接与切割安全（GB9448GB94488888）及）及各项有关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能各项有关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能及时做出适当处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房设及时做出适当处理，
16、从而保护操作者自己和周围人员及厂房设备不遭到损害。备不遭到损害。随着焊接新技术的不断出现随着焊接新技术的不断出现,劳动保护的措施劳动保护的措施也要不断的发展才能适应安全工作的需要也要不断的发展才能适应安全工作的需要.焊接安全技术研焊接安全技术研究的主要内容是究的主要内容是防火、防爆、防触电以及在尘毒、磁场、辐射防火、防爆、防触电以及在尘毒、磁场、辐射等条件下如何保障工人的身心健康实现安全操作。等条件下如何保障工人的身心健康实现安全操作。焊接工人只焊接工人只有详细地了解和掌握生产过程的特点和焊接工艺、工具及有详细地了解和掌握生产过程的特点和焊接工艺、工具及操作方法操作方法,才能深刻地理解和掌握焊
17、接安全技术的措施，才能深刻地理解和掌握焊接安全技术的措施，严格地执行安全规程和实施防护措施，从而保证安全生产，严格地执行安全规程和实施防护措施，从而保证安全生产，避免发生事故。避免发生事故。第二十页，本课件共有87页第二节第二节金属学及热处理基本知识金属学及热处理基本知识金属晶体结构的一搬知识：金属晶体结构的一搬知识：金属：金属：世界上的元素按性质分两大类世界上的元素按性质分两大类 非金属：非金属：具有不透明、有光泽、有延展具有不透明、有光泽、有延展 性、性、良好导电性和导热性。常见金属元良好导电性和导热性。常见金属元 素有铁、铝、铬、镍、钨等。素有铁、铝、铬、镍、钨等。特征与金属相反。常见非
18、金属有碳、特征与金属相反。常见非金属有碳、氧、氢、氮、硫、磷等。氧、氢、氮、硫、磷等。第二十一页，本课件共有87页晶体的特点晶体的特点食盐、水结成的冰都是晶体。食盐、水结成的冰都是晶体。固态金属及合金也是晶体。固态金属及合金也是晶体。松香、玻璃之类不是晶体，属于非晶体。松香、玻璃之类不是晶体，属于非晶体。晶体与非晶的区别不在外形、而在内部的元子排列。在晶体中，原子按一定规律晶体与非晶的区别不在外形、而在内部的元子排列。在晶体中，原子按一定规律排列很整齐。而在非晶体中，原子则是散乱分布，至多有些局部的短程规则排列。排列很整齐。而在非晶体中，原子则是散乱分布，至多有些局部的短程规则排列。由于晶体与
19、非晶体中原子排列不同，因此性能也不相同。由于晶体与非晶体中原子排列不同，因此性能也不相同。食盐晶体食盐晶体水结成冰晶体水结成冰晶体松香松香玻璃玻璃晶体的外观晶体的外观 第二十二页，本课件共有87页典型的金属晶体结构典型的金属晶体结构金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子，称为晶体。金属的原子按一定方式有规则地排列成一定空间几何形状的结晶格子，称为晶体。常见金属晶格有体心立方晶格和面心立方晶格。常见金属晶格有体心立方晶格和面心立方晶格。体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格：体心立方晶格：晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的中心各有一个原子。
20、晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的中心各有一个原子。面心立方晶格：面心立方晶格：晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的六个面的中心各有一个原子。晶胞是一个正六方体，立方体的八个角上和立方体的六个面的中心各有一个原子。第二十三页，本课件共有87页铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶格铁属于立方晶格，随着温度的变化，铁可以由一种晶格转变为另一重晶格。这种晶格的转变，称为同素异晶转转变为另一重晶格。这种晶格的转变，称为同素异晶转变。纯铁在常温下是体心立方晶格（称为变。纯铁在常温下是体心立方晶格（称为FeFe）；当温）；当温度升高到度升高到910910时，纯铁的晶格由体心
21、立方晶格转变为面心时，纯铁的晶格由体心立方晶格转变为面心立方晶格（称为立方晶格（称为FeFe）；再升温度到）；再升温度到13901390时，面心立时，面心立方晶格又重新转变为体心立方晶格（称为方晶格又重新转变为体心立方晶格（称为FeFe），然），然后一直保持到纯铁的熔化温度。后一直保持到纯铁的熔化温度。纯铁的这种特性非常重要纯铁的这种特性非常重要,是钢材所以能通过各种热处是钢材所以能通过各种热处理方法来改变其内部组织，从而改善性能的内在因素之理方法来改变其内部组织，从而改善性能的内在因素之一，也是焊接热影响区中各个区域与母材相比，具有不一，也是焊接热影响区中各个区域与母材相比，具有不同组织和性
22、能的原因之一。同组织和性能的原因之一。典型的金属晶体结构典型的金属晶体结构第二十四页，本课件共有87页合金的组织和结构合金的组织和结构合金的组织合金的组织两种或两种以上的元素（其中至少一种是金属元素），组合成的金属，叫做合金。两种或两种以上的元素（其中至少一种是金属元素），组合成的金属，叫做合金。根据两种元素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点可将合金的根据两种元素相互作用的关系，以及形成晶体结构和显微组织的特点可将合金的组织分为三类：组织分为三类：（）（）固溶体固溶体 固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶固溶体是一种物质的原子均匀地溶解在另一种物质的晶格内，形成单相晶
23、体晶结构。根据原子在晶格上分布的形式，固溶体可分为格内，形成单相晶体晶结构。根据原子在晶格上分布的形式，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。置换固溶体和间隙固溶体。第二十五页，本课件共有87页合金的组织和结构合金的组织和结构（2）化合物化合物 两种元素的原子按一定比例相结合，具有新的晶体结构，在两种元素的原子按一定比例相结合，具有新的晶体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的，叫化合物。晶格中各元素原子的相互位置是固定的，叫化合物。通常化合物具有较高的硬度，低的塑性，脆性也较大。通常化合物具有较高的硬度，低的塑性，脆性也较大。渗碳体晶格第二十六页，本课件共有87页合金的组织和结构合金的组织
24、和结构（3）机械混合物机械混合物 固溶体和化合物均为单相合金，若合金是由两种不同的固溶体和化合物均为单相合金，若合金是由两种不同的晶体结构彼此机械混和组成，称为机械混合物。晶体结构彼此机械混和组成，称为机械混合物。它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、硬度和耐磨；塑性和压力加工性能则它往往比单一的固溶体合金有更高的强度、硬度和耐磨；塑性和压力加工性能则较差。较差。工业上使用的大多数合金工业上使用的大多数合金属于机械混合物，如钢、属于机械混合物，如钢、生铁、铝合金、黄铜、青生铁、铝合金、黄铜、青铜等。铜等。XCE金4相显微镜JVC彩色摄像机计算机图像采集设备第二十七页，本课件共有87页铁碳合金的
25、基本知识铁碳合金的基本知识钢中常见的显微组织钢中常见的显微组织（1）铁素体铁素体（F）铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于铁素体是少量的碳和其它合金元素固溶于Fe中的中的固溶体固溶体。-铁为体心立方晶格铁为体心立方晶格，碳原子以填隙状态存在，合金元素以置换，碳原子以填隙状态存在，合金元素以置换状态存在。状态存在。其性能是强度、硬度很低，塑性、韧性好。显微组织是明亮的多边形晶粒。填隙状态填隙状态置换状态置换状态铁素体显微组织铁素体显微组织第二十八页，本课件共有87页铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识钢中常见的显微组织钢中常见的显微组织（2）渗碳体渗碳体（Fe3C）渗碳体是铁与碳的化合物，分子式
26、是渗碳体是铁与碳的化合物，分子式是Fe3C。其性能与铁素体相反，硬而脆，随着钢中含碳量的增加，钢中渗碳体的量也其性能与铁素体相反，硬而脆，随着钢中含碳量的增加，钢中渗碳体的量也增多，钢的硬度、强度也增加，而塑性、韧性则下降。增多，钢的硬度、强度也增加，而塑性、韧性则下降。渗渗碳碳体体二二 次次 渗渗 碳碳 体体三三 次次 渗渗 碳碳 体体第二十九页，本课件共有87页铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识珠珠 光光 体体第三十页，本课件共有87页铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识钢中常见的显微组织钢中常见的显微组织（4）奥氏体奥氏体（A）奥氏体是碳和其它合金元
27、素在奥氏体是碳和其它合金元素在-Fe-Fe中的固溶体中的固溶体。奥氏体。奥氏体为面心立方晶格。为面心立方晶格。奥奥氏氏体体奥氏体的强度和硬度不高奥氏体的强度和硬度不高,塑性和韧性很好。另一特点无磁性。塑性和韧性很好。另一特点无磁性。第三十一页，本课件共有87页铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识钢中常见的显微组织钢中常见的显微组织（5）马氏体马氏体（M）马氏体是碳在马氏体是碳在-Fe-Fe中的过饱和固溶体中的过饱和固溶体。一般可分为低。一般可分为低碳马氏体和高碳马氏体。碳马氏体和高碳马氏体。奥氏体转变为马氏体时体积要膨胀。奥氏体转变为马氏体时体积要膨胀。高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度，但很
28、脆，延展性很低。高碳淬火马氏体具有很高的硬度和强度，但很脆，延展性很低。低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相结合的特点。低碳回火马氏体则具有相当高的强度和良好的塑性和韧性相结合的特点。马氏体显微组织马氏体显微组织第三十二页，本课件共有87页 (a)低碳钢中的板条马氏体低碳钢中的板条马氏体(X80)(b)高碳钢中的针状高碳钢中的针状(片状片状)马氏体马氏体(X400)第三十三页，本课件共有87页铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识钢中常见的显微组织钢中常见的显微组织（6）魏氏组织魏氏组织 魏氏组织是一种过热组织魏氏组织是一种过热组织,是由彼此交叉的是由彼此交叉的60的铁素体的铁素
29、体针嵌入基体组织。针嵌入基体组织。碳钢过热，晶粒长大后碳钢过热，晶粒长大后，高温下晶粒粗大的奥氏体以一定的速度冷，高温下晶粒粗大的奥氏体以一定的速度冷却时，很容易形成魏氏组织。粗大的魏氏组织使钢材的塑性和却时，很容易形成魏氏组织。粗大的魏氏组织使钢材的塑性和韧性下降，使钢变脆。韧性下降，使钢变脆。亚共析钢中的魏氏组织铁素体亚共析钢中的魏氏组织铁素体 过共析钢中的魏氏组织渗碳体过共析钢中的魏氏组织渗碳体第三十四页，本课件共有87页有色金属的基本知识有色金属除钢铁材料以外的各种金属材料，又称非铁材料。有色金属的特点强度高导电性好耐蚀性及导热性好第三十五页，本课件共有87页有色金属的基本知识铜面心立
30、方结构，密度8.9g/cm3，熔点1083。铜的分类（1）黄铜：由铜和锌组成的合金。特点：耐磨性能高、强度高、硬度大、切削工艺好、耐化学腐蚀。第三十六页，本课件共有87页有色金属的基本知识白铜：铜镍合金，呈银白色。特点：与其他铜合金相比，其机械性能和物理性能较好，尤其是耐热和耐腐蚀性能。青铜：除铜锌和铜镍合金外的所有铜合金的统称。特点：熔点低、硬度大、可塑性强，适用于铸造各种器具。第三十七页，本课件共有87页有色金属的基本知识铝面心立方结构，密度2.27g/cm3,熔点661.特点：密度小塑性好易加工抗腐蚀性好第三十八页，本课件共有87页有色金属的基本知识铝的分类：纯铝铝合金：铸造铝、变形铝、
31、不能热处理强化铝合金、可热处理强化铝合金第三十九页，本课件共有87页热处理热处理钢的热处理：钢的热处理：将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温，这个过程称为热处理。度冷却到室温，这个过程称为热处理。（一）（一）淬火淬火 将钢加热到将钢加热到A1（对过共析钢）或（对过共析钢）或A3（对亚共析（对亚共析钢）以上钢）以上3070，在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成，在此温度下保持一段时间，使钢的组织全部变成奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏体来不及分解和合金奥氏体，然后快速冷却（水冷或油冷），使奥氏
32、体来不及分解和合金元素的扩散而形成马氏体组织，称为淬火。元素的扩散而形成马氏体组织，称为淬火。淬火后可以提高钢的硬度及耐磨性。淬火后可以提高钢的硬度及耐磨性。在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变脆，在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变脆，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。第四十页，本课件共有87页热处理热处理钢的热处理：钢的热处理：（二）（二）回火回火 淬火后进行回火淬火后进行回火，可以在保持一定强度的基础，可以在保持一定强度的基础上恢复钢的韧性。回火温度在上恢复钢的韧性。回火温度在A1以下，按回
33、火温度的不同可分为低温以下，按回火温度的不同可分为低温回火回火(150250)、中温回火、中温回火(350450)、高温回火（、高温回火（500650）、低温回火后得到回火马氏体组织）、低温回火后得到回火马氏体组织,硬度稍有降低硬度稍有降低,韧性有所韧性有所提高提高。中温回火后得到回火屈氏体组织。中温回火后得到回火屈氏体组织,提高了钢的韧性极限和屈服提高了钢的韧性极限和屈服强度强度,同时也有较好的韧性。高温回火后得到回火索氏体组织同时也有较好的韧性。高温回火后得到回火索氏体组织,可消除可消除内应力内应力,降低钢的强度和硬度降低钢的强度和硬度,提高钢的塑性和韧性。提高钢的塑性和韧性。钢在淬火后再
34、进行高温回火钢在淬火后再进行高温回火,这一复合热处理工艺称为调质。调质能这一复合热处理工艺称为调质。调质能得到韧性和强度最好的配合得到韧性和强度最好的配合,获得良好的综合力学性能。获得良好的综合力学性能。第四十一页，本课件共有87页热处理热处理钢的热处理：钢的热处理：（三）（三）正火正火 将钢加热到将钢加热到A3或或Acm以上以上5070，保温后，在空气中冷却，称为正火。保温后，在空气中冷却，称为正火。许多碳素钢和低合金结构钢经正火后，各项力学性能均较许多碳素钢和低合金结构钢经正火后，各项力学性能均较好，可以细化晶粒，常用来作为最终热处理。好，可以细化晶粒，常用来作为最终热处理。对于焊接结构，
35、经正火后，能改善焊接接头性能，可对于焊接结构，经正火后，能改善焊接接头性能，可消除粗晶组织及组织不均匀等。消除粗晶组织及组织不均匀等。第四十二页，本课件共有87页热处理热处理钢的热处理：钢的热处理：（四）（四）退火退火 将钢加热到将钢加热到A3以上或以上或A1左右一定范围左右一定范围的温度，保温一段时间后，随炉缓慢而均匀地冷却，称为退的温度，保温一段时间后，随炉缓慢而均匀地冷却，称为退火。火。退火可降低硬度，使材料便切削加工，能消除内应力等。退火可降低硬度，使材料便切削加工，能消除内应力等。焊接结构焊接以后会产生焊接残余应力，容易导致产生延迟焊接结构焊接以后会产生焊接残余应力，容易导致产生延迟
36、裂纹，因此重要的焊接结构焊后应该进行消除应力退火处理。裂纹，因此重要的焊接结构焊后应该进行消除应力退火处理。消处应力退火属于低温退火，加热温度在消处应力退火属于低温退火，加热温度在A1A1以下，一般采以下，一般采用用600600650650，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却。亦称，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却。亦称焊后热处理。焊后热处理。第四十三页，本课件共有87页金属材料的基本一般知识金属材料的基本一般知识一金属材料的性能一金属材料的性能（一）金属材料的物理化学性能（一）金属材料的物理化学性能1密度密度 物质单位体积所具有的质量称为密度，用符号物质单位体积所具有的质量称为密度，用符号表示表示
37、。2导电性导电性 金属传导电流的能力叫做导电性金属传导电流的能力叫做导电性。银、铜、铝导电性好。银、铜、铝导电性好。3导热性导热性 金属传导热量的性能称为导热性金属传导热量的性能称为导热性。一般来说导电好导热也好一般来说导电好导热也好。4热膨胀性热膨胀性 金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热膨胀。5抗氧化性抗氧化性 金属材料在高温时抵抗氧化性气氛作用的能力称为抗金属材料在高温时抵抗氧化性气氛作用的能力称为抗 氧化性氧化性。6耐腐蚀性耐腐蚀性 金属材料抵抗各重介质金属材料抵抗各重介质（大气（大气、酸、碱、盐等、酸、碱、盐等）侵蚀）侵蚀 的的 能力称
38、为耐腐蚀性。能力称为耐腐蚀性。第四十四页，本课件共有87页金属材料的基本一般知识金属材料的基本一般知识（二）金属材料的力学性能（二）金属材料的力学性能 金属材料受外部负荷时金属材料受外部负荷时,从开始受力从开始受力直至材料破坏的全部过程为耐腐蚀性直至材料破坏的全部过程为耐腐蚀性.化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条化工、热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的，所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。件下长期工作的，所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性。1强度强度 金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗力，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。的抗力
39、，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。（1）屈服强度屈服强度 钢材在拉伸过程中，钢材在拉伸过程中，当拉应力达到某一数值而不再增加时，当拉应力达到某一数值而不再增加时，其形变却再继续增加，这个拉应力其形变却再继续增加，这个拉应力 值成为屈服强度。以值成为屈服强度。以Rel表示。表示。（2）抗拉强度抗拉强度 金属材料在破坏金属材料在破坏 前所承受的最大拉应力，以前所承受的最大拉应力，以Rm表示。表示。强度单位是强度单位是MPa（兆帕）。（兆帕）。圆形拉伸试样圆形拉伸试样拉伸曲线拉伸曲线第四十五页，本课件共有87页金属材料的基本一般知识金属材料的基本一般知识2塑性塑性 塑性是指金属材料在外力作
40、用下产生塑性变形的能力。表示金属材料塑性性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角。能有伸长率、断面收缩率及冷弯角。（1）伸长率伸长率 金属材料受拉力作用破断时金属材料受拉力作用破断时，伸长量与原长度的百分，伸长量与原长度的百分比叫做伸长率，以比叫做伸长率，以 A表示。表示。A-100 式中式中 试样的原标定长度，。试样的原标定长度，。试样拉断后标距部分的长度，。试样拉断后标距部分的长度，。（2）断面收缩率断面收缩率 金属材料受拉力作用破断时，拉断处横截面缩小金属材料受拉力作用破断时，拉断处横截面缩小的面积与原始截面积的百分比叫做断面收缩
41、率，以的面积与原始截面积的百分比叫做断面收缩率，以Z表示。表示。Z1-0 0100 式中式中 试样拉断后，拉断处横截面面积，。试样拉断后，拉断处横截面面积，。试样标距部分原始的横截面面积，。试样标距部分原始的横截面面积，。（3）冷弯角冷弯角 冷弯角也叫弯曲角，一般是用长条形试样，根据不同冷弯角也叫弯曲角，一般是用长条形试样，根据不同的材质、板厚，按规定的弯曲半径进行弯曲，在受拉面出现裂纹时试样与的材质、板厚，按规定的弯曲半径进行弯曲，在受拉面出现裂纹时试样与原始平面的夹角，叫做冷弯角，以原始平面的夹角，叫做冷弯角，以表示表示。22第四十六页，本课件共有87页 试样安放位置试样安放位置 冲击试验
42、冲击试验金属材料的基本一般知识金属材料的基本一般知识3冲击韧性冲击韧性 冲击韧性是衡量金属材料抵抗动载荷或冲击力的能力，冲击韧性是衡量金属材料抵抗动载荷或冲击力的能力，冲击试验可以测定材料在突加载荷时对缺口敏感性，冲击值是冲击韧性的一个指冲击试验可以测定材料在突加载荷时对缺口敏感性，冲击值是冲击韧性的一个指标，以标，以 表示表示。k A Ak/Fk/F 式中式中A A 冲击吸收功冲击吸收功，J J；FF试验前试样刻槽处的横截面积试验前试样刻槽处的横截面积，2 。冲击值冲击值，J J2 4硬度硬度 金属材料抵抗表面变形的能力金属材料抵抗表面变形的能力。常用的硬度有常用的硬度有布氏硬度布氏硬度HB
43、W、洛氏硬度、洛氏硬度HRC、维氏硬度、维氏硬度HV三种。三种。2 2布氏硬度实验原理图布氏硬度实验原理图 洛氏硬度实验原理洛氏硬度实验原理第四十七页，本课件共有87页（三）金属材料的工艺性能（三）金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的力。金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的力。1切削性能切削性能 切削性是指金属材料是否易于切削的性能。切削性是指金属材料是否易于切削的性能。2铸造性能铸造性能 金属的铸造性能主要是指金属在液态时的流动性以及液态金金属的铸造性能主要是指金属在液态时的流动性以及液态金属在凝固过程中的收缩和偏析程度属在凝固过程中的收缩和偏析程度。3焊接性能焊
44、接性能 焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构焊接性是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的件，并满足预定服役要求的能力。焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素的影响。影响。焊接性评定方法很多，其中广泛使用的方法是碳当量法。焊接性评定方法很多，其中广泛使用的方法是碳当量法。常用碳当量的计算公式：常用碳当量的计算公式：CECMn6（CrMoV）5（Ni Cu）15 当当CE0.4时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时不必预热。时，钢材的淬硬倾向不明显，焊接性优良，焊接时
45、不必预热。当当CE=0.40.6时，淬硬倾向逐渐明显，需采取适当预热措施。时，淬硬倾向逐渐明显，需采取适当预热措施。当当CE0.6时，淬硬倾向强，较难焊接，需采取较高预热时，淬硬倾向强，较难焊接，需采取较高预热 温度和严格工艺措施。温度和严格工艺措施。金属材料的基本一般知识金属材料的基本一般知识第四十八页，本课件共有87页钢材和有色金属的焊接性能钢材和有色金属的焊接性能（三）钢材的性能及焊接特点：（三）钢材的性能及焊接特点：1低碳钢的焊接特点低碳钢的焊接特点 低碳钢由于含碳量低，强度、硬度不高，塑性低碳钢由于含碳量低，强度、硬度不高，塑性好，所以应用非常广泛，焊接常用的低碳钢有好，所以应用非常
46、广泛，焊接常用的低碳钢有Q235、20号钢、号钢、20g和和20R等。其焊等。其焊接具有下列特点：接具有下列特点：（1）淬硬倾向小，焊缝和近缝区不易产生冷裂纹，可制造各类大型构件及）淬硬倾向小，焊缝和近缝区不易产生冷裂纹，可制造各类大型构件及受压容器。受压容器。（2）焊前一般不预热，但对大厚度结构或寒冷地区焊接时，需将焊件预热至）焊前一般不预热，但对大厚度结构或寒冷地区焊接时，需将焊件预热至100150左右。左右。（3）镇静钢杂质很少，偏析很小，不易形成）镇静钢杂质很少，偏析很小，不易形成 低熔点共晶，所以对热烈纹不敏感。沸腾低熔点共晶，所以对热烈纹不敏感。沸腾 钢中硫、磷等杂质较多，产生热裂
47、纹的可钢中硫、磷等杂质较多，产生热裂纹的可 能性要大些。能性要大些。（4）如果工艺选择不当，可能出现热影响区）如果工艺选择不当，可能出现热影响区 晶粒长大现象，而且温度越高，热影响区在晶粒长大现象，而且温度越高，热影响区在 高温停留时间越长，则晶粒长大越严重。高温停留时间越长，则晶粒长大越严重。（5）对焊接电源没有特殊要求，可采用交、）对焊接电源没有特殊要求，可采用交、直流弧焊机进行全位置焊接，工艺简单。直流弧焊机进行全位置焊接，工艺简单。20g焊条电弧焊焊条电弧焊第四十九页，本课件共有87页钢材的焊接性钢材的焊接性2中碳钢的焊接特点中碳钢的焊接特点 中碳钢含碳量比低碳钢高，强度较高，焊接中碳
48、钢含碳量比低碳钢高，强度较高，焊接性较差。常用的有性较差。常用的有35、45、55号钢。中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特号钢。中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下：点如下：（1）热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如）热影响区容易产生淬硬组织。含碳量越高，板厚越大，这种倾向也越大。如果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。果焊接材料和工艺规范选用不当，容易产生冷裂纹。（2）由于基本金属含碳量较高，）由于基本金属含碳量较高，所以焊缝的含碳量也较高，所以焊缝的含碳量也较高，容易产生热裂纹。容易产生热裂纹。（3）由于含碳量的增高）由于含碳量的增高,所以所以
49、 对气孔的敏感性增加。因此对对气孔的敏感性增加。因此对 焊接材料的脱氧性，基本金属焊接材料的脱氧性，基本金属 的除油除锈，焊接材料的烘干的除油除锈，焊接材料的烘干 等，要求更加严格。等，要求更加严格。45号钢焊接脆断号钢焊接脆断第五十页，本课件共有87页3高碳钢的焊接特点高碳钢的焊接特点 高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。高碳钢由于含碳量高，焊接性能很差。其特点如下：其特点如下：（1）导热性差，焊接区和未加热部分之间产生显著的温差，当熔池急剧）导热性差，焊接区和未加热部分之间产生显著的温差，当熔池急剧冷却时，在焊缝中引起的内应力，很容易形成裂纹。冷却时，在焊缝中引起的内应力，很容易形成裂纹。（
50、2）对淬火更加敏感，近缝区极易形成马氏体组织。由于组织应力的作用，）对淬火更加敏感，近缝区极易形成马氏体组织。由于组织应力的作用，使近缝区产生冷裂纹。使近缝区产生冷裂纹。（3）由于焊接高温的影响，）由于焊接高温的影响，晶粒长大快，碳化物容易在晶粒长大快，碳化物容易在 晶界上积聚、长大，是焊缝晶界上积聚、长大，是焊缝 脆弱，焊接接头强度低。脆弱，焊接接头强度低。（4）高碳钢焊接时比中碳）高碳钢焊接时比中碳 钢更容易产生热裂纹。钢更容易产生热裂纹。高碳钢的堆焊修复高碳钢的堆焊修复钢材的焊接性钢材的焊接性第五十一页，本课件共有87页钢材的焊接性钢材的焊接性4普通低合金钢的焊接特点普通低合金钢的焊接特