材料成型原理及工艺之焊接部分总结.doc

材料成型原理与工艺之焊接部分总结 Chapter 1 1.使金属表面紧密接触的几种措施： （1）对被焊接金属施加压力或不断地摩擦，破坏接触表面的氧化膜，使结合处紧密接触。 （2）将金属加热熔化或到塑性状态，增加原子的振动能，施加压力破坏接触面的氧化膜，促进扩散和结晶过程的进行。 （3）通过液态中间材料，如粘结剂或低熔点金属，将两个固态金属连接在一起。 2.熔焊：通过局部加热使连接处达到熔化状态，然后冷却结晶形成共同晶粒。 熔焊本质及特点： 熔焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。 熔池存在时间短，温度高；冶金过程进行不充分，氧化严重；热影响区大。 冷却速度快，结晶后易生成粗大的柱状晶。 熔焊三要素 热源 ?????? 能量要集中，温度要高。以保证金属快速熔化，减小热影响区。满足要求的热源有电弧、等离子弧、电渣热、电子束和激光。 熔池的保护 ????? 可用渣保护、气保护和渣-气联合保护。以防止氧化，并进行脱氧、脱硫和脱磷，给熔池过渡合金元素。 填充金属 保证焊缝填满及给焊缝带入有益的合金元素，并达到力学性能和其它性能的要求，主要有焊芯和焊丝。 3.两种接线方法：在使用直流电焊机焊接时，电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异。 直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条） 直流反接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金） 5.熔池的保护 保护目的:使熔池与空气隔绝，大大减少焊缝中的含气量，提高焊缝韧性。 延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣的析出。 6.焊接接头主要由焊缝（weld metal）、热影响区（heat affected zone /HAZ）、熔合区（fusion zone）组成。 7.熔池凝固的特点 联生结晶/交互结晶/外延结晶 　 依附于母材晶粒的现成表面而形成共同晶粒的凝固方式 择优成长 并非“齐步前进”。当散热最快的方向与晶体成长的结晶位向相同时，有利于柱状晶的成长 熔池凝固组织形态的多样性 凝固组织的形态有柱状晶（平面晶、胞状晶、胞状树枝晶和树枝晶）及等轴晶等 8.焊接热影响区的组织和性能变化 ① HAZ组织分布 　　a. 低碳钢及不易淬火的低合金钢（Q235、20、16Mn等） 熔合/半熔化区：最高温度在固相线和液相线之间。局部熔化，成分与组织不均匀，塑性差 过热区/粗晶区：固相线到1100℃左右。塑韧性差 相变重结晶区（正火区）： 1100℃~Ac3相当于 正火组织（细晶F＋P）塑韧性好 不完全重结晶区：Ac1~Ac3， （部分细晶F＋P以及粗晶F）组织不均匀 　b. 易淬火钢(低碳调质钢、中碳钢、中碳调质钢，如：18CrMoNb、45、30CrMnSi等) 与焊前热处理状态有关 HAZ主要由完全淬火区和不完全淬火区组成。 调质态 HAZ主要由完全淬火区、不完全淬火区和回火区组成。 Chapter 2 焊接性（Weldability） 指被焊金属在限定的施工条件（焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式），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。即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出的焊接难易程度。 国际焊接学会IIW 碳对冷裂纹敏感性的影响最明显，其它元素的影响折合成碳的影响 碳当量越高，焊接性越差 CE＜0.4%，钢材塑性良好，淬硬和冷裂纹倾向不明显，可焊性良好。一般不会产生裂纹，但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。 CE=0.4%～0.6%，钢材塑性下降，淬硬和冷裂倾向明显，可焊性较差。需要焊前预热，焊后缓冷及一定的焊接工艺措施。 CE＞0.6%，钢材塑性较低，淬硬和冷裂倾向很强，可焊性很差。焊前预热，减少焊接应力和防止开裂，焊后热处理。 Chapter 3 连接成形的冶金反应特点： 存在保护、分区域（药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区）进行、与焊接工艺有关 药皮反应区：温度低（钢焊条1200℃）。 　　水蒸发及药皮中固态物质的分解，造渣和造气。 熔滴反应区：温度高（2100－2800℃ ）、熔滴比表　　 　　面积大，是焊接冶金反应最激烈的部位。气体分 　　解和溶解、金属蒸发、氧化还原及焊缝金属合金化。 熔池反应区：温度平均1770 ℃左右，反应比溶滴区　 　　弱些。温度分布不均，不同部位冶金反应不同。 　　头部金属熔化和吸气，尾部金属凝固和气体逸出。 气体的来源与产生 焊接材料，如：焊条药皮、焊剂、焊芯、高价氧化物及有机物 母材坡口的油污、铁锈、水分 空气中的气体、水分 保护气体及其杂质气体 气体的间接来源 1．有机物的分解和燃烧 2．碳酸盐和高价氧化物的分解 3．材料的蒸发 4、气体的分解 气体的控制措施 控制工艺参数冶金处理 1氮主要来源于空气，它一旦进入液态金属，去除比较困难