1焊接冶金学笔记知识点整理.doc

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1、绪论1：焊接的定义：被焊工件的材质，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使材质达到原子间的结合而形成永久连接的工艺过程称为焊接。2：焊接热源及特点（1）电弧热 利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源（2）化学热一利用可燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所生的热能作为焊接热源（3）电阻热一利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源 （4）高频感应热一对于有磁性的金属，利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热。 （5）摩擦热一一由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源。（6）等离子焰一电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，利用其携带的热量作为焊接热源。（7）电子束：利用高

2、压高速运动的电子在真空中猛烈撞击金属局部表面，是动能转化成热能作为焊接热源。（8）激光束：使用能量高度集中的激光束作为焊接热源。3：焊接接头的形成过程经历加热，熔化，冶金反应，凝固结晶，固态相变，直至形成焊接接头。（1）焊接热过程 被焊金属在热源下发生局部熔化。整个焊接过程始终在焊接热过程中发生。（与凝固结晶，冶金反应，固态相变，等有重要联系）（2）焊接化学冶金过程：金属，熔渣，气相之间一系列化学冶金反应。（金属氧化，脱硫等）（直接影响焊接成分，组织，性能）（3）焊接时的金属凝固结晶和固态相变过程：随着热源离开，熔池金属就开始凝固结晶，即由液态转变为固态。具有同素异构转变的金属，随温度下降，发

3、生固态相变。（该过程可能产生偏析，夹杂，气孔等多种缺陷）4：焊接接头的组成焊缝熔合区热影响区5：焊接的传热方式对流传热，辐射传热、（热传导）6：热导率概念表示金属的导热能力，物理意义单位时间内，沿法线方向单位距离相差1时经过单位面积所传递的热能。第一章1：熔滴过渡形式：短路过渡，颗粒状过度，附壁过渡 （酸性）细颗粒状过度，附壁过渡。（碱性）短路过渡，大颗粒状过度2：三过渡的形式 （1）短路过渡：焊条端部的熔滴长大与熔池发生接触。形成短路，电弧熄灭。熔滴过度到熔池中，电弧引燃。重复过程，形成短路过渡。 （2）颗粒状过渡:电弧的长度长时，焊条端部的熔滴长大到大尺寸，以颗粒状落人熔池，不发生短路，进

4、行下一个周期。 （3）附壁过渡：是指熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡。3：熔滴温度 随焊接电流增高而增加，随焊丝直径增加而降低。4：熔滴反应区四个特点：（1） 反应时间短（2）反应温度高（3）熔滴与气体和熔渣接触面积大（4）熔滴与熔渣发生强烈混合。气体的来源：1） 有机物的分解和燃烧2） 碳酸盐、高价氧化物的分解3） 材料的蒸发5：药皮反应区的三个物化反应：（1）水分的蒸发（2）某些物质（木粉，纤维素等）的分解（3）铁合金的氧化6：氮对金属的作用。（1）不与氮发生作用，如铜，不溶解氮，不形成氮化物，因此氮作为保护气体;（2）与氮发生作用，如铁，能溶解氮，又能形成稳定氮化物，焊接时防止焊缝

5、金属氮化。7：氮对焊缝质量的影响（1）焊缝产生气孔的主要原因之一（2）提高低碳钢等焊缝金属强度，降低塑性韧性（3）促使焊缝金属时效脆化8：氢脆定义氢在室温附近使钢塑性严重下降的现象。9：控制焊缝含氧量的三种方式（1）纯化焊接材料（2）控制焊接工艺参数（3）脱氧10：脱氧的三种方式（1）沉淀脱氧：熔滴熔池内进行，脱氧剂与FeO直接反应，脱氧产物浮出（2）先期脱氧：在固态药皮中进行脱氧反应（3）扩散脱氧：液态金属与熔渣界面上进行脱氧反应11：硫的危害（1）原因：熔池凝固时容易发生偏析，以低熔点共晶Fe+FeS或FeS+ FeO的形式呈片状或链状分布于晶界。（2）增加了焊缝金属产生结晶裂纹的倾向，同

6、时还会降低冲击韧性和抗腐蚀性。控制硫的措施：1） 限制焊材种的含硫量：母材、焊丝、药皮或焊剂2） 用冶金方法脱硫：对硫亲和力较大的铁脱硫12：磷的危害（1）磷化铁常分布于晶界，减弱了晶粒之间的结合力。增加了焊缝金属的冷脆性（2）焊接奥氏体钢：促使形成结晶裂纹。13：合金过渡的目的（1）补偿焊接过程中由于蒸发、氧化造成的合金元素损失。（2）消除焊接缺陷，改善焊縫金属的组织和性能。14：合金过度的方式：（1）应用合金焊丝或带极（2）应用药芯焊丝或药芯焊条（3）应用合金药皮或粘结焊剂（4）应用合金粉末第二章1：焊条的组成部分（1）药皮：涂在焊芯表面上的涂料层（2）焊芯：焊条中被药皮包裹的金属芯2：焊

7、条皮的作用（1）保护作用：药皮熔化形成焊渣，保护焊接区（2）冶金作用：药皮组成部分进行冶金反应，去除杂质，保护合金元素。（3）使焊条具有良好的工艺性能：使电弧易引燃，稳定燃烧。飞溅小，成型美观。第三章1：成分过冷对于结晶形态的影响（1）平面结晶 不出现成分过冷现象。结品呈平面形态（2）胞状结晶 具有较小的成分过冷的条件下，便出现胞状结晶。断面是六角形（3）胞状树枝结晶 成分过冷较大形成胞状树枝晶（4）树枝状结晶 成分过冷进一步增大时，晶体内除了主干外，四周有二次横枝。（5）等轴结晶 液相中温度梯度很小，很宽的成分过冷区，不仅树枝结晶，液相内部也形核结晶。总结：结晶速度温度梯度不变，合金溶质浓度

8、提高，成分过冷增加平面晶等轴晶 溶质浓度一定，结晶速度越快，成分过冷程度越大，平面晶等轴晶 溶质浓度和结晶速度一定，温度梯度上升，成分过冷减小，等轴晶平面晶2：低合金钢的四种固态转变（1）铁素体转变 先共析铁素体：由奥氏体晶界首先析出 (温度770 680C)侧板条铁素体：奥氏体晶界PF的侧面以板条状向晶内成长，镐牙状（温度700550C）针状铁素体：奥氏体晶内以针状分布，以某些质点为核心放射性成长。（温度500C）细晶铁素体：在奥氏体晶粒内形成，在细晶之间有珠光体和碳化物析出。（2）珠光体转变（扩散型相变）温度：Ar1550类型：层状珠光体，粒状珠光体（屈氏体），细珠光体（索氏体）（3）贝氏

9、体转变： 属于中温转变，此时合金元素已经不能扩散，只有C还能扩散，他的转变温度在550Ms。上贝氏体：羽毛状，沿奥氏体晶界析出。550450下贝氏体：针状铁素体与针状渗碳体机械混合。450MsMA组元：富碳马氏体与残余奥氏体粒状贝氏体：块状铁素体以粒状分布于M-A组元条状贝氏体：以条状分布于M-A组元。（4）马氏体转变：焊接含C多或Me多，在快冷时，A过冷到Ms将发生M转变。版条状马氏体：奥氏体晶粒内部形成细条状马氏体板条，之间有交角。（位错马氏体，低碳马氏体）片状马氏体：马氏体片不相互平行，初形成马氏体条粗大，贯穿奥氏体晶粒。（孪晶马氏体，高碳马氏体）3：防止焊缝夹杂的方法（1）正确选择焊条

10、，焊剂，使之更好脱氧，脱硫。（2）使用合适的焊接工艺参数，利于熔渣浮出（3）多层焊注意清除前层焊缝熔渣（4）焊条适当摆动，便于熔渣浮出（5）保护熔池，防空气侵入。4：合金元素固溶强化改变性能向焊缝处添加合金元素，起到固溶强化和变质处理的作用5：如何通过调节焊接工艺改变焊接性能？（1）振动结晶：通过震动破坏正在成长晶粒，获得细晶组织。（2）焊后热处理：改善焊接接头组织，发挥焊接结构潜在性能（3）多层焊接：改善凝固结晶条件，改善焊缝固态相变组织（4）锤击焊道表面：改善后层焊缝的凝结组织，改善前层焊缝的固态相变组织。（5）跟踪回火处理：改善焊缝组织，改善焊接区性能。第四章1：焊接本身特点？1） 加热

11、温度高：低碳钢、低合金钢1350左右2） 加热速度快：热源强烈集中3） 高温停留时间短：由于焊接热循环，在Ac3以上保温时间短4） 自然条件下连续冷却:5） 局部加热：焊接只是局部集中加热，并且随热源移动，加热范围移动2：过热区的定义？特点：温度固相线一下至1000，金属处于过热状态，奥氏体晶粒发生严重长大，冷却后获得粗大组织。韧性很低，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹。3：焊接性的定义焊接工艺简单，焊缝与母材结合牢固，强度不低于母材，热影响区保持足够强度韧度，无裂缝等缺陷4：碳当量CE的定义反映钢中化学成分对于硬化程度的影响，把合金元素（包括碳）按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。第五章1：

12、热裂纹种类及定义（1）结晶裂纹：结晶过程中，凝固金属收缩，液体金属不能及时补充，应力作用下沿晶开裂。（2）高温液化裂纹：焊接热循环峰值温度作用，低熔点共晶重新熔化，应力作用下沿奥氏体晶界开裂。（3）多边化裂纹：焊缝或近缝区的高温群建，由于晶格缺陷及化学不均匀性，缺陷聚集形成二次边界2：结晶裂纹产生的原因（1）脆性温度区TB的大小 TB越大，产生应变量越大产生结晶裂纹倾向越大、（2）在脆性温度区内金属的塑性 TB内焊缝金属塑性越小，越易产生结晶裂纹（3）在脆性温度区内的应变增长率 在TB内，随温度下降，收缩产生拉伸应力增加，应变增长率增大，易产生结晶裂纹结晶裂纹影响因素：1） 冶金因素：结晶裂纹

13、倾向随合金结晶温度区间增大而增加，脆性温度区范围增大。2） 合金元素：硫磷增加结晶裂纹倾向；碳加剧其他元素的有害作用；锰脱硫，提高焊缝抗裂性3） 凝固结晶组织形态3：结晶裂纹的防治方法（1）冶金因素方面控制焊缝中S，P，C等有害杂质含量。尽可能限制母材和焊接材料中的S,P,C的含量改善焊缝凝固组织，细化晶粒提高抗裂性。向焊缝中加入细化晶粒的元素。（2）工艺因素方面采用适当的焊接工艺以及工艺参数选择适当的焊接接头形式：多采用多层焊，避免应力集中，降低裂纹倾向焊接次序：尽量使大多数焊缝能在较小的刚度条件下焊接，使焊缝受力较小。冷裂纹起源：具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集地带。4：氢致裂纹形成中氢的作用？两部分：扩散氢、残余氢冷裂纹的延迟行为主要由氢引起/扩散氢对冷裂的产生和扩展起决定性作用/当焊接某些超高强钢时由于焊缝合金成分复杂，HAZ转变可能优先焊缝，氢相反地从热影响区向焊缝扩散，延迟裂纹从焊缝产生/5：断裂的两种形式一：穿晶断裂（1）韧性断裂： 韧窝断裂：等轴韧窝，剪切韧窝，撕裂韧窝 滑移断裂：蛇形滑移，波形滑移，平直滑移（2）脆性断裂解理断裂：解离台阶，河流花样；解离舌状准解理断裂：河流花样；撕裂棱，二次裂纹（3）疲劳断裂疲劳纹二：沿晶断裂（1）塑性断裂：显微空穴聚集成韧窝状的晶间断裂（2）脆性断裂：冰糖状晶间断口（3）疲劳断裂：疲劳花纹断口