新焊接与切割基础知识.pptx

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1、2023/3/121第二第二章章 焊接焊接与切割基础知识与切割基础知识第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述2023/3/12 一、焊接与切割的分类一、焊接与切割的分类 (一一)焊接的分类焊接的分类 1 1气焊气焊 利用气体火焰作为热源的焊接法，最常用的是利用气体火焰作为热源的焊接法，最常用的是氧乙炔焊，近年来也有采用液化气或丙烷燃气的焊氧乙炔焊，近年来也有采用液化气或丙烷燃气的焊接。接。气焊气焊第1页/共110页2023/3/1222023/3/122第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 2 2焊条电弧焊焊条电弧焊 用手工操纵焊条进行电弧焊接用手工操纵焊条进行电弧焊接焊条电弧焊焊条

2、电弧焊3 3埋弧焊埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋埋弧焊弧焊 4 4气体保护电弧焊气体保护电弧焊 用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊电弧焊(如氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、混合气体如氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、混合气体保护焊等保护焊等)气体保护电弧焊气体保护电弧焊第2页/共110页2023/3/1232023/3/12第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 5 5氩弧焊氩弧焊 使用氩气作为保护气体的气体保护焊使用氩气作为保护气体的气体保护焊氩氩弧焊弧焊 6 6二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保

3、护焊 利用利用COCO2 2作为保护气体的气体保护焊。作为保护气体的气体保护焊。7 7混合气体保护焊混合气体保护焊 由两种或两种以上气体，按一定比例组成的混由两种或两种以上气体，按一定比例组成的混合气体作为保护气体的气体保护焊。合气体作为保护气体的气体保护焊。第3页/共110页2023/3/124第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 8 8等离子弧焊等离子弧焊 利用水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能利用水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。量密度的等离子弧进行焊接的方法。等离子等离子弧焊弧焊 9 9激光焊激光焊 以聚集的激光束作为能源轰击焊件产生的热量以聚

4、集的激光束作为能源轰击焊件产生的热量进行焊接的方法。进行焊接的方法。激光激光焊焊第4页/共110页2023/3/1252023/3/125第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 10 10电子束焊电子束焊 利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真利用加速和聚集的电子束轰击置于真空或非真空的焊件所产生的热能进行焊接的方法空的焊件所产生的热能进行焊接的方法激光激光焊焊 1111堆焊堆焊 为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具为增大或恢复焊件尺寸，或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接。堆堆焊焊第5页/共110页2023/3/1262023/3/1

5、26第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 1212电渣焊电渣焊 利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊利用电流通过液体熔渣所产生的电阻热进行焊接的方法。接的方法。电渣电渣焊焊 13 13原子氢焊原子氢焊 分子氢通过两个钨极之间的电弧热分解成原子分子氢通过两个钨极之间的电弧热分解成原子氢。当其在焊件表面重新结合为分子氢时放出热量。氢。当其在焊件表面重新结合为分子氢时放出热量。以此为主要热源进行焊接的方法。以此为主要热源进行焊接的方法。第6页/共110页2023/3/1272023/3/127第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 (二二)热切割的分类热切割的分类 金属切割过程中加热方

6、法的不同其切割原理也不近相同，金属切割过程中加热方法的不同其切割原理也不近相同，可以把切割方法分为三种类型，即火焰切割、电弧切割、激光可以把切割方法分为三种类型，即火焰切割、电弧切割、激光切割。原理如卜：切割。原理如卜：1 1火焰切割原理火焰切割原理 (1)(1)氧氧-乙炔气割乙炔气割 氧氧-乙炔气割是利用氧乙炔气割是利用氧-乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中乙炔预热火焰使金属在纯氧气流中能够剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的切割能够剧烈燃烧，生成熔渣和放出大量热量的原理而进行的切割方法。方法。氧氧-乙炔气割乙炔气割第7页/共110页2023/3/1282023/3/128第一节第一节

7、 焊接与切割概述焊接与切割概述 (2)(2)液化石油气切割液化石油气切割 液化石油气切割的原理与氧液化石油气切割的原理与氧-乙炔气割相同。不同的是液乙炔气割相同。不同的是液化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所不化石油气的燃烧特性与乙炔气不同，所使用的割炬也有所不同：它扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面，还扩同：它扩大了低压氧喷嘴孔径及燃料混合气喷口截面，还扩大了对吸管圆柱部分孔径。大了对吸管圆柱部分孔径。(3)(3)氢氧源切割氢氧源切割 利用水电解氢氧发生器，用直流电将水电解成氢气和氧利用水电解氢氧发生器，用直流电将水电解成氢气和氧气，其气体比例恰好完全燃烧，温度可达气，其

8、气体比例恰好完全燃烧，温度可达2800-30002800-3000，可以，可以用于火焰加热。用于火焰加热。天然气直接切割天然气直接切割第8页/共110页2023/3/1292023/3/129第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 (4)(4)氧熔剂切割氧熔剂切割 氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用氧熔剂切割是在切割氧流中加入纯铁粉或其它熔剂，利用它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。它们的燃烧热和废渣作用实现气割的方法为氧熔剂切割。2 2电弧切割电弧切割 电弧切割按生成电弧的不同可分为：电弧切割按生成电弧的不同可分为：(1)(1)等离子弧切割等离子弧切割 等离

9、子弧切割是利用高温高速的强劲的等离子射流，将被等离子弧切割是利用高温高速的强劲的等离子射流，将被切割金属部分熔化并随即吹除、形成狭窄的切口而完成切割的切割金属部分熔化并随即吹除、形成狭窄的切口而完成切割的方法。方法。等离子弧切割等离子弧切割第9页/共110页2023/3/12102023/3/1210第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 (2)(2)碳弧气割碳弧气割 碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化，碳弧气割是使用碳棒与工件之间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现切割的方法。并用压缩空气将其吹掉，实现切割的方法。碳弧气刨切割碳弧气刨切割 3 3激光切割激光切割

10、 利用激光束的热能实现切割的方法叫激光切割。利用激光束的热能实现切割的方法叫激光切割。激光切割激光切割第10页/共110页2023/3/12112023/3/1211第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 三、焊接基本概述三、焊接基本概述 (一一)焊接与切割技术发展进程概述焊接与切割技术发展进程概述 焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法焊接技术是随着金属的应用而出现的，古代的焊接方法主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是主要是铸焊、钎焊和锻焊。中国商朝制造的铁刃铜钺，就是铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲折，接合良铁与铜的铸焊件，其表面铜与铁的熔合线蜿蜒曲

11、折，接合良好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是好。春秋战国时期曾侯乙墓中的建鼓铜座上有许多盘龙，是分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相分段钎焊连接而成的。经分析，所用的与现代软钎料成分相近。近。第11页/共110页2023/3/12122023/3/1212第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述战国时代河南辉县出土铜器战国时代河南辉县出土铜器 钎焊钎焊400400年前宋代年前宋代天工开物天工开物 锻焊锻焊18851885年年 俄国俄国 碳弧焊碳弧焊18861886年年 美国美国 电阻焊电阻焊18921892年年 俄国俄国 金属电极电弧焊金属电极电弧焊1892

12、1892年年 法国法国 氢氧焊氢氧焊18951895年年 德国德国 热剂焊热剂焊19011901年年 法国法国 氧乙炔焊氧乙炔焊19091909年年 瑞士瑞士 金属喷涂金属喷涂19271927年年 美国美国 原子氢焊原子氢焊 第12页/共110页2023/3/12132023/3/1213第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述19281928年年 美国美国 高频感应焊高频感应焊19301930年年 美国美国 惰性气体保护焊惰性气体保护焊19351935年年 美国美国 埋弧焊埋弧焊19481948年年 英国英国 冷压焊冷压焊19511951年年 美国美国 高频电阻焊高频电阻焊19511951

13、年年 前苏联前苏联 电渣焊电渣焊19531953年年 美国美国 二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊19561956年年 美国美国 超声波焊超声波焊19561956年年 美国美国 电子束焊电子束焊19571957年年 前苏联前苏联 摩擦焊摩擦焊19631963年年 美国美国 爆炸焊爆炸焊19651965年年 美国美国 激光焊激光焊第13页/共110页2023/3/12142023/3/1214第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述（二）焊接与切割的应用（二）焊接与切割的应用 1 1、焊接、焊接 应用范围：造船、电站、汽车、石油、应用范围：造船、电站、汽车、石油、桥梁、矿山、机械制造、航天、

14、航空等。桥梁、矿山、机械制造、航天、航空等。2 2、切割的应用：制造、下料、修理、安装等。、切割的应用：制造、下料、修理、安装等。世界每年钢产量的世界每年钢产量的45%45%要用于生产焊接结构。制要用于生产焊接结构。制造一辆小汽车需要焊接造一辆小汽车需要焊接5000-120005000-12000个焊点，一艘个焊点，一艘3030万吨油轮要焊万吨油轮要焊1000km1000km长的焊缝，一架飞机的焊点多长的焊缝，一架飞机的焊点多大大20-3020-30万个。万个。第14页/共110页2023/3/12152023/3/1215第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述三、三、学习焊接与切割安全技

15、术的必要性学习焊接与切割安全技术的必要性 1 1、党和国家对人民生命安全的关心；、党和国家对人民生命安全的关心；2 2、安全生产的需要；、安全生产的需要；3 3、特种作业操作人员安全与身心健康的、特种作业操作人员安全与身心健康的需要。需要。第15页/共110页2023/3/12162023/3/1216第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述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、操作人员掌握焊接切割操作在于使有关的管理人员、操作人员掌握焊接切割操作的的 基本原理，操作安全及安全防护的方法，严格执行国基本原理，操作安全及安全防护的方法，严格执行国家家特种作业人员安

16、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及各项有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及关安全操作规程，保证安全生产以及遇到紧急情况时能及时作出适当处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房时作出适当处理，从而保护操作者自己和周围人员及厂房设备不遭受到损害。设备不遭受到损害。第16页/共110页2023/3/12172023/3/1217第一节第一节 焊接与切割概述焊接与切割概述 焊接安全技术研究的主要内容焊接安全技术研究的主要内容 防火、防爆、防触电的三防工作；防火、防爆、防触电的三防工作；对有害烟对有害烟 尘、有毒气体、磁场、辐射、弧光、烫伤、尘、有毒气体

17、、磁场、辐射、弧光、烫伤、噪声、放射物等的防护；噪声、放射物等的防护；以及环境和外界伤害的防护。以及环境和外界伤害的防护。第17页/共110页2023/3/12182023/3/1218第二第二章章 焊接焊接与切割基础知识与切割基础知识第二节第二节 金属学及热处理知识金属学及热处理知识 一、金属晶体结构的一般知识一、金属晶体结构的一般知识 不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种金不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种金属材料，在不同的条件下其性能也是不同的。金属性能的这属材料，在不同的条件下其性能也是不同的。金属性能的这些差异，从本质上来说，是由其内部结构所决定的。些差异，从本

18、质上来说，是由其内部结构所决定的。第18页/共110页2023/3/12192023/3/1219第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识（一）（一）晶体晶体与与非晶体非晶体 概念：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体概念：原子按一定几何形状作有规律的重复排列的固体 物质物质称称晶体晶体；非晶体非晶体则反之。则反之。特点：特点：晶体晶体有熔点；有熔点；具有各向异性。如：食盐，具有各向异性。如：食盐，冰，金刚石，金属等。冰，金刚石，金属等。非晶体非晶体无熔点；无熔点；各向同性。如：玻璃，松各向同性。如：玻璃，松 香，沥青等。香，沥青等。晶体与非晶体的区别不在外形晶体与非晶体的区别

19、不在外形，而在内部的原子排列。，而在内部的原子排列。原子排列不同，性能也不相同。原子排列不同，性能也不相同。第19页/共110页2023/3/1220第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识（二）金属晶体结构（二）金属晶体结构：1.1.晶格晶格 晶格：晶格：表示晶体中原子排列形成的空间格子。表示晶体中原子排列形成的空间格子。晶晶 格格2.2.晶胞晶胞晶胞：晶胞：组成晶格最基本的几何单元。组成晶格最基本的几何单元。晶晶 胞胞第20页/共110页2023/3/12212023/3/12(三）常见晶格的类型三）常见晶格的类型特点特点：b b 较好。较好。如：如：912 Fe,Cr,Mo,V

20、912 Fe,Cr,Mo,V等。等。体心立方晶格体心立方晶格含有含有2 2个原子个原子体积组成。体积组成。特点特点：较好。较好。如：如：912 Fe,Cu,Al 912 Fe,Cu,Al 等金属等金属。含有含有4 4个原子个原子体积组成体积组成。面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格体心立方晶格面面心立方晶格心立方晶格1.1.体心立方晶格体心立方晶格2.2.面心立方晶格面心立方晶格第21页/共110页2023/3/12222023/3/12第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识3.3.密排六方晶格密排六方晶格 特点特点：硬度高硬度高、脆性大脆性大。如：锌。如：锌(Zn),(Zn),镁

21、镁(Mg),(Mg),镉镉(Cd)(Cd)等金属等金属。abC Ca=ba=bc c密排六方晶格密排六方晶格（晶胞原子数示意图）（晶胞原子数示意图）（晶格类型）（晶格类型）（刚性模型）（刚性模型）密排六方晶格密排六方晶格第22页/共110页2023/3/12232023/3/1223第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识（四）金属的同素异构转变（四）金属的同素异构转变举例：举例：观察现象观察现象加热时铁丝伸长，加热时铁丝伸长，到到912912开始收缩开始收缩。若冷却时从若冷却时从1000 1000 到到912 912 出现伸长现象。出现伸长现象。铁丝铁丝标尺标尺支架支架概念概念：在

22、固态下随温度发生变化，其晶格类型在固态下随温度发生变化，其晶格类型发生转变的现象发生转变的现象同素异构转变。同素异构转变。第23页/共110页2023/3/1224冷却曲线：冷却曲线：温度温度时间时间O O1538153813941394912912结晶过程结晶过程FeFe 体体心立方晶格心立方晶格FeFe 面面心立方晶格心立方晶格FeFe体体心立方晶格心立方晶格转变式转变式：Fe Fe FeFe FeFe 91291213941394体心体心 面心面心 体心体心或者或者：FeFe Fe Fe 912912临界转变温度临界转变温度 面心面心 体心体心体心体心2 2个原子体积个原子体积面心面心4

23、 4个原子体积个原子体积纯铁固态下纯铁固态下,在不同温度范在不同温度范围内将呈现出围内将呈现出不同的晶格形不同的晶格形态，这种现象态，这种现象称为同素异晶称为同素异晶转变。转变。第24页/共110页2023/3/12252023/3/1225第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识二、二、合金的基本概念合金的基本概念 1 1、合金合金 由两种或两种以上金属元素或者金属元由两种或两种以上金属元素或者金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。素与非金属元素组成的具有金属特性的物质。金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。金属特性：导电性、导热性、塑性、光泽。例如：钢铁合金：例如：钢铁合

24、金：FeFeC CMnMnSiSi、铝合金：（铝合金：（AlAlMgMgMnMn）、（）、（AlAlZeZeMnMn）、）、铜合金：（铜合金：（CuCuZnZn）、（）、（CuCuSnSn）、（）、（CuCuNiNi）等。）等。产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料产生具有优良的使用性能和工艺性能方面的新材料（特出的物理、化学性能）。（特出的物理、化学性能）。第25页/共110页2023/3/1226第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识261 1、固溶体、固溶体 概念：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均匀固体。概念：溶质原子溶入溶剂晶格中所形成的一种均匀固体。如；如；糖水

25、糖水 水水溶剂，糖溶剂，糖溶质溶质。部分碳溶于铁的晶格间隙，铁的晶格类型不变（有一定部分碳溶于铁的晶格间隙，铁的晶格类型不变（有一定的畸变）。的畸变）。铁素体（铁素体（F F）碳（碳（C C）溶入）溶入-Fe-Fe中所形成的固溶体中所形成的固溶体 奥氏体（奥氏体（A A）碳（碳（C C）溶入）溶入-Fe-Fe中所形成的固溶体中所形成的固溶体分类分类：按按溶质溶质原子在原子在溶剂溶剂中分布情况不同，中分布情况不同，分分 置换固溶体置换固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体两类两类第26页/共110页2023/3/12272023/3/1227第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识置换固溶体置

26、换固溶体溶质原子替换晶格上的原子溶质原子替换晶格上的原子间隙固溶体间隙固溶体溶质原子溶入晶格原子间隙溶质原子溶入晶格原子间隙a)a)间隙固溶体间隙固溶体 b)b)置换固溶体置换固溶体间隙固溶体间隙固溶体置换固溶体置换固溶体第27页/共110页2023/3/12282023/3/1228第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识特征特征：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化：晶格类型不变，化学成分有限，性能发生变化（1 1）晶格仍保持原晶格（溶剂）。）晶格仍保持原晶格（溶剂）。（2 2）化学成分在一定范围内可改变。）化学成分在一定范围内可改变。（3 3）性能随化学成分改变而逐渐变化。

27、）性能随化学成分改变而逐渐变化。固容体的性能：固容体的性能：造成晶格畸变，强度、硬度上升。这种现象称造成晶格畸变，强度、硬度上升。这种现象称固溶强化固溶强化。若溶质原子质量分数（含量）适当，其力学性能高若溶质原子质量分数（含量）适当，其力学性能高。第28页/共110页2023/3/12292023/3/1229第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识29（2 2）金属化合物）金属化合物 概念：概念：合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金合金元素之间发生相互作用而生成的一种具有金属特性的新相。如属特性的新相。如 FeFe与与C CFe3CFe3C 化合物：两种元素的原子按一定的比例

28、相结合具有新的晶化合物：两种元素的原子按一定的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。体结构，在晶格中各元素原子的相互位置是固定的。机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合金，若合金是机械混合物：固溶体和化合物均为单项的合金，若合金是有两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合物。有两种不同的晶体结构彼此机械混合组成，称为机械混合物。第29页/共110页2023/3/12302023/3/1230（二）、铁碳合金组织（二）、铁碳合金组织第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识1 1、铁素体、铁素体 碳溶于碳溶于-Fe-Fe中形成的间隙固溶体称中形成的间隙

29、固溶体称为铁素体为铁素体,常用符号常用符号F F表示。表示。铁素体特点：铁素体特点：体心立方晶格体心立方晶格碳在碳在-Fe-Fe中的溶解度也较小中的溶解度也较小塑性、韧性较好，强度、硬度较低塑性、韧性较好，强度、硬度较低第30页/共110页2023/3/12312023/3/1231第二第二节节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识 2 2、奥氏体、奥氏体 碳溶于碳溶于-Fe-Fe中成的间隙固溶体称为奥氏中成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号体，用符号A A表示。表示。奥氏体特点：奥氏体特点：面心立方晶格面心立方晶格溶碳能力较强溶碳能力较强硬度较低、塑性较高，适用于压力加工成型。硬度较低、塑性较高

30、，适用于压力加工成型。第31页/共110页2023/3/12322023/3/12323 3、渗碳体、渗碳体 铁与碳形成的金属化合物铁与碳形成的金属化合物Fe3CFe3C称为渗碳体，用称为渗碳体，用Fe3CFe3C表示。表示。渗碳体特点：渗碳体特点：c c=6.69=6.69，熔点为，熔点为12271227晶体结构：复杂的间隙化合物。晶体结构：复杂的间隙化合物。硬度很高，但塑性和韧性几乎等于零。硬度很高，但塑性和韧性几乎等于零。三三 次次 渗渗 碳碳 体体珠珠 光光 体体莱莱 氏氏 体体铁碳合金组织铁碳合金组织第32页/共110页2023/3/12332023/3/1233（三）（三）铁碳合金

31、相图分析铁碳合金相图分析 铁碳合金相图铁碳合金相图分析分析ACDACD 线线液液相线相线AECFAECF 线线固固相线相线ACAC 线线奥氏奥氏体结晶开始体结晶开始线线AEAE 线线奥氏奥氏体结晶终了体结晶终了线线GSGS 线线铁素铁素体析出开始体析出开始线线GPGP 线线铁素铁素体析出终了体析出终了线线PQPQ 线线Fe3CFe3C析出析出线线ESES 线线Fe3CFe3C析出析出线线PSKPSK 线线共共析线析线CDCD 线线一次一次渗碳体结晶渗碳体结晶开始线开始线ECF ECF 线线共共晶线晶线铁碳合金图铁碳合金图第33页/共110页2023/3/12342023/3/1234第二第二节

32、节 金属学金属学及热处理及热处理知识知识 三、钢的热处理三、钢的热处理 1 1、定义：将金属加热到一定温度，并保持一定时间，然后、定义：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，这个过程称为热处理。以一定的冷却速度冷却，这个过程称为热处理。2 2、常用的热处理工艺方法有：、常用的热处理工艺方法有：淬火淬火 、回火回火 、正火、退火、正火、退火 （1 1）淬火：）淬火：A1A1或或A3A3以上以上30703070；（2 2）回火：）回火：A1A1以下；以下；（3 3）正火：）正火：A3A3或或AcmAcm以上以上50705070；（4 4）退火：）退火：A3A3或或A1A1

33、左右。左右。（5 5）化学热处理）化学热处理第34页/共110页2023/3/12352023/3/1235 淬火：淬火：可以提高刚的硬度及耐磨性可以提高刚的硬度及耐磨性回火：回火：消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢消除内应力，降低钢的强度和硬度，提高钢的塑性和韧性。钢在淬火后再进行回火，这一复合热处的塑性和韧性。钢在淬火后再进行回火，这一复合热处理工艺称为调质。理工艺称为调质。正火：正火：经正火后的材料，各项力学性能均较好，常经正火后的材料，各项力学性能均较好，常作为最终热处理。作为最终热处理。退火：退火：可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除可降低硬度，使材料便于切削加工，能消除内应力

34、。消除应力退火属于低温退火，也称焊后热处理。内应力。消除应力退火属于低温退火，也称焊后热处理。链轮的淬火链轮的淬火回火的种类及其应用回火的种类及其应用热处理视频教程钢的正火热处理视频教程钢的正火 完全退火完全退火化学热处理化学热处理 化学热处理化学热处理第35页/共110页2023/3/12362023/3/1236第三节第三节金属的力学性能金属的力学性能 金属材料的性能金属材料的性能金属材料的性能通常包括物理性能、化学性能、金属材料的性能通常包括物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能等。力学性能和工艺性能等。1 1、理化性能包括：密度、导电性、导热性、热、理化性能包括：密度、导电性、导热性、

35、热膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等。膨胀性、抗氧化性、耐腐蚀性等。2 2、力学性能包括：强度、塑性、硬度和韧性、力学性能包括：强度、塑性、硬度和韧性 3 3、工艺性能包括：切削性能、铸造性能、焊接、工艺性能包括：切削性能、铸造性能、焊接性能性能第36页/共110页2023/3/12372023/3/122023/3/1237373737拉伸试验拉伸试验拉伸试样拉伸试样其中：其中：L LI I断后试样长度断后试样长度 LoLo试样原始长度试样原始长度一、强度与塑性一、强度与塑性拉力试验机拉力试验机拉伸试验拉伸试验1 1第37页/共110页2023/3/12382023/3/1238第三节第三节金属的

36、力学性能金属的力学性能力力-伸长曲线伸长曲线 右图是低碳钢的右图是低碳钢的力力-伸长曲线，图中伸长曲线，图中纵坐标表示力拉伸力纵坐标表示力拉伸力FbFb，单位为，单位为N N；横坐；横坐标表示绝对伸长量标表示绝对伸长量ll，单位为，单位为mmmm。低碳钢拉伸试验图低碳钢拉伸试验图Fbl拉伸试验拉伸试验第38页/共110页2023/3/12392023/3/12第三节第三节金属的力学性能金属的力学性能说明说明：单位面积上的内力称应力单位面积上的内力称应力。L L长度长度 单位单位：mmmmA A截面积截面积 单位：单位：mmmm2 2 F F外力外力 单位：单位：N N s s屈服点的值屈服点的

37、值 单位：MPaMPa（兆帕）屈服点屈服点概念：力不增加仍能继续伸长时的应力力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s s 表示抗拉强度抗拉强度概念：试样拉断前所承受的最大拉应力试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b b表示第39页/共110页2023/3/12402023/3/1240（一）强度（一）强度 强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和短裂强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和短裂的能力。的能力。试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而方向相反的相互作用力，称为内力。单位截面积上的内力称方向相反的相互作用力，称为内力

38、。单位截面积上的内力称为应力，拉伸时的应力用符号为应力，拉伸时的应力用符号 表示。表示。1 1）屈服点与屈服强度）屈服点与屈服强度 强度判据：强度判据：屈服点屈服点 （屈服强度）、（屈服强度）、抗拉强度抗拉强度式中：式中：试样屈服时的载荷（试样屈服时的载荷（N N）试样原始横截面积（试样原始横截面积（mmmm2 2）0.20.2名义屈服强度名义屈服强度 （名义屈服点）塑性材料（名义屈服点）塑性材料1 1疲劳强度（疲劳强度（-1-10.50.5b b）第40页/共110页2023/3/12412023/3/12412 2）抗拉）抗拉 强度强度 抗拉强度是指试样断裂前能够承受的最大拉抗拉强度是指试

39、样断裂前能够承受的最大拉应力，应力，用用 表示。表示。注注：s s 、b b 是设计与选材的重要依据是设计与选材的重要依据式中：式中：试样断裂前的最大载荷试样断裂前的最大载荷（N N）试样原始横截面积（试样原始横截面积（mmmm2 2）抗拉强度测试抗拉强度测试第41页/共110页2023/3/12422023/3/1242第三节第三节金属的力学性能金属的力学性能（二）塑性（二）塑性概念概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。判据判据：断后伸长率断后伸长率 、断后断面收缩率、断后断面收缩率断后伸长率断后伸长率 概念概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分

40、比试样断后标准的伸长量与标准的百分比。用符号用符号 表示，读作 代儿特其中：其中：L LI I断后试样长度断后试样长度 L Lo o试样原始长度试样原始长度金属的塑性变金属的塑性变形与可锻性形与可锻性第42页/共110页2023/3/12432023/3/1243第三节第三节金属的力学性能金属的力学性能断后断面收缩率断后断面收缩率概念概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比积百分比。用符号用符号 表示，读作扑洒哎说明说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般用：伸长率和收缩率在实际应用中，一般用表示塑性大小表示塑性大小。、越大越大，材料的塑性越好。

41、通常认为，材料的塑性越好。通常认为 5%5%脆性材料脆性材料。一般说来，伸长率达5%或断面收缩率达10%的材料，即可满足绝大多数零件的要求。=（A0A0A1A1）A0 100%A0 100%第43页/共110页2023/3/12442023/3/1244二、硬度二、硬度 硬度硬度是指材料抵抗局部变是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕形，特别是塑性变形、压痕或或 划痕的能力。划痕的能力。硬度是衡量硬度是衡量材料材料软硬软硬程度的判据程度的判据。用符号：用符号：HB HB 表示表示N/mmN/mm2 2 说明：说明：1 1）压头为淬火钢球用）压头为淬火钢球用 HBSHBS 表示，数值表示，数

42、值450450 用于测量有色金属、退火或正火钢件用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料、灰铸铁材料。2 2）压头为硬质合金用）压头为硬质合金用 HBWHBW 表示，数值表示，数值450650450650生产中一般不用生产中一般不用HBWHBW来测量材料的硬度。来测量材料的硬度。FD工件工件压头：钢球压头：钢球或硬质合金或硬质合金 d布氏硬度机布氏硬度机第44页/共110页2023/3/12452023/3/12453 3）表示法：数字在前、字母在后。如）表示法：数字在前、字母在后。如 200HBS200HBS 150HBS-175HBS150HBS-175HBS；标注时不要写成标注时不

43、要写成HBS=200HBS=200，或，或 HBS=150-175HBS=150-175，或或500HBS500HBS ，不要出现单位；数值差不要超过不要出现单位；数值差不要超过3030。4 4、不宜测量薄件、成品件。因压痕大。、不宜测量薄件、成品件。因压痕大。洛氏硬度试验洛氏硬度试验 原理是用原理是用120120的金刚石圆锥或尺寸的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在一定的压很小的淬火钢球作为压头，在一定的压力作用下，压入材料表面，在指示盘上力作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。显示出硬度值大小。常用的是用符号常用的是用符号 HRC HRC 表示。没有单位。表示。没有单位

44、。洛氏硬度机洛氏硬度机第45页/共110页2023/3/12462023/3/1246三、冲三、冲 击击 韧韧 性和疲劳强度性和疲劳强度 韧性：韧性：韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判据通过冲击实验来测定。韧性的判据通过冲击实验来测定。一、冲击试验一、冲击试验摆锤式一次冲击实验摆锤式一次冲击实验A AK K=G=G（H1 H2H1 H2）（）（J J）ak=AK/S ak=AK/S （J/m2J/m2）在冲击载荷下工作的零件，在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多破坏的；往往是受小能

45、量多次重复冲击而破坏的。次重复冲击而破坏的。冲击试验机冲击试验机第46页/共110页2023/3/12472023/3/1247 疲劳强度疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。疲劳试验机疲劳试验机第47页/共110页2023/3/12482023/3/1248第四节第四节 低碳钢、低合金钢焊接基本知识低碳钢、低合金钢焊接基本知识 一、低碳钢焊接基础知识一、低碳钢焊接基础知识

46、(一一)低碳钢的焊接性低碳钢的焊接性 低碳钢由于含碳和其他合金元素少，室温组织主要为铁低碳钢由于含碳和其他合金元素少，室温组织主要为铁素体和少量珠光体，素体和少量珠光体，具有良好的塑性和焊接性，焊接过具有良好的塑性和焊接性，焊接过程中不产生淬硬组织程中不产生淬硬组织一般情况下，在焊接过程中不需一般情况下，在焊接过程中不需要采取预热和焊后热处理的工艺措施。低碳钢焊接只有存在要采取预热和焊后热处理的工艺措施。低碳钢焊接只有存在下列情况时，才考虑采取特殊的工艺措施。下列情况时，才考虑采取特殊的工艺措施。第48页/共110页2023/3/12492023/3/1249第四节第四节 低碳钢、低合金钢焊接

47、基本知识低碳钢、低合金钢焊接基本知识 1 1当母材厚度较大、环境温度较低或结构刚度较大时，当母材厚度较大、环境温度较低或结构刚度较大时，应考虑采取焊前预热；应考虑采取焊前预热；2 2当母材中含碳量接近低碳钢上限或硫、磷元素含量当母材中含碳量接近低碳钢上限或硫、磷元素含量较高时，应考虑采用多层焊，并保持一定的层间温度；较高时，应考虑采用多层焊，并保持一定的层间温度；3 3重要结构的焊缝或结构间隙、刚度较大时，应考虑重要结构的焊缝或结构间隙、刚度较大时，应考虑采用低氢型焊条，以防止产生焊接裂纹等缺陷。采用低氢型焊条，以防止产生焊接裂纹等缺陷。第49页/共110页2023/3/12502023/3/

48、1250第四节第四节 低碳钢、低合金钢焊接基本知识低碳钢、低合金钢焊接基本知识 (二二)常用低碳钢化学成分和力学性能常用低碳钢化学成分和力学性能 常用低碳钢可分为碳素结构钢和优质碳素结构钢，在焊常用低碳钢可分为碳素结构钢和优质碳素结构钢，在焊接过程中，可根据不同的用途和质量要求分别选用。接过程中，可根据不同的用途和质量要求分别选用。1 1碳素结构钢碳素结构钢 根据国家标准根据国家标准GBGB1700-20061700-2006碳素结构钢规定，我碳素结构钢规定，我国碳素结构钢分为四个质量等级，即国碳素结构钢分为四个质量等级，即A A、B B、C C、D D级，其中级，其中D D级的质量最好，级的

49、质量最好，A A级的质量最差。常用的碳素结构钢的化学级的质量最差。常用的碳素结构钢的化学成分见表成分见表2-l2-l，其力学性能见表，其力学性能见表2-22-2。第50页/共110页2023/3/12512023/3/1251第四节第四节 低碳钢、低合金钢焊接基本知识低碳钢、低合金钢焊接基本知识表表2-1 2-1 碳素结构钢的化学成分碳素结构钢的化学成分 (GB/17002006)(GB/17002006)牌号等级化学成分(质量分数，)C（碳）Mn（锰）si（硅）S（硫）P（磷）脱氧方法Q195-0.060.120.250.500.300.050.045F、b、ZQ215A0.090.150.

50、250.550.300.050.045F、b、ZB0.045Q235A0.140.220.300.650.300.05B0.120.200.300.700.0450.045F、b、ZC0.180.170.35，0.800.0400.040ZD0.0400.035TZ注：注：Q-Q-钢材屈服点，钢材屈服点，“屈屈”字汉语拼音首位字母。字汉语拼音首位字母。F F、b b、Z Z、TZTZ分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢的分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢的 “沸沸”字、字、“半半”宁、宁、“镇镇”字、字、“特镇特镇”字汉语拼音首位字母。字汉语拼音首位字母。第51页/共110页