2022年金属材料的焊接工艺教案 .pdf

学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目111 金属的焊接性目的要求理解掌握焊接性的概念及焊接性的间接判断法：了解影响焊接性的因素和焊接性的直接试验法。重点难点碳当量法组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习钢板焊接与焊接金属的性质的关系分析导入新课在工业生产当中，不仅会遇到制造焊接结构的各种金属材料，而且还会遇到一些金属结构的修复，如铸铁的焊补等。因此，掌握这些金属材料的焊接性及焊接工艺对保证焊接结构的质量是至关重要的。课前提问金属的性质有哪些？答：物理性能化学性能力学性能工艺性能教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、焊接性概念焊接性只是一个相对的概念，所涉及的问题较为复杂，至今没有一个严格的定义， 我们可将其理理解为金属是否能适应焊接加工而形成完整的，具备一定使用性能的焊接接头的特性。它包括两方面的内容：1.接合性能 - 金属在经受焊接加工时对缺陷的敏感性；2.使用性能 -焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。二、影响焊接性的因素1材料因素指焊件本身和使用的焊接材料， 其中材料的化学成分对金属的焊接性起主要作用。2.工艺因素指焊接工艺方法和工艺措施。3结构因素指焊接接头的结构设计， 主要包括接头处的刚度， 应力集中和多轴应力等方面的因素。4使用条件主要指的是工作环境，即焊接结构必须符合使用条件的要求。三、焊接性的间接判断法1碳当量碳当量指钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。2碳当量法碳当量法是一种粗略估价低合金钢冷裂敏感性的方法。由于焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向与化学成分直接有磁，其中C 对淬硬及冷裂影响最显著，所以人们将各种元素的作用按照相当C 的作用而折合叠加，求得所谓“碳当量” ，即“Ceq”以“Ceq”的大小为估价淬硬及冷裂倾向大小的指标，认为Ceq越小，焊接性越好。3计算公式国际焊接学会（ IIW ）推荐： Ceq=C+15561CuNVMoCrMn（）当 Ceq0.4，钢材的淬硬倾向不明量，焊接性优良，焊前可不必预热。当 0.4Ceq0.6，淬硬倾向渐明显，需适当预热，控制浅能量等。当 Ceq0.6，淬硬倾向较强，难焊需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。四、焊接性的直接试验法1目的（1）选择适用于基本金属的焊接材料；（2）确定合适的焊接工艺参数；（3）用于研制新的材料。2内容（1）抗裂性试验；抵抗热裂纹、冷裂冷、脆性转变能力。（2）焊接接头的使用性能。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 46 页学习必备欢迎下载3选择的制定焊接性试验方法的原则（1）针对性试验条件应尽可能接近焊接时的实际条件。（2）可靠性a. 严格试验条件； b.尽可能自动化、机械化。（3）经济性力求做到省材、省时、省费用。总结巩固新课：本节主要介绍了金属焊接性的概念及影响因素，焊接性的间接判断法，即碳当量法，焊接性的直接试验法。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目112 金属材料常用焊接工艺措施目的要求掌握预热、后热及焊后热处理等常用焊接工艺措施的作用和实施方法。重点难点焊后热处理的作用及实施方法组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习焊接性的判断方法导入新课各种金属材料的焊接性不同，且影响因素较多。因此为了保证焊接质量，常对焊接性差或较差的金属材料采取预热、后热、焊后热处理等工艺措施。课前提问何为之碳当量？答：碳当量指钢中合金元素 （包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。教学方式和手段讲授法教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、预热 1 、定义焊接开始前对焊件全部或局部进行加热的工艺措施称为预热。按照焊接工艺的规定，预热需要达到的温度称为预热温度。 2 、作用降低焊后冷却速度和减小因温差而造成的焊接应力。 3 、预热温度选择原则刚度不大的低碳钢、强度级别较低的低合金钢的一般结构不必预热；奥氏体不锈钢焊接时，为防止晶间腐蚀不预热；碳当量越大、母材越厚、刚度越大、环境温度越低，则预热温度越高；多层多道焊时，道间温度不低于预热温度； 4 、预热方法有火焰加热、工频感应加热、红外线加热等。加热宽度一般在坡口两侧各75100范围，且不小于板厚的5 倍。二、后热 1 、定义焊接后立即对焊件的全部或局部进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施称为后热，它不等于焊后热处理。 2 、作用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 46 页学习必备欢迎下载避免形成淬硬组织；使氢逸出焊缝表面；防止裂纹产生。对于冷裂倾向大的低合金钢等材料，进行专门的消氢处理，即焊后立即将焊件加热到250350温度范围，保温26h后空冷，其目的是消除焊缝金属中的扩散氢。 3 、加热方法后热的加热方法、宽度、测温部位等要求与预热相同。三、焊后热处理 1 、定义焊后为改善焊接接头的组织和性能或消除焊接残余应力而进行的热处理，称为焊后热处理。 2 、作用消除残余应力；软化淬硬部位；改善焊缝和热影响区的组织和性能；提高接头的塑性和韧性；稳定结构的尺寸。 3 、种类 600650范围内的消除应力退火；低于 AC1线的高温回火；奥氏体不锈钢的均匀化处理。 4、方法整体热处理局部热处理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 46 页学习必备欢迎下载 5、焊后热处理的应用母材强度级别高，产生延迟裂纹倾向大的普低钢；低温工作的容器和焊接结构；承受交变载荷工作，要求疲劳强度高的构件；有应力腐蚀和焊后要求几何尺寸稳定的焊接结构。总结巩固新课：本节主要介绍了预热、后热、焊后热处理的定义、作用、实施方法及选用原则。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目113 碳素钢的焊接目的要求了解碳素钢的组成及分类；理解掌握低、中碳钢的接性及焊接工艺。重点难点低、中碳钢的焊接组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习碳钢的基本常识导入新课碳素钢简称碳钢，是含碳量小于2.11 的铁碳合金。碳素钢是工业生产中应用最广泛的材料。了解其焊接性就具有很大的现实意义。课前提问碳钢是怎样分类的？答：按含碳量；按质量等级；按脱氧方式。教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、碳素钢的成分碳素钢是以铁为基体， C 为主要合金元素的铁碳合金，其中C 的含量很低。通常 C1,Mn1.65,Si0.60。二、碳钢的分类1、按钢的含碳量分类低碳钢： C0.25% 中碳钢： C 0.25%0.60% 高碳钢： C 0.60% 2、按钢的质量分类（S、P的含量的多少）普通钢：S0.050% P0.045% 优质钢：S0.035% P0.035% 高级优质钢：S0.025% P0.025% 3、按钢的用途分类结构钢：机械零件、工程构件（C0.70% ）工具钢：刀具、模具、量具（ C 0.70% ）4、按脱氧程度不同分类沸腾钢：脱氧程度不完全的钢（F）镇静钢：脱氧程度完全的钢（Z）半镇静钢：介于沸腾钢、镇静钢（b ）特殊镇静钢：脱氧程度很完全的钢（TZ）镇静钢：表面质量一般，偏析较轻，冲击韧性良好。沸腾钢：表面质量较好，偏析较严重，冲击韧性较差。二者强度、伸长率大致相同。三、低碳钢的焊接1焊接性（1）是焊接性最好的金属；（2）不需预热，焊后热处理等工艺措施；（3）可满足手工焊各种空间位置的焊接，且焊接工艺和操作技术较简单、易掌握。（4）对焊接电源方法无特殊要求，一般交、直流弧焊机都可用。2常用的焊接方法和焊接材料几乎所用的焊接方法均可采用，用的最多是手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气保焊、电渣焊等。（1）手工电弧焊应用最广泛，焊条的选择是根据低碳钢的强度等级选用相应强度等级的结构钢焊条。（2）埋弧焊采有 HO8A、HO8MnA 等焊丝和焊剂431or430；工艺上应注意焊剂的烘干和域坡口的清理。（3）CO2气保焊用 HO8MnSi、HO8MnSiA 、HO8Mn2SiA 焊丝（4）电渣焊焊丝： H10MnSiA 、H10Mn2A 、H10Mn2MOA ；焊剂：焊剂 360 另：当 f 较大 or 刚性很大，且对接头性能要求较高时，则应焊后热处理，其精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 46 页学习必备欢迎下载目的是 a.消除焊接应力； b.改善局部组织及平衡接头各部位的性能。四、中碳钢的焊接1焊接性与低碳钢相比较，焊接性较差，常见的有35 号，45号，55 号等。（1）焊缝金属易产生热裂纹；（2）热影响区易产生冷裂纹；2焊接工艺（1）尽量采用碱性焊条；因其抗冷裂和抗热裂性能较好。（2）预热35、45、150250（250400）（3）工艺措施a. U 型坡口；b. 多层焊时，第一层焊缝尽量采用小I，慢焊速；c.焊条应烘干，烘干温度为350400，保温 2h；d. 焊后轻锤击焊缝；e. 焊后缓冷；f.焊后热处理。一般作 600650清除应力回大处理。总结巩固新课：本节主要介绍了碳素钢的成分及分类。低碳钢的焊接性及焊接工艺，中碳钢的焊接性及焊接工艺。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目114 低合金钢高强度结构钢的焊接目的要求了解低合金钢高强度结构钢成分、特点、分类理解低合金钢高强度结构钢的焊接性；掌握的焊接材料选择及16Mn、 15MnV 等的焊接。重点难点低合金钢高强度结构钢焊接工艺组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习低合金钢简介导入新课低合金钢是在碳钢的基础上添加了不超过5的合金元素的钢。利用焊接来制造焊接结构的低合金钢可分为强度用结构钢和专业用结构钢。低合金高强度结构钢分为Q295 、Q345 、Q390 、Q420 、Q460五类，按质量等级分为A、B、C、D、E五级。课前提问中碳钢的焊接性如何？答：焊缝金属易产生热裂纹；热影响区易产生冷裂纹；教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、低合金结构钢简介合金结构钢就是在碳素钢的基础上，根据对性能的不同要求， 添加了一定的合金元素。其大致可分为两大类：一类是强度用钢，主要是根据强度来选用的， 普低钢即属此类， 合金化的目的是为了提高强度，并保证足够的塑性和韧性；另一类是特殊有钢，主要是为了满足一些特殊使用性能的要求，如高温性能、低温性能和耐蚀性能等。二、低合金钢高强度结构钢的焊接性对于一些强度较低的普低钢（300400Mpa）的焊接性接近于低碳钢，焊接性良好； 而对于一些强度较高、且厚度较大的结构刚性较大的焊件，焊接时应采取一定的工艺措施，易出现的问题如下：1热影响区的淬硬倾向影响热影响区淬硬程度的主要因素是（1）化学成分一般来讲， 钢的含碳量和合金元素含量愈高，其淬硬倾向愈大。（2）冷却速度焊件在焊后冷却速度愈大，其淬硬倾向愈大。2焊接接头的冷裂纹冷裂纹是焊接这类钢时的一个主要问题。从材料本身考虑淬硬组织，是引起冷裂纹的决定性因素。其防止措施见64。3热裂纹从这类钢的成分来看，一般含C 量都较低，而含Mn 量较高，Mn/s 比符合要求，具有较了的抗热裂性能。正常情况下焊缝中不精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 46 页学习必备欢迎下载会出现热裂纹，但当材料成分不合格的因严重偏析使局部C、S含量偏高时， Mn/s 就可能低于要求而出现热裂纹。三、焊接材料的选择焊接材料的选择，应根据焊件的化学成、机械性能、接头刚性坡口形式以及使用要求来决定。由于合金结构钢正常情况下热裂、冷裂倾向很小， 故其选择材料的主要依据是保证焊缝金属的强度、塑性和韧性等机械性能与母材相匹配，为达到这一目的， 在选择焊接材料时，应该从母材的机械性能出发，选择相应强度级别的焊接材料，而并不是从化学成分出发， 选择与母材成分完全一样的焊接材料。这样，不仅没有必要，而且往往会得到很坏的结果。其具体选择见课本P182-表11-4 四、控制焊接热输入Q295 、Q345钢脆化冷裂倾向小，对热输入没有严格限制，但热输入小些更有利。其他条件下为防止淬硬倾向增大，产生冷裂，热输入应偏大些。强度级别高的低合金高强度结构钢采用预热配合小的热输入更合理。五、几种常用低合金钢高强度结构钢的焊接工艺要求116Mn 钢的焊接它是属于 350Mpa 级的普低钢，其冶炼、加工和焊接性都较好，普遍用于制造各种焊接结构和客器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 46 页学习必备欢迎下载（1）焊接性焊接性良好， 淬硬倾向比235钢稍大一些， 一般情况下， 不用采取特殊的工艺措施， 但在低温条件下焊接厚度、 刚性较大的结构时，可能出现裂纹，应进行适当的预热详见表126。（2）常用的焊接方法a.手工电弧焊采用强度等级为E50 的焊条，如： E5016、 E5015 （碱）E5003、 E5001、E5503、E5501 等， （E4316、E4315） 。b.埋弧自动焊焊剂：高锰、高硅、如焊剂431、焊剂 350（焊前应 25012h 烘干）焊丝： HO8A（不开坡口）、HO8MnA 、H10Mn2（大与深坡口）、H10MnSi（开坡口）c.CO2焊薄板结构及厚板窄间隙焊时，细焊丝0.61.2中厚板结构铸钢件补焊时，粗焊线常用的焊丝有： HO8Mn2Si 215MnV 和 15MnTi 的焊接属于 400Mpa级的普低钢，是在16Mn 中加少量的 V 和 Ti，从而使钢的强度提高，减少过热倾向，具有良好的焊接性，基本与16Mn 同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 46 页学习必备欢迎下载总结巩固新课：了解低合金钢高强度结构钢成分、特点、分类，理解掌握普低钢的焊接性、焊接材料的选择以及16Mn、15MnV等的焊接。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目115 珠光体耐热钢的焊接目的要求了解耐热钢的特性；理解掌握耐热钢焊接性及焊接工艺。重点难点耐热钢的特点、焊接性及焊接工艺组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习低合金钢的基本分类导入新课具有足够的高温强度和抗高温氧化性的钢叫做耐热钢。珠光体耐热钢是以铬、钼为主要合金元素的低合金钢，由于它的基本组织（供货状态组织）是珠光体（珠光体+铁素体），故称珠光体耐热钢，如15Mo、12GrMo、15GrMo、12Gr1MoV 等。课前提问低合金高强度结构钢的焊接性如何？答：焊接裂纹；粗晶区脆化。教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、珠光体耐热钢简介1定义以铬、钼为主要合金元素的低合金钢、其基体组织是珠光体C珠光体+铁素体） 。2特性（1）高温强度由于钼的熔点很高，故在高温下能保持较高的强度，其工作温度高达 600，若加入少量的 V、W、Nb、Ti 等后，可进一步提高热强性。（2）高温抗氧化性由于铬与氧的亲和力比铁大，故在金属表面形成一层致密难熔的保护膜（氧化铬），从而防止了内部金属的氧化，但碳会与铬反应形成化合物，而降低铬的有效浓度，故应限制C 的含量，一般 C0.25。（3）应用广泛应用于制造蒸汽动力发电设备及石油化工行业。二、焊接性珠光体耐热钢的焊接性与低碳调质高强钢很相似，主要问题是热影响区的硬化、 冷裂纹、软化以及焊后热处理的高温长期使用中的角热裂纹问题。另外，在一些CrMo 钢中具有明显的回火脆化现象。三、珠光体耐热钢焊接工艺精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 46 页学习必备欢迎下载1预热150300， （在焊接过程始终保持）2保温焊和连续焊保温焊：指在焊接过和中，近缝区（30100mm）保持足够的温度。连续焊：指焊接过程不间断。若必须间断，则应使焊件缓慢均匀地冷却，再焊之前仍须预热。3短道焊方法：是如果焊一条长焊缝，则每一道不要焊大长，使之重复受热如 P184图 112 示。目的：使焊缝及热影响区缓慢冷却。4自由状态下焊；尽量避免使用胎夹具。5焊后缓冷焊后立即将焊件用石棉布覆盖，or 直接放在石棉灰中。6焊后热处理目的：防止延迟裂收、消除应力、改善组织常用方法有：高温回火、退火处理高温回火：焊后将焊加热至700750，保温然后在静止空气中冷却。退 火处 理： 将焊 件加热 至840910 ，保温 一定 的时 间23min/mm，然后以 30c/h 冷却至 540。再炉冷 or 冷至室温。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 46 页学习必备欢迎下载通过预热，特别是焊后热处理， 珠光体耐热钢接头的薄弱环节往往不再是熔合浅附近的硬化区， 而常常是硬度明显下降的软化区，而焊后高温回火不但不能使“白带”区的硬度恢复，甚至还会稍有降低，只能经正火十回火才能改善， 另从焊接工艺上应尽可能减小焊接线能量及预热温度。 但过小会增大熔合区的硬化程度，对韧性和防止裂纹都不利，故确定时应综合考虑接头各种性能的要求。7焊接材料的选择在选择焊接材料时，为了保证焊缝性能同母材匹配，具有必要的热强性。焊缝成分应力求与母材相近。如：手弧焊：焊条主要根据化学成分，而不是常温机械性能、使用原则与碱性焊条同即烘干。焊件清理，直流反接，短弧等。也可用奥氏体不锈钢焊条，焊前需预热，焊后不用热处理。埋弧焊：选用与焊件成分相同的焊丝配焊剂250。总结巩固新课：本节主要介绍了耐热钢的特性，成分，焊接性，焊接工艺及常用焊接方法，焊接材料的选择。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目116 低温钢的焊接目的要求了解低温钢的特点；理解低温钢的焊接性；掌握低温钢的焊接工艺。重点难点低温钢的焊接工艺。组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习珠光体耐热钢的焊接工艺导入新课低温用钢主要用于制造低温下工作的容器、管道和结构。如 LNG 船、液氮储罐等。课前提问金属材料的韧性指标指的是什么？答：金属材料抗脆断的能力。教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 46 页学习必备欢迎下载一、低温钢的特点 1 、对低温钢的认识：用于制造 -20-253低温下工作的焊接结构的专用钢材，称为低温钢。低温钢按使用温度不同，可分为-40、-50、-60 、-70、-80、-90、-100、-196及-256九个温度级别。 2 、低温钢的分类：根据化学成分和组织特点，分为三大类：（1）低合金铁素体型低温钢：含合金元素总量不超过5% 。组织为铁素体加少量珠光体，在-40-110范围内使用。举例：低合金低温钢16MnDR （-40 ） 、低温碳钢ASTM A333Gr6 （ -45 ） 、 3.5Ni 钢 ASTM A333Gr3 （-100 ）等。（2）中合金低碳马氏体型低温钢：合金元素含量大于5-10%。组织与热处理方法有关：淬火后的组织为低碳马氏体；正火后的组织为低碳马氏体、铁素体及少量奥氏体；回火后的组织为含镍铁素体和少量富碳奥氏体。举例：典型钢种有 9Ni 钢：回火后的组织使 9Ni 钢在-196低温下仍具有优良的低温韧性。（3）高合金奥氏体型低温钢：合金元素总含量大于10% ，组织为奥氏体，在 -196-269的低温下仍保持相当高的韧性。举例：1Cr18Ni9Ti 等。3、低温钢结构发生脆性断裂的必要条件：（1）必须具备由外载荷及残余内应力引起的一定应力水平；（2）由结构、材料、制造缺陷引起的缺口效应，其中由焊接而引精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 46 页学习必备欢迎下载起的缺陷（几何的或冶金的）往往是脆断的裂源。（3）设备和管道的工作温度低于材料的脆性转变温度低合金低温钢的焊接特点：二、低温钢的焊接性 1、不含镍低温钢：由于其含碳量低、其他合金元素也不高，淬硬和冷裂倾向小，具有良好的焊接性。一般可不采用预热，但应避免在低温下施焊。2、含镍低温钢：由于添加了镍，增大了钢的淬硬性，但不显著，冷裂倾向不大。当板厚较大或拘束较大时，应采用适当预热。3、虽然镍可能增大热裂倾向，但是严格控制钢及焊接材料中的C、S、P含量，以及采用合理的焊接工艺，增大焊缝成形系数，可以避免热裂纹。4、特别提醒：低温下使用的焊接结构易于发生脆性断裂。所以保证焊缝和粗晶区的低温韧性是低温钢焊接时的技术关键。5、举例： 9Ni 钢的焊接特点（1）焊接接头的低温韧性问题（包括焊缝金属、熔合区和粗晶区） 。（2）焊接热裂纹问题，尤其表现为弧坑裂纹。（3）焊接冷裂纹问题：在低氢条件下一般不会产生冷裂纹。但高氢下也有一定冷裂敏感性。（4）焊接时电弧的磁偏吹问题：9Ni 钢系铁磁性钢，焊接时易发生电弧的磁偏吹，造成夹渣、未熔合等焊接缺陷的产生。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 46 页学习必备欢迎下载焊接磁偏吹的消除及控制措施：采用永久磁铁平衡法来消除焊接磁偏吹的影响。在坡口焊缝的背侧移动永久磁铁，并用特斯拉计监测，可以保证焊缝内的剩磁接近于零。采用交流焊接电源， 由于电流方向的高频率变换 （每秒 100 次） ，磁场不会造成电弧偏吹。避免使用大电流的碳弧气刨清根，而改用砂轮打磨。】三、低温钢的焊接工艺 1、低温钢焊接接头的低温韧性保证措施：（1）从结构设计上充分考虑焊透，避免结构不良而引起的人为缺陷。（2）正确选择焊材，保证焊缝足够的冲击韧性水平。（3）正确制定焊接工艺，控制焊接线能量：采取小电流、快焊速、控制多层焊的层间温度等措施。（4）避免工艺缺陷：防止焊接接头产生各种应力集中源。（5）采用锤击工件等强制手段进行组装会增加残余应力，易导致发生低应力脆性断裂破坏。 所以规定低温钢在组装过程中不允许采用锤击等强制手段进行组装。（6） 因为缺口效应往往是脆断的裂源，所以不允许在受压元件上刻划或敲打材料标记和焊工钢印等导致产生缺口效应的划痕。（7）焊件表面的电弧擦伤是应力集中源，所以规定焊接时不得在焊件表面引弧、收弧和试验电流，严禁有电弧擦伤。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 46 页学习必备欢迎下载（8）对低温钢焊接实行表面退火焊道，对改善焊接接头的韧性有相当有利的作用。 这种表面退火焊道通常可以用钨极氩弧焊不填焊丝表面重熔来实现。（9）为了消除表面层的柱状组织，也可以最后多焊一层退火焊道，再把退火焊道加工掉。（10）焊后消除应力热处理可以降低低温钢焊接产品的脆断危险性。 5 、低合金低温钢的焊条选用要点： 2、 低温钢焊接的主要矛盾是保证接头的低温韧性要求，防止接头在使用过程中产生脆性断裂，其强度通常均能满足要求。 故应按以下原则选用与母材的使用温度相适应的焊条：（1）当低温钢结构的使用条件在-45以上时， 可选用低温韧性好的 Ti-B 系或高韧性普通低合金钢焊条。如W507 、J507RH 。（2）使用条件在 -60以下的低温钢， 一般均采用含镍的低温钢焊条。如 W607 、W707Ni等。（3）在-100左右使用的低温钢，通常均使用含3.5Ni 或更高含镍量并含一定量钼的低温钢焊条。如 W907Ni 。（4）对于 9Ni 钢的焊接，常用的焊接材料有三种，即：含Ni约 60% 以上的 Inconel型、 含 Ni 约 40% 的 Fe-Ni 基型、 含 Ni13%-Cr16%的奥氏体不锈钢改进型。如：如 ENiCrFe-2 、 ENiCrFe-4 、ENiCrMo-6等焊条 。（5）JB/T4709-2000 规定：用于焊接低温钢的镍钢焊条的焊缝金属夏比 V型缺口冲击吸收功在相应低温时应不小于34J。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 46 页学习必备欢迎下载（6）低温钢焊条药皮一般均采用低氢型。总结巩固新课：本节主要介绍了低温钢的特点，成分，焊接性，焊接工艺及焊接材料的选择。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 46 页学习必备欢迎下载教学授课计划授课题目117 不锈钢的焊接目的要求了解不锈钢的性能，成分、分类；理解掌握奥氏体不锈钢的焊接性及焊接工艺；理解掌握不锈复合钢板的焊接。重点难点奥氏体不锈钢的焊接组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习低温钢的焊接性导入新课具有足够的高温强度和抗高温氧化性的钢叫做耐热钢。珠光体耐热钢是以铬、钼为主要合金元素的低合金钢，由于它的基本组织（供货状态组织）是珠光体（珠光体+铁素体），故称珠光体耐热钢，如15Mo、12GrMo、15GrMo、12Gr1MoV 等。课前提问低温钢的焊接性如何？答： 脆化即保证焊缝和过热区的低温韧性是低温钢焊接时的技术关键。教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 46 页学习必备欢迎下载讲授内容（70 ）分钟一、不锈钢简介1何谓之？指能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢。耐酸钢：能抵抗某些酸性介质的腐蚀。耐热钢：在高温下具有良好的抗氧化性和高温强度。由于上述二种钢都能抵抗大气的腐蚀，故也包括在不锈钢内。另，不锈钢并不是绝对不会生锈。2分类（1）按化学成分不同分：a.铬不锈钢如：1Cr13、2Cr13、Cr17 等。b.铬镍不锈钢如：0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 等。（2）按组织不同分：a.奥氏体钢应用最广的一种，以Cr18Ni8 为代表的系列（简称188）主要用于耐蚀条件下；以Cr25Ni20 为代表的系列（简称2520）则主要用于做热稳定钢，提高含碳量则用做热强钢。b.铁素体钢含 Cr 为 1728%的高铬钢属此类，主要用做热稳定钢。也可做耐蚀钢用。c.马氏体钢Cr13 系列及以 Cr12 为基的多元合金化的钢均属此类。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 46 页学习必备欢迎下载二、铬镍奥氏体不锈钢的焊接1焊接性奥氏体钢具有良好的耐蚀性、塑性、高温性能和焊接性目前需解决的问题主要如下：（1）晶间腐蚀问题 原因：以碳化铬在晶间沉淀为前提出的“贫铬理论”是这样解释的：铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素，有效含量应12%。以 C 0.08%的 188 钢为例。由于室温时 C 的溶解度只有0.020.03%,固溶处理后奥氏体必为碳饱和，而呈不稳定状态。若经再次中温加热（450850） ，C 将向晶界扩散，并与 Cr 结合而形成 Cr23C6或（Cr、Fe）23C6沉淀于晶界。这时，由于晶粒内部Cr 的扩散速度较慢，在形成 Cr 的碳化物时，可能发生Cr 的“供不应求”现象，致使靠近晶界的晶粒表面一个薄层严重缺Cr。有腐蚀介质作用时，缺 Cr 区域将产生明显腐蚀即晶间腐蚀。 产生区域焊接接头可有三个部位会出现晶间腐蚀现象，即：a.焊缝区腐蚀主要与焊接材料有关，在正常情况下很少出现。b.敏化区腐蚀是指在焊接热影响区中峰什温度处于敏度温度区间的部位所发生的腐蚀。另发生不含Ti orNb 等的普通 188 型钢中。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 46 页学习必备欢迎下载c.刀状腐蚀只出现于含 Ti orNb 这类元素的 188 钢焊接接头中，并且一定发生在紧邻焊缝过热区中。 由于这种沿晶破坏呈深而窄的形状，类似刀削切口形式，故称刀状腐蚀。 防止措施a.控制含 C 量一般控制基本金属和焊条的含碳量0.08% 。b.添加稳定剂在钢材和焊接材料中加入钛、铌等与碳的亲和力比铬强的元素，能够与 C 结合成稳定的碳化物，从而是避免造成贫铬。c.固溶处理焊扣把焊接接头加热到10501100， 此时 C 又重新溶入奥氏体中，然后迅速冷却。稳定了奥氏体组织。d.采用双相组织在焊缝中加入铁素体形成元素，如Cr,Si,Al,Mo 等，以形成奥氏体加铁素体的双相组织。以便Cr 扩散速度加快。e.加快冷却速度可采有小 I、大 V、短弧、多道焊等措施。尽量缩短焊接接头在危险温度区的停留时间、另焊接次序与腐蚀介质接触的焊缝应最后焊。（2）焊接热裂纹与一般结构钢相比， CrNi 奥氏体钢具有较大热裂倾向，与下列精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 46 页学习必备欢迎下载因素有关：a.导热条数小，浅膨胀条数大；b.易形成低熔点共晶；b. 液固相浅的区间大，结晶时间长且结晶方向性强。防止措施：a. 严格限制有害杂质；（P，S）b. 尽可能避免形成单相奥氏体组织；即r+f （即奥 +铁）c. 适当调整合金成分不宜采有双相组织焊缝时，必须合理的合金化，Mn,C,N. d. 尽量减少焊缝的过热采用小浅能量（小I，快 V） 。另尽量采用碱性焊条，收弧时填满弧坑，氩弧焊打底等。（3）应力腐蚀开裂（4）力学性能，（低温脆化，高温脆化）2焊接工艺（1）手弧焊a.焊前准备f3 ,须开坡口，且焊缝两侧2030用丙酮擦净，并涂白垩粉，以避表面损伤。b.焊条选用主要有酸性焊条钛钙型药皮和碱性焊条低氢性药皮。两大类，其中钛钙型应用较多，详见表128。c.焊接工艺精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 46 页学习必备欢迎下载小 I 、快 V、不摆动、一次焊成的焊缝宽度3d；多层焊时，每焊完一层应彻底清渣， 并严格控制层间温度 60；采取强冷措施，加快冷却速度；与腐蚀介质接触的焊缝应最后焊且禁止随处任意打弧。（2）氩弧焊0.53 （3）埋弧自动焊650（4）气焊三、不锈复合钢板的焊接1组成复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢）组成。2焊接性两条原则P2353工艺焊条的选用总结巩固新课：本节主要介绍了不锈钢的性能，分类，奥氏体不锈钢的焊接性及焊接工艺，不锈复合钢板的焊接。布置作业：习题册参考资料焊工鉴定教材教学后记编写日期：年月日教师：签字教学授课计划精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 46 页学习必备欢迎下载授课题目118 铸铁的焊补目的要求了解铸铁的成分、性能、分类；理解掌握灰铸铁的焊接性及焊补方法。重点难点灰铸铁的焊补基本工艺措施。组织教学审视学生风貌记录考勤情况总结复习铸铁的基本常识导入新课铸铁焊接主要是对各种铸造缺陷或者损坏的铸铁件进行焊补修复，具有极大的经济价值。课前提问炼铁的过程是怎样的？答：利用氧化还原反应置换出铁元素形成铁水浇注成铁锭。教学方式和手段讲授教学媒介教科书多媒体讲授内容（70 ）分钟一、铸铁简介授课班级授课日期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 32 页，共 46 页学习必备欢迎下载1何谓之？含碳量大于 2%的铁碳合金谓之铸铁。2分类按照碳在组织中存在的形式不同分类五类。（1）白口铸铁C 以渗碳体（ Fe3C）存在，断口呈白亮色，硬而脆，应用极少。（2）球墨铸铁石墨以圆球关存在，机械性能（强度、塑、韧）最高，应用较广（3）可锻铸铁石墨以团架状分布机械性能次于球，应用较少（4）蠕墨铸铁石墨以蠕虫状存在，机械性能次于可锻一（5）灰口铸铁石墨以片状存在，机械性能较差，应用最广。灰铁一般用“ HT”表示，即 HT抗锈强度抗拉强度其 f0.05%，冲击值 0.8JL 2二、灰铸铁的焊接性灰铸铁的焊接性不良，易出现以下缺陷：1焊后产生白口组织及淬硬组织（1）危害：在熔合浅处生成，硬而脆，极难进行机械加I。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 33 页，共 46 页学习必备欢迎下载（2）原因：a. 冷却速度快；b. 石墨化元素（ C，Si）不足及硫含量过高。（3）防止措施a.减慢焊缝的冷却速度；可采取半热焊or 热焊 or 焊后保温冷却的方法降低V冷， 从而使石墨充分析出。热焊：将工件整体 or 有缺陷的局部位置预热到600700， （暗口色） ，然后进行焊接，焊后并进行缓冷的铸铁焊补工艺。优点：焊件冷却缓慢，温度分布均匀，有利于消除白口组织，减小应力，防止裂纹。缺点：成本高，工艺复杂，劳动条件差。半热焊：预热温度为300400焊补。b.改变焊缝化学成分在焊接材料中加入大量的C、Si 等石墨化元素。3、产生裂纹（1）原因因灰铸铁的塑性接近于零，b4低， 焊接时因局部快速加热和冷却，造成较大的内应力，从而形成裂纹。另，当产生白口组织时，因与母材收缩率不一样，易开裂。（2）防止措施a. 焊前预热和焊扣缓冷；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 34 页，共 46 页学习必备欢迎下载b. 采用正确的电弧冷焊法以减小焊接应力；措施：选用镍、铜、高钡钢等塑性好的材料作为填充金属，通过塑变松弛应力，防止裂纹；采用小d、小 I、断续焊、分散焊等方法减小温差，从而减小应力，防止裂纹；锤击焊缝。c.其它措施在坡口内钻孔攻螺纹把螺钉拧在坡口上，然后焊补。三、灰铸铁的焊补其焊补方法主要有电弧焊、气焊、钎焊or 电渣焊等，其中电弧焊又分为冷焊、热焊、热焊、半热焊。1电弧焊（1）冷焊法焊件在焊前不需预热，故生产率高，但V冷、V加热较快，易形成白口组织及裂纹，故应注意以下几点：详见课本 P238焊条：a.用于焊后不需要机械加工的铸件，钢芯铸铁焊条EZCQ 适用于小型薄壁铸件刚度不大部位的缺陷焊补。b.用于焊后需要机械加工的铸件，EZNi1，EniCu1 （2）热焊法2气焊由于气焊火焰温度较低