2013冶金学焊接性指导书.docVIP

焊接冶金学及焊接性 实验指导书 材料与化学工程学院 实验一 常用焊条工艺性能实验 一、实验目的和任务 实验目的： 1.熟悉常用焊条（E4303及E5015）手工焊焊条的工艺性能。 2.理解常用焊条（E4303及E5015）药皮的组成及作用。 实验任务： 1.加深学生对常用焊条（E4303及E5015）药皮成分及作用的理解。 2.训练学生的对常用焊条（E4303及E5015）手工电弧焊接的基本操作要领。 二、实验仪器设备 1. AX180交流焊机 2.WSE交直流焊机 3. E4303（J422）及E5015（J507）焊条 4.角磨机 5.烘干箱 6.小铁锤 7.焊帽 8.50X50X3 Q235钢板 9.砂轮机 10.钢锯 11.钢锉刀 三、实验操作步骤 1.下料：用砂轮机或钢锯将Q235试板切成50X50X3，边脚及毛刺用角磨机或钢锉刀去除。 2.根据试板大小切成单边带有坡口。 3.J422焊条焊接选择AX180交流焊机，J507焊条选择WSE交直流焊机DCRP。 4.焊接工艺参数的选择： （1）焊接电流：根据焊条直径、板厚、接头形式、焊接位置等情况选择。 一般按照经验公式： I=10d2 实验采用的焊条直径3.2mm，电流应该选择为80-130A。 （2）焊接电压：根据弧长来确定。 一般按照经验公式： U=（0.5-1）d 一般情况下，酸性焊条用长弧焊，碱性焊条用短弧焊。 （3）焊接速度：焊接速度快慢影响焊接质量，焊接速度快则焊缝较窄，容易发生未焊透等缺陷；焊接速度慢，则焊缝过高、过宽，外形不整，薄板容易烧穿。 5.打开电源开关，机内风机开始旋转。 6.应用敲击法或划擦法引弧，然后进行正常的焊接，注意规范操作。 7.焊接过程中注意观察焊条的工艺性能（引弧性、焊接成形、飞溅、脱渣性、气孔倾向、焊条的熔化速度、发尘量等）。 8.发现表面缺陷严重之处切开表面观察是否有裂纹。 四、实验报告要求 1.简述实验目的、所采用的各项实验仪器设备及操作过程。 2.根据被焊试样的化学成分及几何尺寸确定焊接工艺参数。 3.焊接过程中注意观察比较两种焊条（J422及J507）的工艺性能（引弧性、焊接成形、飞溅、脱渣性、气孔倾向、焊条的熔化速度、发尘量等），并在实验报告中进行总结分析。 4.对整个实验过程操作的满意度作出自身评价。 5.实验报告的撰写格式符合统一规定，内容掌握力求详实具体，完成实验思考题。 五、思考题 分析讨论酸性焊条与碱性焊接的药皮组马、工艺性能与接头性能的差别。 实验二 焊接热影响区的组织观察分析 实验目的 掌握低碳钢或低合金钢焊接接头各区域的组织变化。 二、实验装置及实验材料 粗细金相砂纸 平板玻璃 钢焊接接头试样 金相显微镜 抛光机 吹风机 4%硝酸酒精溶液 无水乙醇 脱脂棉 三、实验原理 焊接过程中，焊接接头各部分经受了不同的热循环，因而所得组织各异。组织的不同导致机械性能的变化。对焊接接头进行金相组织分析是对接头机械性能鉴定的不可缺少的环节。 焊接接头的金相分析包括宏观和显微分析两个方面。 宏观分析主要内容：观察和分析焊缝成型、焊缝金属结晶方向和宏观缺陷等。 显微分析是借助于放大100倍以上的金相光学显微镜或电子显微镜进行观察，分析焊缝的结晶形态，焊接热影响区的组织变化，焊接接头的微观缺陷等。 焊接接头是由焊缝金属和焊接热影响区金属组成，HAZ的组织和性能是决定焊接接头机械性能的一个主要因素。 不易淬火钢焊接热影响区金属的组织变化 不易淬火钢包括低碳钢和16Mn等低合金钢。若以20号钢为例，根据其焊接热影响区金属的组织特征，可以分为四个区域如图1所示。 1.熔合区（0.1～0.5） 紧邻焊缝的母材与焊缝交界处的金属称为熔合区或伴熔化区。焊接时，该区金属处于局部熔化状态，加热温度在固液相温度区间。在一般熔合焊的条件下，此区仅有两三个晶粒的宽度，甚至在显微镜下也难以辨认。但是该区对接头的强度和塑性都有很大的影响。 2.粗晶区（2～3） 该区的加热温度范围为1100℃～1350℃。由于受热温度很高，使奥氏体晶粒发生严重的长大现象,冷却后得到晶粒粗大的过热组织，故称为过热区。此区的塑性差，韧性低，硬度高。其组织为粗大的铁素体和珠光体。在有的情况下，如气焊或导热条件较差时，甚至可获得魏氏组织。 3.细晶区(1.5～2.5) 此区加热温度在～1100℃之间。在加热过程中，铁素体和珠光体全部转变为奥氏体，即产生金属的重结晶现象。由于加热温度稍高于，奥氏体晶粒尚未长大，冷却后将获得均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理的正火组织。故又称正火区或者相变重结晶区。该区的组织比退火状态的母材组织细小。 4. 不完全重结晶区(2.2～3) 焊接时加热温度在～之间的金属区域为不完全重结晶