熔化焊与热切割第二章基础知识.ppt

第二章第二章 熔化熔化焊焊与与热热切割基切割基础础知知识识于于强强兴兴安盟特种安盟特种设备检验设备检验所所5/8/20241.内容提要一、基一、基础础知知识识1 1、概述、概述2 2、金属学与、金属学与热处热处理知理知识识3 3、金属材料的基本知、金属材料的基本知识识4 4、焊焊接工接工艺艺及切割工及切割工艺简艺简介介5/8/20242.第一节焊接与切割的基本原理及分类一、基本原理：一、基本原理：1 1、焊焊接：是通接：是通过对过对物体加物体加热热、加、加压压或或两者并用，使两者并用，使焊焊件件连连接接处处达到原子力达到原子力的相互作用，使分离的物件的相互作用，使分离的物件连连接成一接成一个整体的加工工个整体的加工工艺艺。5/8/20243.2 2、焊焊接的特点接的特点:、焊焊接与其它接与其它连连接方法有本接方法有本质质的区的区别别,不不仅仅在宏在宏观观上建立了永久性的上建立了永久性的联联系系,在微在微观观上也建上也建立了立了组织组织之之间间的原子的原子级级的内在的内在联联系系.、焊焊接比其它接比其它连连接方法具有更高的接方法具有更高的强强度度,密密封性封性,且且质质量可靠量可靠,生生产产率高率高,便于便于实现实现自自动动化化、节节省金属省金属,工工艺简单艺简单,可以很方便的采用可以很方便的采用锻锻-焊焊,铸铸-焊焊等复合工等复合工艺艺,生生产产大型复大型复杂杂的机械的机械结结构和零件构和零件.、焊焊接是一个不均匀加接是一个不均匀加热热的的过过程程,焊焊后的后的焊焊缝缝易易产产生生焊焊接接应应力力,易引起易引起变变形形.5/8/20244.第一节焊接与切割的基本原理及分类二、二、焊焊接的种接的种类类:根据根据焊焊接的接的过过程可分程可分为为三三类类:1 1、熔化、熔化焊焊:将待将待焊处焊处的母材金属熔化以形成的母材金属熔化以形成焊缝焊缝的的焊焊接方法接方法.主要有主要有电电弧弧焊焊,气气焊焊,电电渣渣焊焊,等离子弧等离子弧焊焊,电电子束子束焊焊,激光激光焊焊等等.2 2、压压力力焊焊:通通过过加加压压和加和加热热的的综综合作用合作用,以以实现实现金金属接合的属接合的焊焊接方法接方法.主要包括主要包括电电阻阻焊焊,摩擦摩擦焊焊,爆炸爆炸焊焊等等.3 3、钎焊钎焊:以熔点低于被以熔点低于被焊焊金属熔点的金属熔点的焊焊料填充接料填充接头头形成形成焊缝焊缝的的焊焊接方法接方法主要包括主要包括软钎焊软钎焊和硬和硬钎焊钎焊.5/8/20245.5/8/20246.三、切割的方法和分三、切割的方法和分类类：1 1、火焰切割、火焰切割：（气割）操作：（气割）操作简单简单2 2、电电弧切割：弧切割：、等离子弧切割：、等离子弧切割：设备设备比比较简单较简单，易普及，易普及、碳弧气割：主要用于中高碳、碳弧气割：主要用于中高碳钢钢3 3、冷切割：、冷切割：变变形小形小、激光切割：、激光切割：、水射流切割：、水射流切割：高高压压水（水（200200兆帕兆帕200200兆帕）兆帕）5/8/20247.特种作特种作业业是指容易是指容易发发生人生人员伤员伤亡事故，亡事故，对对操操作者本人、他人的生命健康及周作者本人、他人的生命健康及周围设围设施的安施的安全可能造成重大危害的作全可能造成重大危害的作业业。直接从事特种作直接从事特种作业业的人的人员员称称为为特种作特种作业业人人员员。焊焊接作接作业业具有高危具有高危险险性性火灾火灾爆炸爆炸触触电电中毒中毒烫伤烫伤5/8/20248.上海静安区住宅楼上海静安区住宅楼导导致致5353人死亡，另人死亡，另有有7070人正在医院接人正在医院接受治受治疗疗，其中，其中1717人人伤势严伤势严重。重。5/8/20249.第二节 金属材料及热处理常识一、一、纯纯金属的构造：金属的构造：晶体：原子在空晶体：原子在空间间是按一定的几何是按一定的几何规规律排列。律排列。首先想到的是：宝石、首先想到的是：宝石、钻钻石石晶体：晶体：盐盐、冰、雪花、金属制品（外、冰、雪花、金属制品（外形不形不规则规则）非晶体：木材、玻璃、棉花非晶体：木材、玻璃、棉花 原子在空原子在空间间是无秩序而是无秩序而杂杂乱排列。乱排列。5/8/202410.纯纯金属的晶体金属的晶体结结构：构：1 1、体心立方晶格：、体心立方晶格：致密度（致密度（68%68%）：）：68%68%原子占据，原子占据，32%32%间间隙隙常温下的常温下的纯铁纯铁（铁铁）、钼钼、钨钨、钒钒2 2、面心立方晶格：、面心立方晶格：致密度（致密度（74%74%）温度在温度在91091013901390的的纯铁纯铁（铁铁）、铜铜、镍镍5/8/202411.第二节 金属材料及热处理常识3 3、密排六方晶格：、密排六方晶格：致密度（致密度（74%74%）锌锌、镁镁、钡钡液体金属液体金属结结晶晶过过程：程：结结晶：金属由液体凝固晶：金属由液体凝固为为固体的固体的过过程。程。晶核的形成与晶核的形成与长长大。大。1 1、晶核的形成：、晶核的形成：2 2、晶核的、晶核的长长大：大：3 3、晶粒的、晶粒的边边界：界：5/8/202412.第二节 金属材料及热处理常识二、合金的晶体构造及二、合金的晶体构造及铁铁碳平衡相碳平衡相图图、合金的晶体构造、合金的晶体构造合金的晶体构造分三合金的晶体构造分三类类：固溶体、金属化合物和：固溶体、金属化合物和共析体（机械混合物）。共析体（机械混合物）。（1 1）、固溶体：）、固溶体：所所谓谓固溶体是指溶固溶体是指溶质质原子溶入金属溶原子溶入金属溶剂剂的晶格中的晶格中所所组组成的合金相。两成的合金相。两组组元在液元在液态态下互溶，固下互溶，固态态也也相互溶解，且形成均匀一致的物相互溶解，且形成均匀一致的物质质。形成固溶体。形成固溶体时时，含量大者，含量大者为为溶溶剂剂，含量少者，含量少者为为溶溶质质；溶；溶剂剂的的晶格即晶格即为为固溶体的晶格。固溶体的晶格。5/8/202413.A A、固溶体的分、固溶体的分类类按溶按溶质质原子在晶格中的位置不同可分原子在晶格中的位置不同可分为为置置换换固溶体和固溶体和间间隙固溶体。隙固溶体。、置、置换换固溶体溶固溶体溶质质原子占据溶原子占据溶剂剂晶格晶格中的中的结结点位置而形成的固溶体称置点位置而形成的固溶体称置换换固固溶体。当溶溶体。当溶剂剂和溶和溶质质原子直径相差不大，原子直径相差不大，一般在一般在1515以内以内时时，易于形成置，易于形成置换换固溶固溶体。体。铜镍铜镍二元合金即形成置二元合金即形成置换换固溶体，固溶体，镍镍原原子可在子可在铜铜晶格的任意位置替代晶格的任意位置替代铜铜原子原子（铜铜、镍镍无限互溶）。无限互溶）。锌锌在在铜铜中溶解极限：中溶解极限：39%39%5/8/202414.另外，另外，按溶按溶质质元素在固溶体中的溶解度，可元素在固溶体中的溶解度，可分分为为有限固溶体和无限固溶体有限固溶体和无限固溶体。但只有置。但只有置换换固溶体有可能成固溶体有可能成为为无限固溶体。无限固溶体。、间间隙固溶体溶隙固溶体溶质质原子分布于溶原子分布于溶剂剂晶格晶格间间隙而隙而形成的固溶体称形成的固溶体称间间隙固溶体。隙固溶体。间间隙固溶体的溶隙固溶体的溶剂剂是直径是直径较较大的大的过过渡族金属，而溶渡族金属，而溶质质是直径很小的是直径很小的碳、碳、氢氢等非金属元素。其形成条件是溶等非金属元素。其形成条件是溶质质原子与原子与溶溶剂剂原子直径之比必原子直径之比必须须小于小于0.590.59。如。如铁铁碳合金中，碳合金中，铁铁和碳所形成的固溶体和碳所形成的固溶体铁铁素体和奥氏体，皆素体和奥氏体，皆为间为间隙固溶体。隙固溶体。B B、固溶体的、固溶体的结结构：构：、晶格畸、晶格畸变变 、偏聚与有序、偏聚与有序5/8/202415.、有序固溶体（更接近化合物）、有序固溶体（更接近化合物）硬度及脆性增加、塑性和硬度及脆性增加、塑性和电电阻降低阻降低C C、固溶体的性能、固溶体的性能当溶当溶质质元素含量很少元素含量很少时时，固溶体性能与溶，固溶体性能与溶剂剂金属金属性能基本相同。但随溶性能基本相同。但随溶质质元素含量的增多，会使元素含量的增多，会使金属的金属的强强度和硬度升高，度和硬度升高，这这种种现现象称象称为为固溶固溶强强化。化。置置换换固溶体和固溶体和间间隙固溶体都会隙固溶体都会产产生固溶生固溶强强化化现现象。象。适当控制溶适当控制溶质质含量，可明含量，可明显显提高提高强强度和硬度，同度和硬度，同时时仍能保仍能保证证足足够够高的塑性和高的塑性和韧韧性，所以性，所以说说固溶体固溶体一般具有一般具有较较好的好的综综合力学性能。因此要求有合力学性能。因此要求有综综合合力学性能的力学性能的结结构材料，几乎都以固溶体作构材料，几乎都以固溶体作为为基本基本相。相。这这就是固溶就是固溶强强化成化成为为一种重要一种重要强强化方法，在化方法，在工工业业生生产产中得以广泛中得以广泛应应用的原因。用的原因。5/8/202416.2 2、金属化合物、金属化合物两种元素，按一定的原子数量之比相化合两种元素，按一定的原子数量之比相化合金属化合物是两金属化合物是两组组元相互作用形成的新相，它元相互作用形成的新相，它的晶体的晶体结结构与两构与两组组元都不相同，并具有金属性元都不相同，并具有金属性质质。金属化合物有多种，它。金属化合物有多种，它们们的共同特点是熔的共同特点是熔点高、硬度高，一般都作点高、硬度高，一般都作为为合金中的硬化相。合金中的硬化相。如碳如碳钢钢中的中的Fe3CFe3C，合金，合金钢钢中的中的TiCTiC、VCVC、W2CW2C等。等。正常价化合物正常价化合物MgMg、MnMn与与S S、SnSn、SiSi、PbPb化合化合、电电子化合物（可以看作是以化合物子化合物（可以看作是以化合物为为基的基的固溶体）熔点、硬度、脆性高固溶体）熔点、硬度、脆性高5/8/202417.间间隙相隙相高熔点、高硬度具有明高熔点、高硬度具有明显显的金属特性的金属特性3 3、共析体、共析体合金中以合金中以单单相的固溶体或金属化合物的形相的固溶体或金属化合物的形式存在的情况很少，大多以两相的机械混式存在的情况很少，大多以两相的机械混合物形式存在。如碳合物形式存在。如碳钢钢中的珠光体，就是中的珠光体，就是由固溶体（由固溶体（铁铁素体）和金属化合物（渗碳素体）和金属化合物（渗碳体体Fe3CFe3C）组组成的机械混合物。成的机械混合物。5/8/202418.5/8/202419.5/8/202420.a奥氏体奥氏体b铁铁素体素体c亚亚共析共析钢钢d共析共析钢钢e过过共析共析钢钢f亚亚共晶共晶白口白口铸铁铸铁g共晶共晶白口白口铸铁铸铁h过过共晶共晶白口白口铸铁铸铁5/8/202421.u铁铁碳平衡碳平衡图释义图释义：纯铁纯铁有两种同素异构体有两种同素异构体,在在912912以下以下为为体心立方体心立方的的FeFe；在；在91291213941394为为面心立方的面心立方的-Fe;-Fe;在在139413941538(1538(熔点熔点)又呈体心立方又呈体心立方结结构构,即即FeFe。当碳溶于当碳溶于FeFe时时形成的固溶体称形成的固溶体称铁铁素体素体(F)(F)、溶、溶于于-Fe-Fe时时形成的固溶体称奥氏体形成的固溶体称奥氏体(A)(A)，碳含量超，碳含量超过铁过铁的溶解度后，剩余的碳可能以的溶解度后，剩余的碳可能以稳稳定定态态石墨形石墨形式存在，也可能以式存在，也可能以亚稳态亚稳态渗碳体渗碳体(Fe(Fe3 3C)C)形式存在。形式存在。FeFe3 3C C有可能分解成有可能分解成铁铁和石墨和石墨稳稳定相。但定相。但这过这过程在程在室温下是极其室温下是极其缓缓慢的；即使加慢的；即使加热热到到700700，FeFe3 3C C分解成分解成稳稳定相也需几年定相也需几年(合金中含有硅等促合金中含有硅等促进进石墨石墨化元素化元素时时,Fe,Fe3 3C C稳稳定性减弱定性减弱)，石墨，石墨虽虽然在然在铸铁铸铁(2(24 4C)C)中大量存在中大量存在,但在一般但在一般钢钢(0.03(0.031.51.5C)C)中却中却较难较难形成形成这这种种稳稳定相。定相。5/8/202422.珠光体马氏体魏氏体5/8/202423.有色金属的基本知有色金属的基本知识识1、铜铜及其合金及其合金纯铜纯铜：又称紫：又称紫铜铜晶格晶格类类型型面心立方面心立方原子量原子量63.54密度密度8.9克克/cm3熔点熔点1083导电导电率率100-103%ACS电电阻率阻率0.01673欧姆欧姆.mm2/m线线性膨性膨胀胀数数17.610-6/导热导热率率0-100399W/mk0.94卡卡/cm.s.c电电阻温度系数阻温度系数0.00393/磁化率磁化率-0.08610-3/kg比比热热0.092卡卡/克克.湿度湿度20软态软态280MPA延伸性延伸性40%5/8/202424.黄铜：简单黄铜：铜锌合金特殊黄铜黄铜.doc白铜：白铜.doc青铜：青铜.doc5/8/202425.铝及其合金、银白色轻金属。有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。相对密度2.70。熔点660。沸点2327。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。应用极为广泛。5/8/202426.三、三、钢钢的的热处热处理：理：、钢钢的固的固态态相相变变如如图图3 3所示：所示：在在缓缓冷、冷、缓缓慢加慢加热热的条件下：的条件下：A A1 1：加：加热时热时（珠光体）向（珠光体）向(奥氏体奥氏体)转变转变的开的开始始转变转变温度；冷却温度；冷却时时向向转变转变的开始温度；的开始温度；727727A A3 3：亚亚共析共析钢钢加加热时热时全部全部转变为转变为A A温度，冷却温度，冷却时时先先共析共析铁铁素体的开始析出温度；素体的开始析出温度；A Acmcm：过过共析共析钢钢加加热时热时FeFe3 3C C全部溶入温度，冷却全部溶入温度，冷却时时从中析出从中析出FeFe3 3C C开始温度；开始温度；碳碳钢钢在加在加热热或冷却或冷却过过程中越程中越过过上述上述临临界界点，就会点，就会发发生固生固态态相相变变，所以可以，所以可以进进行行热处热处理；理；5/8/202427.1 1、加、加热时转变热时转变：亚亚共析共析钢钢加加热热温度超温度超过过A3A3，珠光体，珠光体奥氏奥氏体体+铁铁素体素体全部全部转变为转变为奥氏体。奥氏体。亚亚共析共析钢钢加加热热温度超温度超过过10501050以上，并停以上，并停留留较长较长的的时间时时间时，奥氏体晶粒便会迅速，奥氏体晶粒便会迅速长长大，析出大，析出针针状状铁铁素体，形成素体，形成魏氏体魏氏体，强强度度提高，塑性、提高，塑性、韧韧性下降，易裂。性下降，易裂。2 2、冷却、冷却时时的的转变转变：过过冷奥氏体：冷奥氏体：在在临临界点以下存在的，不界点以下存在的，不稳稳定的，定的，处处于于过过冷冷态态，将要，将要发发生生转变转变的奥氏体称的奥氏体称为为过过冷奥氏冷奥氏体体。5/8/202428.过冷奥氏体的转变类型：高温、缓冷（铁、碳均扩散）炉冷或空冷退火或正火珠光体转变。（扩散型）粒状或片状，小颗粒（高强度、塑性、韧性）低温、冷速较快到Ms以下转变（铁、碳均不扩散）马氏体。（非扩散型）脆、硬5/8/202429.、钢钢的的热处热处理：理：是指将是指将钢钢在固在固态态下加下加热热到到预预定的定的温度，保温一定的温度，保温一定的时间时间后，以一定后，以一定的冷却速度冷却下来，通的冷却速度冷却下来，通过过改改变钢变钢的内部的内部组织结组织结构来改善构来改善钢钢的性能的的性能的操作。操作。焊焊接接时焊缝热时焊缝热影响区受到影响区受到焊焊接接热热循循环环的作用，的作用，实质实质上上经经受了受了热处热处理理5/8/202430.种种类类：普通普通热处热处理（退火、正火、淬火和回火）理（退火、正火、淬火和回火）表面表面热处热处理（表面淬火和化学理（表面淬火和化学热处热处理）理）形形变热处变热处理理1 1、退火：、退火：可作可作为为：预备热处预备热处理和最理和最终热处终热处理；理；钢钢加加热热到到临临界点界点A A3 3以上或以下，保温以上或以下，保温后随炉慢冷以后随炉慢冷以获获得近于平衡状得近于平衡状态态的的组织组织的的工工艺艺。目的：目的：消除消除铸铸、锻锻、焊焊件的内件的内应应力；力；均匀成分、均匀成分、组织组织，细细化晶粒；化晶粒；消除内消除内应应力和加工硬化；力和加工硬化；5/8/202431.改善改善钢钢的成型性、切削加工性；的成型性、切削加工性；为为淬火作淬火作组织组织上的准上的准备备；按加按加热热温度分：温度分：、重、重结结晶退火：晶退火：完全退火完全退火扩扩散退火散退火不完全退火不完全退火球化退火球化退火、低温退火、低温退火再再结结晶退火晶退火去去应应力退火力退火按冷却方式分：等温退火和按冷却方式分：等温退火和连续连续退火退火5/8/202432.5/8/202433.v去去应应力退火力退火v定定义义：为为消除消除铸锻焊铸锻焊件的内件的内应应力而力而进进行的行的退火叫作去退火叫作去应应力退火。力退火。v目的：去目的：去应应力，力，稳稳定尺寸，防止定尺寸，防止变变形和开形和开裂。裂。v工工艺艺：加加热热温度：小于温度：小于Ac1Ac1，500500650650，铸铸件件为为500500550550，焊焊件件为为500500600600（大（大焊焊件件用火焰或工用火焰或工频频感感应应加加热热局部退火）。局部退火）。保温保温时间时间：由工件的尺寸和装炉量决定。：由工件的尺寸和装炉量决定。钢钢4min/mm4min/mm，铸铁铸铁6min/mm6min/mm。冷却：冷却：缓缓冷，以免冷，以免产产生新的生新的应应力。力。5/8/202434.2 2 钢钢的正火（正常化或常化）的正火（正常化或常化）v定定义义：将：将钢钢加加热热到到c3c3（或（或cmcm）以上的某温度，）以上的某温度，完全化后，保温，空冷以得到珠光体完全化后，保温，空冷以得到珠光体类类型的型的组组织织，称，称为为正火。正火。v目的：目的：改善切削加工性能：改善切削加工性能：消除消除热热加工缺陷；加工缺陷；普通普通结结构件：要求不高，可以作构件：要求不高，可以作为为最最终热处终热处理来理来应应用；用；适用适用钢钢种：碳种：碳钢钢，低、中合金，低、中合金钢钢；工工艺艺参数：参数：加加热热温度：温度：c3c3（或（或cmcm）30305050 对对一些合金一些合金钢钢，c3c3100100150150；原原则则：晶粒不粗化的前提；：晶粒不粗化的前提；5/8/202435.加加热时间热时间：工件：工件烧烧透，采用透，采用经验经验公式即可，与成分、公式即可，与成分、原始原始组织组织、装炉量和加、装炉量和加热设备热设备。冷却：空冷、冷却：空冷、风风冷、冷、v正火的正火的应应用用改善改善钢钢的切削加工性的切削加工性（含碳低于（含碳低于0.25%0.25%的的-HB140-190-HB140-190）；）；消除消除过过共析共析钢钢的网状碳化物，的网状碳化物，为为球化退火作准球化退火作准备备 （抑制二次碳化物的析出，（抑制二次碳化物的析出，获获得得伪伪共析体。）共析体。）消除消除热热加工缺陷加工缺陷（中碳（中碳结结构构钢铸钢铸、锻锻、轧轧件、件、焊焊接件的魏氏接件的魏氏组织组织、粗、粗大晶粒、大晶粒、带带状状组织组织）提高普通提高普通结结构件的机械性能构件的机械性能5/8/202436.3 3钢钢的淬火的淬火v定定义义：亚亚共析共析钢钢：c c3 3303050 50，保温后以大于，保温后以大于临临界冷却速度的冷速冷却以界冷却速度的冷速冷却以获获得得马马氏体（或下氏体（或下贝贝氏体）氏体）组织组织的的热处热处理工理工艺艺叫做淬火。叫做淬火。v目的：目的：强强硬化；硬化；v工工艺艺特点：特点：关关键键：加：加热热温度、冷速足温度、冷速足够够大；大；带带来的来的问题问题：内：内应应力；力；焊焊接含碳量高的接含碳量高的钢钢易出易出现马现马氏体，氏体，产产生冷裂生冷裂纹纹焊焊接含碳量低的接含碳量低的钢钢不易出不易出现马现马氏体，也不易氏体，也不易产产生冷裂生冷裂纹纹5/8/202437.钢钢的表面淬火的表面淬火v概念：将工件表面快速加概念：将工件表面快速加热热到淬火温度，迅速冷到淬火温度，迅速冷却后，使工件表面却后，使工件表面层获层获得淬火得淬火组织组织的的热处热处理方法。理方法。v目的：表硬心目的：表硬心韧韧；4 4钢钢的回火的回火v定定义义：将淬火将淬火钢钢加加热热到以下某温度，使其到以下某温度，使其转变为稳转变为稳定的回火定的回火组织组织，并以适当的方式（空冷）冷却到，并以适当的方式（空冷）冷却到室温的室温的热处热处理工理工艺过艺过程称程称为为回火。回火。v类类型：型：低温回火低温回火 、中温回火、中温回火、高温回火高温回火5/8/202438.金属材料的性能：金属材料的性能：物理、化学、力学、工物理、化学、力学、工艺艺1、物理化学性能：不均匀、物理化学性能：不均匀热热膨膨胀胀2、力学：、力学：强强度、塑性、冲度、塑性、冲击韧击韧性、硬度性、硬度5/8/202439.合金元素合金元素对焊对焊接的影响接的影响C C当量当量=C+1/2V+1/2Mo+1/5Mn+1/7Si+1/7Cu+1/9Cr+1/20Ni=C+1/2V+1/2Mo+1/5Mn+1/7Si+1/7Cu+1/9Cr+1/20Ni 5/8/202440.C C：含量：含量强强度度 硬度硬度 耐磨耐磨 塑性塑性韧韧性性抗氧化性抗氧化性CrCr：含量：含量强强度度 硬度硬度 耐磨耐磨塑性一塑性一般般韧韧性一般性一般与与O2O2形成氧化膜，形成氧化膜，稳稳定性定性强强，致密性，致密性强强抑制石墨抑制石墨产产生生缺少：引缺少：引发钢发钢材回火脆性材回火脆性MoMo：提高再：提高再结结晶速度，晶速度，组织稳组织稳定定钒钒：含量：含量强强度度 硬度硬度 耐磨耐磨 塑性塑性韧韧性性钢材型号5/8/202441.金属材料的金属材料的焊焊接性，俗称可接性，俗称可焊焊性，是指金性，是指金属材料属材料对焊对焊接加工的适接加工的适应应性。主要指在一性。主要指在一定的定的焊焊接工接工艺艺条件下，条件下，获获得得优质焊优质焊接接接接头头的的难难易程度。易程度。焊焊接奥氏体不接奥氏体不锈钢时锈钢时，很容易，很容易获获得无得无缺陷的缺陷的焊焊接接接接头头，即接合性能好。，即接合性能好。金属材料的金属材料的焊焊接性主要决定于接性主要决定于焊焊接接接接头头的的组织组织及其性能。一般及其性能。一般说说来，来，焊焊接同种接同种金属材料金属材料时时，接，接头组织头组织与与焊焊件相同或相近，件相同或相近，焊焊接性接性较较好；好；焊焊接异种金属材料接异种金属材料时时，接，接头头组织组织至少与某一至少与某一焊焊件不同，件不同，焊焊接性接性较较差。差。无无论论采用何种材料采用何种材料焊焊接，如果接，如果焊焊接接接接头头中中形成又脆又硬的形成又脆又硬的组织组织，则焊则焊接性就差接性就差5/8/202442.一般一般说说来，来，铸铸造要造要产产生生铸铸造造热应热应力，力，锻锻造要造要产产生生形形变应变应力，力，热处热处理要理要产产生生组织应组织应力。熔力。熔焊焊和和钎焊钎焊的的焊缝焊缝金属可以近似看成是金属可以近似看成是经历经历了了铸铸造造过过程；程；压压焊焊接接头头可以近似看成是可以近似看成是经历经历了了锻锻造造过过程。程。焊焊接接时时局部加局部加热热后冷却可以近似看成是后冷却可以近似看成是焊焊接接接接头经历头经历了了热处热处理理过过程。因此，程。因此，焊焊接接过过程中程中焊焊件内将件内将产产生生热热应应力、形力、形变应变应力和力和组织应组织应力，它力，它们们的矢量和就是的矢量和就是焊焊接接应应力。力。焊焊接接应应力将力将导导致致焊焊接接接接头产头产生裂生裂纹纹的的倾倾向和向和焊焊件的件的变变形。如果被形。如果被焊焊材料具有良好的塑材料具有良好的塑性，将可能通性，将可能通过过塑性塑性变变形减形减缓应缓应力，从而减少力，从而减少热热裂裂纹纹、冷裂、冷裂纹产纹产生的生的倾倾向性。因此，材料的塑性向性。因此，材料的塑性也是影响其也是影响其焊焊接性的一个重要因素。接性的一个重要因素。钢材型号5/8/202443.一、金属材料的一、金属材料的焊焊接性接性钢钢材材焊焊接性接性评评定的最定的最简简便方法就是碳便方法就是碳当量法。在当量法。在钢钢材的成分中，影响最大的是材的成分中，影响最大的是碳。其次是碳。其次是锰锰、铬铬、钒钒等，通常把等，通常把钢钢中合中合金元素（包括碳）的含量按其作用金元素（包括碳）的含量按其作用换换算成算成碳的相当含量，称碳的相当含量，称为为碳当量，用符号碳当量，用符号CECE来来表示。碳当量可作表示。碳当量可作为评为评定定钢钢材材焊焊接性的一接性的一种参考指种参考指标标。国。国际焊际焊接学会推荐碳素接学会推荐碳素结结构构钢钢、低合金高、低合金高强强度度结结构构钢钢按下面公式按下面公式计计算算其碳当量。其碳当量。5/8/202444.式中化学元素符号表示式中化学元素符号表示该该元素在元素在钢钢中中质质量分数的量分数的上限。上限。实实践践证证明，碳当量越大，明，碳当量越大，钢钢材的材的焊焊接性就接性就越差。越差。根据根据经验经验，当：，当：CECE0.4%0.4%时时，钢钢材的淬硬材的淬硬倾倾向小，向小，焊焊接性良好，接性良好，焊焊接接这类这类材料材料时时一般不需一般不需预热预热。只有在工件厚。只有在工件厚大或低温下大或低温下焊焊接接时时才考才考虑焊虑焊前前预热预热。CECE0.4%-0.6%0.4%-0.6%时时，钢钢材的淬硬材的淬硬倾倾向向较较大，大，焊焊接性接性较较差，需要采用适当的差，需要采用适当的预热预热、缓缓冷等工冷等工艺艺措施。措施。CECE0.6%0.6%时时，钢钢材的淬硬材的淬硬倾倾向向严严重，重，焊焊接性差，接性差，需要需要进进行行较较高温度的高温度的预热预热和采取和采取严严格的工格的工艺艺措施。措施。利用碳当量法只能利用碳当量法只能简简便粗略地便粗略地评评定定钢钢材的材的焊焊接性，因接性，因为钢为钢材的材的焊焊接性接性还还要受要受许许多因素的影响。多因素的影响。钢钢材的材的实际焊实际焊接性，接性，还应还应根据根据焊焊件的具体情况通件的具体情况通过试验过试验确定。确定。5/8/202445.钢钢材的分材的分类类 钢钢和和铁铁是黑色金属的两大是黑色金属的两大类类，都是以，都是以铁铁和和碳碳为为主要元素的合金。主要元素的合金。含碳量在含碳量在2 21111以下的以下的铁铁碳合金称碳合金称为钢为钢，含碳量含碳量2 211116 66767的的铁铁碳合金称碳合金称为为铸铁铸铁。钢钢中除了中除了铁铁、碳以外、碳以外还还含有少量其它含有少量其它元素，如元素，如锰锰、硅、硫、磷等。、硅、硫、磷等。锰锰、硅是、硅是炼炼钢时钢时作作为为脱氧脱氧剂剂而加入的，称而加入的，称为为常存元素；常存元素；硫、磷是由硫、磷是由炼钢炼钢原料原料带带入的，称入的，称为杂质为杂质元元素。素。5/8/202446.按化学成分分按化学成分分类类(1)碳素碳素钢钢这这种种钢钢中除中除铁铁以外，主要以外，主要还还含有碳、硅、含有碳、硅、锰锰、硫、磷等几种元素，、硫、磷等几种元素，这这些元素的些元素的总总量一般不超量一般不超过过2。按含碳量多少，碳素按含碳量多少，碳素钢钢又可分又可分为为：1)低碳低碳钢钢含碳量小于含碳量小于025。2)中碳中碳钢钢含碳量含碳量为为025060。3)高碳高碳钢钢含碳量大于含碳量大于060。5/8/202447.2)2)合金合金钢钢 这这种种钢钢中除碳素中除碳素钢钢所含有的各所含有的各元素外，尚元素外，尚还还有其它一些元素，如有其它一些元素，如铬铬、镍镍、钛钛、钼钼、钨钨、钒钒、硼等。如果碳素、硼等。如果碳素钢钢中中锰锰的含量超的含量超过过0 08 8，或硅的含量超，或硅的含量超过过0 05 5时时，这这种种钢钢也称也称为为合金合金钢钢。根据合金元素的多少，合金根据合金元素的多少，合金钢钢又可分又可分为为：普通低合金：普通低合金钢钢(普低普低钢钢)，合金元素，合金元素总总含量小于含量小于5 5；中合金；中合金钢钢，合金元素，合金元素总总含量含量为为5 51010；高合金；高合金钢钢，合金元素，合金元素总总含量含量大于大于1010。5/8/202448.此外，合金此外，合金钢还经钢还经常按常按显显微微组织进组织进行分行分类类，如根据正火如根据正火组织组织的状的状态态，分，分为为珠光体珠光体钢钢、贝贝氏体氏体钢钢、马马氏体氏体钢钢和奥氏体和奥氏体钢钢，有些含，有些含合金元素合金元素较较多的高合金多的高合金钢钢，在固，在固态态下只有下只有铁铁素体素体组织组织，不，不发发生生铁铁素体向奥氏体素体向奥氏体转变转变，称称为铁为铁素体素体钢钢。5/8/202449.按用途分按用途分类类(1)结结构构钢钢(2)工具工具钢钢(3)特殊用途特殊用途钢钢如不如不锈钢锈钢、耐酸、耐酸钢钢、耐、耐热钢热钢、磁、磁钢钢等。等。5/8/202450.3 3按品按品质质分分类类(1)(1)普通普通钢钢 含硫量不超含硫量不超过过0.0450.0450.0500.050，含磷量不超，含磷量不超过过0.0450.045。(2)(2)优质钢优质钢 含硫量不超含硫量不超过过0.0300.0300.0350.035，含磷量不超，含磷量不超过过0.0350.035。(3)(3)高高级优质钢级优质钢 含硫量不超含硫量不超过过0.0200.0200.0300.030，含磷量不超，含磷量不超过过0.0250.0250.0300.030。(3)(3)特特级优质钢级优质钢 含硫量不超含硫量不超过过0.0150.015，含磷量不超含磷量不超过过0.0200.020。5/8/202451.部分常用部分常用钢钢材材钢钢号表示方法的分号表示方法的分类说类说明明1碳素碳素结结构构钢钢由由Q+数字数字+质质量等量等级级符号符号+脱氧方法符脱氧方法符号号组组成。它的成。它的钢钢号冠以号冠以“Q”，代表，代表钢钢材材的屈服点，后面的数字表示屈服点数的屈服点，后面的数字表示屈服点数值值，单单位是位是MPa例如例如Q235表示屈服点（表示屈服点（s）为为235MPa的碳素的碳素结结构构钢钢。必要必要时钢时钢号后面可号后面可标标出表示出表示质质量等量等级级和和脱氧方法的符号。脱氧方法的符号。质质量等量等级级符号分符号分别为别为A、B、C、D。脱氧方法符号：。脱氧方法符号：F表示沸表示沸腾钢腾钢；b表示半表示半镇镇静静钢钢：Z表示表示镇镇静静钢钢；TZ表示特表示特殊殊镇镇静静钢钢，镇镇静静钢钢可不可不标标符号，即符号，即Z和和TZ都都可不可不标标。例如。例如Q235-AF表示表示A级级沸沸腾钢腾钢。5/8/202452.优质优质碳素碳素结结构构钢钢钢钢号开号开头头的的 两位数字两位数字 表示表示钢钢的碳含量，以平均的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为为 0.45%0.45%的的钢钢，钢钢号号为为“45”“45”。含含锰锰量量较较高的高的钢钢，须须将将锰锰元素元素标标出，如平均碳含出，如平均碳含量量为为0.50，锰锰含量含量为为0.71.0的的钢钢，其，其钢钢号号为为“50锰锰”或或“50Mn”。沸沸腾钢腾钢、半、半镇镇静以及静以及专门专门用途的用途的优质优质碳素碳素结结构构钢钢，应应在在钢钢号后特号后特别标别标明，如明，如“20g”即即为为平均平均碳含量碳含量为为0.20的的锅锅炉用炉用钢钢。“20R”即即为为平均碳平均碳含量含量为为0.20的的压压力容器用力容器用钢钢。钢材型号5/8/202453.合金合金结结构构钢钢的的编编号号合金合金结结构构钢钢的的钢钢号由三部分号由三部分组组成：数字成：数字+化学元素符化学元素符号号+数字。前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，数字。前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，合金元素以合金元素以汉汉字或化学元素符号表示，合金元素后面的数字或化学元素符号表示，合金元素后面的数字，表示合金元素的百分含量。当元素的平均含量字，表示合金元素的百分含量。当元素的平均含量15时时，则钢则钢号中只号中只标标出元素符号而不出元素符号而不标标注含量；其合金元注含量；其合金元素的平均含量素的平均含量15、25、35时时，则则在在元素后面相元素后面相应标应标出出2、3、4、如如“16Mn”钢钢，从，从钢钢号可号可知：其平均含碳量知：其平均含碳量为为016，平均含，平均含锰锰量量为为15。钢钢中的一些特殊合金元素如中的一些特殊合金元素如V、Al、Ti、B、Re等，等，虽虽然它然它们们的含量很低，但由于在的含量很低，但由于在钢钢中起到很重要的作用，中起到很重要的作用，所以也所以也标标注在注在钢钢号中。如号中。如“20MnVB”钢钢的大致成分的大致成分为为：C：020，Mn15，同，同时时含有少量的含有少量的钒钒和硼。和硼。5/8/202454.不不锈钢锈钢与耐与耐热钢热钢的的编编号号化学元素符号前面的数字表示平均含化学元素符号前面的数字表示平均含碳量的千分之几，如碳量的千分之几，如“9Cr17”表示平均含碳表示平均含碳量量为为09；“1Cr18Ni9”表示平均含碳量表示平均含碳量为为01，平均含，平均含铬铬量量18左右，平均含左右，平均含镍镍量量9左右。左右。当碳含量小于当碳含量小于003时时，在，在钢钢号前号前标标以以“00”，如，如“00Cr19Ni10”钢钢；当碳含量小；当碳含量小于于008时时，则则在在钢钢号前冠以号前冠以“0”，如，如“0Cr19Ni9”钢钢等。等。5/8/202455.www.china-谢谢谢谢！本部分本部分结结束束5/8/202456.