焊接与切割基础知识
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(三)切割的方法和分类 切割:将整块材料分割成人们所需要的形状和大 小部分的加 工方法 1.气割:利用气体火焰热能将工件气割处预热到一定 温度后喷出高速切割纯氧气流,使其燃烧并放出热 量实现气割的方法。 2.电弧切割:利用电弧热能熔化工件切割处金属,而 实现切割的方法。 3.冷切割:利用拘束能量穿透金属而实现切割的方法。
二、钢材和有色金属的分类、编号及性能 (一)钢材的分类 钢:含碳量在2.11%以下的铁碳合金。 黑色金属 铸铁:含碳量2.11%—6.67%的铁碳合金。
1、按化学成分: 低碳钢:含碳量小于0.25%
碳素钢
合金钢 2、按用途:
中碳钢:含碳量在0.25%—0.6% 高碳钢:含碳量大于0.6% 低合金钢:含金总量小于5% 中合金钢:含金总量在5%—10% 高合金钢:含金总量大于10%
三、学习焊接切割安全技术的必要性 3、学习焊接安全技术的目的: 使有关管理人员,操作工人掌握操作的基本原理、 操作安全及防护的方法。严格执行《焊接与切割安全》 的标准及各项有关安全操作规程、保证安全生产以及 遇到危机情况时,能及时做出适当的处理,从而保护 操作者自己和周围人员及厂房设备不遭到损害。 4、要实现安全操作必须做到: 详细了解焊接生产过程的特点和焊接工艺、工具 及操作方法。深刻理解和掌握焊接安全技术的措施, 严格执行安全规程和实施防护措施、避免事故发生。
二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识 (一)合金的组织 2、金属化合物:两种元素的原子按一定比例相互作 用,形成一种具有金属特性的物质。 特点:熔点高、 硬度高、脆性大。
(二)钢中常见的显微组织 1.铁素体(F):碳溶解在a-Fe中形成的间隙固溶体。 溶解碳的能力差,在723℃时,溶解0.02%的碳,室温 时0.006%。特点:强度和硬度低,塑性和韧性好。 (低碳钢) 2.渗碳体(Fe3C)(cm):含碳量为6.6%的铁与碳的化合 物。特点:熔点1227℃,硬而脆。 3.珠光体(P):是铁素体和 渗碳体的混合物。含碳 0.8%,只有在723℃才存在。特点:在铁素体和渗碳 体之间。
(二)焊接方法的分类 1.熔化焊:将金属联接处加热至熔化状态,不加压完 成的焊接方法。 2.压焊:将金属联接处加热至熔化状态或塑性时施加 一定压力完成的焊接方法。 3.钎焊:用比母材熔点低的金属材料作钎料,将被焊 接金属和钎料加热至高于钎料熔点低于母材熔点的 温度,利用液态钎料润湿母材填充接头间隙,并与 母材相互扩散实现联接的焊接方法。
沸腾钢 质量等级为优质 钢的屈服强度为235Mpa 屈服点的字母
2).优质碳素钢:钢号用两位数字表示。用来制造重要机器零件,使用
前要进行热处理,来改善力学性能。 例: 45钢 含碳0.4% 08钢 含碳0.08% 16Mn钢 含碳0.16% 含锰0.7%—1.0% 50Mn钢 含碳0.5% 含锰0.7%—1.0% 20g钢 含碳0.2% g—锅炉用钢 20R钢 含碳0.2% R—压力容器用钢 2. 合金结构钢的编号 在钢中加入一种或多种合金元素的钢 例:20MnVB, 含碳0.2%、含锰1%、含矾硼0.04%—0.1% 具有良好的塑性、韧性、耐磨性和焊接性,用于高压容器。 3. 不锈钢和耐热钢的编号 不锈钢是具有抗大气、酸、碱、盐等腐蚀作用的钢。(含Cr≥13%) 耐热钢:指在高温下具有一定热稳定性和热强性的钢。(抗氧化高温)
1)接合性:在一定焊接工艺条件下,一定金属形成焊接缺 陷的敏感性。 2)使用性:在一定焊接工艺条件下,一定金属形成焊接接 头对使用要求的适应性。 焊接性受材料、焊接方法、构件类型及使用要求的影响。 3)影响焊接性的因素:一是碳,二是合金元素。 a.当含碳量增加时,钢的塑性急剧下降,并在高应力的作 用下,产生焊接裂纹的倾向也增大。 b.当合金元素增加时,焊接接头的热影响区在焊接过程中 产生硬化倾向也增大,使焊接性变差。
二、焊接安全卫生技术的构成 1、焊接安全技术:主要研究焊接作业中可能引起的 机械损伤、爆炸、火灾、触电、高处坠落、水下窒息 事故等不安全因素产生的原因和消除方法。其中包括 安全操作规程的制度和安全教育等管理措施。 2、焊接的作业环境:主要研究污染焊接环境有害因 素的形成原理和条件,以及从焊接技术角度减少有害 因素产生的措施。 3、焊接劳动卫生:主要研究焊接作业对人体健康的 影响和个人防护,减少有害因素对人体健康的影响。
(二) 金属材料的力学性能 金属在外力作用时表现出来的性能,包括强度、塑性、硬 度、韧性及疲劳强度。 1、强度:金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破裂的 能力。 抵抗能力越大,强度越高。 1)屈服强度:钢在拉伸过程中,当拉应力达到某一数值 不再增加时,其变形却在继续增加的现象。
(N/mm2) 2)抗拉强度:钢材拉伸时,在拉断前所能承受的最大拉 应力。
(二) 回火 钢淬火后,再加热到A1以下的某温度,保温一定时间,然后冷却到室温的 过程。 目的:减少或消除产生的应力,防止工件变形和开裂,提高钢的韧性, 稳定组织。 低温回火:150°—250° 硬度降低,韧性提高。 回火 中温回火: 350°—450 ° 提高弹性和屈服度 高温回火: 500°—600° 降低强度、硬度。提高塑性和韧性, 消除应力。 (三) 正火 将钢加热到A1或A㎝,保温后,然后冷却到室温的过程。(50°~70℃) 目的:细化组织,提高力学性能。 (四) 退火 将钢加热 到A3以上或A1保持一段时间,然后随炉缓慢冷却的过程。 (600 °—650 ℃ ) 目的:降低硬度,消除应力,均匀钢的组织及成分。
(N/mm2 )
2、塑性:金属在外力作用下产生永久变形的能力。 1) 伸长率:材料拉断时,伸长量与长度的百分比。
2)断面收缩率:试样拉断后截面积的减小量与原面积的百 分比。 3)冷弯角:试样按规定的弯曲半径进行弯曲,在断裂时的 角度。 α 越大,塑性越好。 3、冲击韧性:金属材料抗击载荷不致被破坏的能力。 α k 越大,韧性越好。 4. 硬度:金属材料抵抗表面变形的能力(塑性变形、压痕、 划 痕)。布氏HBS、洛氏HR、维氏HV、
1、体心立方:原子位于立方体的八个顶角和立方体 的中心各含有一个铁原子。 2.面心立方:原子位于立方体的八个顶角和六个面的 中心各含有一个铁原子。 例:纯铁在常温下是体心立方晶格(α -Fe).当升温 到910℃时,有体心立方晶格转变为面心立方晶格 (r-Fe),在升温到1390℃时,面心立方晶格又重 新转变为体心立方晶格(δ -Fe),然后一直保持到 纯铁的熔化温度。
三、学习焊接切割安全技术的必要性 1、特种作业:指容易发生人员伤亡事故,对操作者 本人、他人及周围设施的安全有极大的危害的作业。 2、学习的必要性:焊工在操作过程中,要与各种易 燃易爆气体、压力容器和电机电器设备接触。焊接过 程中又会产生有毒气体、有害粉尘、弧光辐射、高频 电磁场、噪声和射线等。 上述危害因素在一定条件下又会引起爆炸,火灾、 触电、烫伤、急性中毒、血液疾病、电光性眼炎和皮 肤病等职业病。还可能危及设备、厂房和周围人员安 全。所以焊工必须学习焊接切割安全技术。
同素异晶转变:是金属在固态下随温度的变化,由一 种晶格转变为另一种晶格的现象。 结晶:金属由液态转变为固态的过程。 过程:由晶核产生和晶核长大。(原子由不规则排列 的液体到原子规则排列的晶体过程)。
二、合金的组织、结构及铁碳合金的基本知识 (一)合金的组织 合金:由两种金属元素或非金属元素组成的金属。 组元:组成合金最基本的独立物(金属元素、非金 属元素 、稳定化合物)。 1、固溶体:是一种物质的原子均匀地溶解在另一种 物质晶格内,形成单相晶体结构。 1)间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中。 2)置换固溶体:溶质原子代替了溶剂晶格中的原子。 溶质原子的溶入使溶剂晶格发生畸变,提高了金属 材料的力学性能。
第三节 常用金属材料的一般知识 一、金属材料的性能: 4、热膨胀性:金属受热时体积膨胀的现象。 金属体膨胀系数是线膨胀系数 的3倍。α γ =3α t 5、熔点:金属和合金以固态向液态转变时的温 度。 6、抗氧化性:金属在高温时抵抗氧化性气氛腐 蚀作用的能力。 7、 耐腐蚀性:金属抵抗各种介质侵蚀的能力。 (大气、碱、酸、盐)
(三) 金属材料的工艺性能 工艺性能:指承受各种冷热加工的能力。 1、切削性能:金属是否容易切削的性能。若刀具磨 损小,切削力小,切削工件表面好,则此材料的切 削性能好。 2、铸造性能:指金属在液态的流动性及液态金属在 凝固过程中的收缩和偏析程度。
(三) 金属材料的工艺性能 3、 焊接性能:在一定焊接工艺条件下,获得优质 焊接接头的难易程度。
(二)钢中常见的显微组织 4.奥氏体(A):碳溶解在r-Fe 中形成的间隙固溶体。 溶解碳的能力强,在1148℃时溶解2.11%的碳。温度 下降溶解度降低,在727℃时溶解0.77%的碳。特点: 强度,硬度不高,塑性,韧性好,无磁性。 5.来氏体(Ld):是含碳量为4. 3%的合金,在 1148℃时 从液相中结晶出来奥氏体和 渗碳体的混合 物。室温时来氏体是珠光体和渗碳体组成(L’d)。 特点:硬度高,塑性差。 6.马氏体(M):碳在α -Fe中过饱和固溶体。
第二节 金属学及热处理基本知识 一、金属晶体结构的一般知识 物质—— 金属元素:特点有固定熔点,光泽、延展性、导电、 导热,温 度升高,导电性能下降。 非金属元素:特点无固定熔点,温度升高,导电性 能提。 晶体:在物质内部,原子作用有序有规则排列,并 有固定熔点, 其性能各向异性。
第二节 金属学及热处理基本知识 一、金属晶体结构的一般知识 非晶体:在物质内部,原子呈无序的堆积 ,并无固 熔点,其性能各向同性。 (一)晶体的特点:在物质内部,原子按一定规律 排列整齐,并有固定熔点,性能各向异性。 (二)典型的金属晶体结构 晶格:原子在晶体中排列规律的空间格架。 晶胞:能够完整反应晶格特征的最小几何单元。 金属原子按一定方式有规律地排列成一定空间几何 形状的结晶格子。
低碳马氏体 马氏体
特点:回火后有强度高,塑 性,韧性好。
高碳马氏体 溶解过多碳,使α -fe晶格严重畸变,塑性应力增大。 (三) 铁—碳合金平衡状态图 钢:含碳量小于2.1% 铁碳合金 铸铁:含碳量在2.1%—6.7% 1538° A D 1227℃
E F 912° G p k 0 6.69 0.77 2.11 1148 ℃
S
727 ℃
4.3
三、钢的热处理 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到室温的过程。 (一)淬火 将钢加热到A1或A3以上某一温度,保持 一定时间,然后以适当的速度冷却,获得马氏 体或贝氏体组织的 热处理工艺。(主要以高、 中碳钢) 目的:把奥氏体化的钢件淬成马氏体,提高钢 的硬度、强度及耐磨性。
第一章 焊接与切割基础知识
第一节
焊接与切割概述
一、焊接与切割的基本原理及分类 (一)基本原理 1、金属结构件联接的形式 (1)螺栓联接,特点:可拆卸,属机械性联接 (2)铆钉联接,特点:可拆卸,属机械性联接 (3)焊接联接,特点:永久性,属分子性联接 2、焊接:通过加热或加压、或两者并用、并且用 或不用填充材料,使工件达到结合的方法。 在外力的作用下,利用分子或原子的结合与扩 散作用,从而获得牢固的结合。 3、焊接的特点:节省材料,重量轻,简化加工装 配工序,接头致密性好,强度高,改善了劳动条件。
第三节 常用金属材料的一般知识 一、金属材料的性能: 指物理性能、化学性能、力学性能和工艺性 能。 (一) 金属材料的物理化学性能 1、密度:单位体积内的质量。 P g/cm3 (克/ 立方厘米) 2、导电性:金属传导电流的能力。电阻率越小 导电性越好。 3、导热性: 金属传导热量的性能。λ W/(m·k)热导率越大, 导热性能越好。
碳素结构钢
结构钢
合金结构钢 碳素工具钢 工具钢
含C<0.7%
含C<0.7%
合金工具钢
特殊钢 :不锈钢、耐Hale Waihona Puke Baidu钢
3. 按品质 普通钢:含硫、磷量小于0.045% 优质钢:含硫、磷量小于0.03% 高优质钢:含硫、磷量小于0.02% (二)刚才的编号 钢中的化学元素采用化学元素符号,钢材名称用途、冶炼和浇注 方法用汉语拼音字母。 例:H—焊接用钢 F—沸腾钢 g—锅炉钢 R—压力容器用钢 A—优质钢 E—特级钢 1.碳素钢的编号 1).碳素结构钢:指含碳量小于2%的铁碳合金。一般结构钢、热 轧钢板、型钢等。 例: Q 235—A·F