1、第二章第二章 金屬焊接與切割基礎(chǔ)知識金屬焊接與切割基礎(chǔ)知識l本課程的教學(xué)目的:1、了解金屬學(xué)與熱處理基本知識。2、了解常用金屬材料的一般知識3、掌握焊接與切割的基本原理及工藝基礎(chǔ)知識l焊接與切割的應(yīng)用5000-12000個焊點30萬噸油輪焊縫長1000km焊點多達2030萬個1 焊接與切割概述焊接與切割概述l焊接的基本原理與分類焊接的基本原理與分類1 1、焊接就是通過、焊接就是通過加熱或加壓加熱或加壓，或兩者并用或兩者并用，并且并且使用或不使用或不用填充材料用填充材料，使工件達到結(jié)合的方法，使工件達到結(jié)合的方法2 2、按照焊接過程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點，可以將、按照焊接過程中金屬所處的狀

2、態(tài)及工藝的特點，可以將焊接的方法分為焊接的方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。 3 3、按照金屬切割過程中加熱方法的不、按照金屬切割過程中加熱方法的不同大致可以把切割方法分為火焰切割、同大致可以把切割方法分為火焰切割、電弧切割和冷切割三類。電弧切割和冷切割三類。1 焊接與切割概述焊接與切割概述l焊接與切割的基本原理及分類焊接與切割的基本原理及分類（一）基本原理（一）基本原理可拆卸的聯(lián)接可拆卸的聯(lián)接聯(lián)接聯(lián)接永久性聯(lián)接永久性聯(lián)接焊接：用加熱或加壓，或者兩者并用，并且焊接：用加熱或加壓，或者兩者并用，并且 使用或者不用填充材料，使工件達到使用或者不用填充材料，使工件達到

3、結(jié)合的辦法。結(jié)合的辦法。判斷題判斷題：焊接是一種機械聯(lián)接。（ ）焊接與切割的基本原理及分類2 金屬學(xué)及熱處理基本知識金屬學(xué)及熱處理基本知識l一、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般認識 以上圖形是在電子顯微鏡觀察到金屬原子各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。 不同溫度下純鐵體心立方與面心立方晶格體心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的強度高于前者。l一、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般認識一、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般認識二、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)二、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)1、金屬的組織與結(jié)構(gòu) 在金相顯微鏡下看到的金屬的晶粒，簡稱組織球墨鑄鐵強度最高；細片狀石墨次之；粗片狀石墨最差。2、碳鋼的基本組織、碳鋼的基本組織碳在鐵中的存

4、在形式有固溶體、化合物和機械混合物三種。 固溶體：兩種或兩種以上的元素在固態(tài)下互相溶解，而仍然保持溶劑晶格原來形式的物體這三種不同的存在形式，形成了不同的碳鋼組織。 （二）鋼中常見的纖維組織（二）鋼中常見的纖維組織1 1、鐵素體、鐵素體 碳溶于碳溶于 -Fe-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體中形成的間隙固溶體稱為鐵素體, ,常用符號常用符號F F表示。表示。 鐵素體特點：鐵素體特點：體心立方晶格體心立方晶格碳在碳在 -Fe-Fe中的溶解度也較小中的溶解度也較小塑性、韌性較好，強度、硬度較低塑性、韌性較好，強度、硬度較低2 2、奧氏體、奧氏體 碳溶于碳溶于-Fe-Fe中成的間隙固溶體稱為奧氏體，

5、用符中成的間隙固溶體稱為奧氏體，用符號號A A表示。表示。奧氏體特點：奧氏體特點：面心立方晶格面心立方晶格溶碳能力較強溶碳能力較強硬度較低、塑性較高，適用于壓力加工成型。硬度較低、塑性較高，適用于壓力加工成型。3 3、滲碳體、滲碳體 鐵與碳形成的金屬化合物鐵與碳形成的金屬化合物Fe3CFe3C稱為滲碳體，稱為滲碳體，用用Fe3CFe3C表示。表示。 滲碳體特點：滲碳體特點： c c=6.69=6.69，熔點為，熔點為12271227晶體結(jié)構(gòu)：復(fù)雜的間隙化合物。晶體結(jié)構(gòu)：復(fù)雜的間隙化合物。硬度很高，但塑性和韌性幾乎硬度很高，但塑性和韌性幾乎等于零。等于零。三次滲碳體三次滲碳體珠光體珠光體萊氏體萊

6、氏體溫度/。CAECFPSKDG室溫00.772.114.36.67 C%LL+A Fe C3AA+FP+Fe C3+Le+LeA+Fe C3F+Fe C3F+PP+Fe C3A+Fe C+Le Fe C3+LeLeLe912727153816001147P工業(yè)純鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵3L+ Fe C3 鐵碳合金相圖分析 ACD ACD 線線液相線液相線AECFAECF 線線固相線固相線ACAC 線線奧氏體結(jié)晶奧氏體結(jié)晶開始線開始線AEAE 線線奧氏體結(jié)晶奧氏體結(jié)晶終了線終了線GSGS 線線鐵素體析出鐵素體析出開始線開始線GPGP 線線鐵素體析出鐵素體

7、析出終了線終了線PQPQ 線線Fe3CFe3C析出析出線線ESES 線線Fe3CFe3C析出析出線線PSKPSK 線線共析線共析線CDCD 線線一次滲碳體一次滲碳體結(jié)晶開始線結(jié)晶開始線ECF ECF 線線共晶線共晶線鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖三、鋼的熱處理三、鋼的熱處理 鋼、鐵固態(tài)下加熱、保溫和不同的冷卻方式，改變金相組織以滿足所要求的物理、化學(xué)與力學(xué)性能，稱為熱處理。1、退火和正火、退火和正火退火退火：緩慢加熱到臨界點以上的某一溫度，保溫一段時間，隨爐緩慢冷卻。目的目的：細化晶粒，提高力學(xué)性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形。正火正火是置于空氣中冷卻。晶粒變細，韌

8、性可顯著提高。 鑄、鍛件切削加工前一般進行退火或正火。2、淬火和回火、淬火和回火加熱至淬火溫度(臨界點以上3070)，并保溫一段時間，后投入淬火劑中冷卻。淬火后得到的組織是馬氏體。增加硬度、強度和耐磨性。 淬火劑有空氣、油、水、鹽水，冷卻能力遞增。碳鋼在水和鹽水中淬火，合金鋼在油中淬火。淬火淬火l鋼的熱處理溫度lA1、A3 與Ac1、Ac3、Ar1 Acm l鐵碳合金鐵碳相圖有幾條溫度線l-727 度,1148 度,1495 度 回火回火是淬火后進行的一種較低溫度的加熱與冷卻熱處理工藝。回火回火可以降低或消除零件淬火后的內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。在150250范圍內(nèi)的回火稱“低溫回火”。回火馬氏體有較

9、高的硬度和耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。刃具、量具，要進行低溫回火處理。 2、淬火和回火、淬火和回火回火回火3 常用金屬材料的一般知識常用金屬材料的一般知識l一、常用金屬材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能一、常用金屬材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能1、物理性能：密度、熔點、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、磁性。2、化學(xué)性能：熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性。3、力學(xué)性能：強度（屈服強度、抗拉強度）、塑性（延伸率、斷面收縮率）、沖擊韌性、硬度、疲勞強度、蠕變。3 常用金屬材料的一般知識常用金屬材料的一般知識l二、鋼材和有色金屬的分類、編號及性能二、鋼材和有色金屬的分類、編號及性能1、鋼材分類：含碳量在2.11%以下的

10、鐵碳合金叫鋼，含碳量在2.11%-6.67%的叫鑄鐵。2、鋼材編號：我國鋼材編號采用國際化學(xué)符號和漢語拼音字母并用的原則。（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼例：Q235-AF的含義是：Q代表屈服點的字母，235代表鋼的屈服強度為235MPa，A代表質(zhì)量等級，F(xiàn)代表是沸騰鋼。3 常用金屬材料的一般知識常用金屬材料的一般知識l（2）合金結(jié)構(gòu)鋼：鋼號由數(shù)字、化學(xué)元素符號和數(shù)字組成。前面兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分之幾。l（3）不銹鋼與耐熱鋼的編號：化學(xué)元素符號前面的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾。如：1Cr18Ni9表示平均含碳量為0.1%,平均含鉻量18%左右,平均含鎳量9%左右。4 焊接與切割工藝基礎(chǔ)焊接與切割工藝

11、基礎(chǔ)一、焊接接頭的種類及主要的接頭形式一、焊接接頭的種類及主要的接頭形式l（1）對接接頭：采用最多的一種接頭形式。l（2）角接接頭：常用于不重要的結(jié)構(gòu)中。l（3）T形接頭l（4）搭接接頭：兩件部分重疊構(gòu)成的接頭。一、焊接接頭的種類及接頭型式一、焊接接頭的種類及接頭型式 1、對接接頭、對接接頭 兩件表面構(gòu)成大于或等于135，小于或等于180夾角的接頭，叫做對接接頭。2 2、角接接頭、角接接頭兩焊件端面間構(gòu)成大于30、小于135夾角的接頭，叫做角接接頭 (a)I形坡口(b)帶鈍邊單邊V形坡口一、焊接接頭的種類及接頭型式一、焊接接頭的種類及接頭型式3、T形接頭形接頭一件之端面與另一件表面構(gòu)成直角或近

12、似直角的接頭，叫做一件之端面與另一件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭，叫做T T形接頭形接頭4 4、搭接接頭、搭接接頭兩件部分重疊構(gòu)成的接頭叫搭接接頭兩件部分重疊構(gòu)成的接頭叫搭接接頭T形接頭形接頭 搭接接頭搭接接頭(a)I形坡口形坡口(b)圓孔內(nèi)塞焊圓孔內(nèi)塞焊(c)長孔內(nèi)角焊長孔內(nèi)角焊1、坡口的形式：I形、V形、Y 形、雙Y形、U形等各種形式。2、坡口的幾何尺寸：坡口面，坡口面角度及坡口角度、根部間隙、鈍邊（鈍邊的作用）、根部半徑。二、焊縫坡口的基本形式與尺寸二、焊縫坡口的基本形式與尺寸三、焊接位置種類三、焊接位置種類 根據(jù)GBT337594焊接術(shù)語的規(guī)定，焊接位置，即熔焊時，焊件接縫所處的空間位

13、置，可用焊縫傾角和焊縫轉(zhuǎn)角來表示。u焊縫傾角焊縫傾角，即焊縫軸線與水平面之間的夾角u焊縫轉(zhuǎn)角焊縫轉(zhuǎn)角，即焊縫中心線(焊根和蓋面層中心連線)和水平參照面Y軸的夾角 三、焊接位置種類三、焊接位置種類(1)(1)平焊位置平焊位置 焊縫傾角焊縫傾角0 0，焊縫轉(zhuǎn)角，焊縫轉(zhuǎn)角9090的焊接位置，圖的焊接位置，圖(a)(a) (2)(2)橫焊位置橫焊位置 焊縫傾角焊縫傾角0 0180180焊縫轉(zhuǎn)焊縫轉(zhuǎn)角角0 0180180的對接位置，圖的對接位置，圖(b)(b)。(3)(3)立焊位置立焊位置 焊縫傾角焊縫傾角9090( (立向上立向上) )，270270( (立向下立向下) )的焊接位置，圖的焊接位置，圖

14、(c)(c)。(4)(4)仰焊位置仰焊位置 對接焊縫傾角對接焊縫傾角0 0，180180；轉(zhuǎn)角；轉(zhuǎn)角270270的焊接位，圖的焊接位，圖(d)(d)(5)(5)平角焊位置平角焊位置 角焊縫傾角角焊縫傾角0 0180180；轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角4545135135的角焊位置，圖的角焊位置，圖(e)(e)。(6)(6)仰角焊位置仰角焊位置 傾角傾角0 0180180轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角225225315315的角焊位置，圖的角焊位置，圖(f)(f)四、焊縫形式及形狀尺寸四、焊縫形式及形狀尺寸 焊縫形式：焊縫形式：焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式：1、根據(jù)、根據(jù)GBT 337594的規(guī)定，按焊縫結(jié)合形式，分為對接焊縫、

15、角的規(guī)定，按焊縫結(jié)合形式，分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫五種：焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫五種：u對接焊縫對接焊縫：在焊件的坡口面間或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫，u角焊縫：角焊縫：沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。u端接焊縫：端接焊縫：構(gòu)成端接接頭所形成的焊縫。u塞焊縫：塞焊縫：兩零件相疊，其中一塊開圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫，只在孔內(nèi)焊角焊縫者不稱塞焊。u槽焊縫：槽焊縫：兩板相疊，其中一塊開長孔，在長孔中焊接兩板的焊縫，只焊角焊縫者不稱槽焊。四、焊縫形式及形狀尺寸四、焊縫形式及形狀尺寸2、按施焊時焊縫在空間所處位、按施焊時焊縫在空間所處位置分為平

16、焊縫、立焊縫、橫焊置分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫及仰焊縫四種形式。縫及仰焊縫四種形式。3、按焊縫斷續(xù)情況分為連續(xù)焊、按焊縫斷續(xù)情況分為連續(xù)焊縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。縫和斷續(xù)焊縫兩種形式。斷續(xù)焊縫又分為交錯式和并列式兩種，焊縫尺寸除注明焊腳K外，還注明斷續(xù)焊縫中每一段焊縫的長度l和間距e，并以符號“Z”表示交錯式焊斷續(xù)角焊縫：斷續(xù)角焊縫：(a)交錯式 (b)并列式 四、焊縫形式及形狀尺寸四、焊縫形式及形狀尺寸焊縫的形狀尺寸焊縫的形狀尺寸焊縫的形狀用一系列幾何尺寸來表示，不同形式的焊縫，其形狀參數(shù)也不一樣。1焊縫寬度焊縫寬度焊縫表面與母材的交界處叫焊趾。焊縫表面兩焊趾之間的距離叫焊縫寬度2余高余高超出

17、母材表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的最大高度叫余高，在靜載下它有一定的加強作用，所以它又叫加強高。但在動載或交變載荷下，它非但不起加強作用，反而因焊趾處應(yīng)力集中易于促使脆斷。所以余高不能低于母材但也不能過高。手弧焊時的余高值為03mm。 焊縫寬度焊縫寬度 余高余高 四、焊縫形式及形狀尺寸四、焊縫形式及形狀尺寸3熔深熔深在焊接接頭橫載面上，母材或前道焊縫熔化的深度叫熔深。 4焊縫厚度焊縫厚度在焊縫橫截面中，從焊縫正面到焊縫背面的距離，叫焊縫厚度 5焊腳焊腳角焊縫的橫截面中，從一個直角面上的焊趾到另一個直角面表面的最小距離，叫做焊腳。在角焊縫的橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長度叫焊腳

18、尺寸 練習(xí)題練習(xí)題l1.焊縫按結(jié)合形式的不同分為對接焊縫、（B角焊縫）端接焊縫、塞焊縫、槽焊縫5種l2.對接焊縫開坡口的目的是為了保障焊透，保證良好的焊縫成形和內(nèi)在（B質(zhì)量）l3.坡口形式的選擇主要取決于板材（A厚度）、焊接方法和工藝過程及經(jīng)濟合理性l4坡口的加工（B質(zhì)量），如平整度、直線度、尺寸精度等都影響焊縫的質(zhì)量 l5大型板件的U形、雙面U形、帶鈍邊的U形坡口，可用（B電弧切割）加工l6表示焊縫焊腳尺寸的符號是（C K）l7.表示焊縫坡口深度的坡口尺寸符號是（A H）l8.不同厚度鋼板對接焊時，對厚板削薄處理的目的，主要是避免接頭處（C造成較大應(yīng)力集中）l9.在面心立方晶格中，最密排的晶向是（c111）l10.硫易引起（B熱脆）現(xiàn)象l11、強化金屬材料有不同的手段，其考慮的出發(fā)點都是在于（c是位錯是當(dāng)?shù)臏p少）l12.固溶體的晶格結(jié)構(gòu)（D是