焊接冶金学基本原理介绍ppt(46张)
第10讲焊接冶金学(3).pptx
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1.气体的来源与产生 ⑴ 气体的来源
焊接区内气体来源于：
焊接材料：如焊条的药皮、焊剂和药芯中的造 气剂、高价氧化物和水分等
热源周围的空气 焊条（丝）和焊件表面存在铁皮、铁锈、油漆
和吸附水等 母材和填充金属自身因冶炼而残留的气体
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⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
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② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
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2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
态存在，一般以分子状态存在的气体须先分解成原 子或离子后才能溶解到金属中。
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在焊接冶金中常见的气体有简单气体和复杂气 体两类：
简单气体：由同种原子组成分子的气体，如 N2、H2和O2等，多为双原子气体；
复杂气体：由不同原子组成分子的气体，如 CO2和H2O等。
量很少，因而气相的氧化性也很小。
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⑵ 各种气体的分子、原子和离子在焊接区内的分 布与温度有关。
电弧的温度无论是轴向或径向分布都不均匀， 所以它们在电弧中的分布也是不个均匀的。由于 测试上的困难，日前尚未了解其分布规律。
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焊接冶金学基本原理
焊接冶金学基本原理引言：焊接冶金学是研究焊接过程中金属材料的物理和化学变化的学科。
它涉及到金属的熔化、凝固、晶体生长和相变等过程。
本文将介绍焊接冶金学的基本原理，包括焊接过程中的热力学、动力学和金相学等方面。
一、热力学原理焊接过程中的热力学原理是理解焊接过程中金属材料的熔化和凝固行为的基础。
焊接过程中，金属材料受到加热而达到熔点，然后在熔融状态下进行熔化和混合。
热力学原理研究了焊接过程中的相变行为，包括熔化、凝固和晶体生长等过程。
通过控制焊接过程中的温度和冷却速率，可以影响焊缝的组织和性能。
二、动力学原理焊接过程中的动力学原理研究了焊接过程中金属材料的相变速率和晶体生长行为。
焊接过程中，金属材料经历了熔化、凝固和晶体生长等过程。
动力学原理研究了这些过程中的相变速率和晶体生长速率，以及它们与焊接参数（如焊接速度、焊接电流等）的关系。
通过控制焊接参数，可以调节焊缝的组织和性能。
三、金相学原理焊接过程中的金相学原理研究了焊接过程中金属材料的组织和相变行为。
金相学是研究金属材料的组织和结构的学科，通过显微镜观察和分析焊接接头的金相组织，可以了解焊接过程中的相变行为和组织演变规律。
金相学原理对于评估焊接接头的质量和性能具有重要意义。
结论：焊接冶金学的基本原理包括热力学、动力学和金相学等方面。
热力学原理研究了焊接过程中的相变行为，动力学原理研究了相变速率和晶体生长行为，金相学原理研究了焊接接头的组织和相变行为。
通过深入理解焊接冶金学的基本原理，可以优化焊接过程，提高焊接接头的质量和性能。
参考文献：[1] Smith W F. Principles of Materials Science and Engineering[M]. McGraw-Hill, 2006.[2] Kou S. Welding Metallurgy[M]. Wiley, 2003.。
焊接物理冶金 第一、二章课件
图1-13 焊接参数对温度场分布的影响（10mm厚的低碳钢板） a) q=常数, v的影响;b) v=常数, q及v等比例变化时对温度场的影响
图1-14 在相同的热功率q、热源移动速度v和相同板厚δ条 件下，不同材料板上移动线热源周围的温度场
图1-16 焊接热循环的参数
图1-15 距焊缝不同各点的焊接热循环
表0-2 低碳钢熔敷金属成分及性能变化（同一焊丝）
图0-13 细晶粒低碳钢焊接接头各部位的临界COD值（手弧焊） 1—母材； 2—250℃预热应变的母材； 3—细晶粒的HAZ 4—粗晶粒的HAZ； 5—焊缝（1.58KJ/cm）
焊缝裂纹
火口裂纹
裂纹断裂表面
HAZ裂纹
HAZ裂纹
焊缝气孔
图？ 双椭圆分布热源示意图
图？ 半椭球体分布热源示意图
图？ 双椭球体分布热源示意图
图？ 手工电弧焊原理
第三章 焊缝金属
q 4200W , 0.42W /(cm C ), 0.1cm2 / s
b0 28 10 4 / s, 1cm
图1-9 薄板焊接时的温度场
a) xOy面上平行x轴的温度分布 b) xOy面上的等温线 c) xOy面上平行y轴的温度分布
图1-10 中厚焊件焊接时的温度场
1—焊缝
图0-12 熔焊接头示意 2—熔合区 3—热影响区
图0-2 手工电弧焊接头
图0-13 熔合区
图0-14 熔合线
表0-1 焊接热源能量密度与熔透区截面形状
图0-4 气体保护焊接头
图0-7 电子束焊接头
三、金属的焊接性
1. 焊接冶金问题的提出 （1）焊缝的化学成分、组织及性能与母材有较大的差别； （2）即使焊缝的化学成分与母材相同，但组织和性能不同 （3）HAZ经历了特殊的热循环，组织和性能明显变化； （4）熔合区存在明显的成分、组织及性能的不均匀性； （5）焊接接头易出现裂纹、气孔缺陷。 2. 金属的焊接性的意义 定义：金属焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整 的、具备一定使用性能的焊接接头的特性。金属焊接性包括 结合性能（裂纹、气孔、夹渣等）和使用性能（力学性能、 耐蚀性能、耐磨性能等） 两方面。 金属焊接性问题主要来源于焊接冶金特点，从焊接冶金 角度可揭示金属焊接性的本质。
焊接基础知识培训图文并茂详细全面PPT课件
包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压等，对焊缝成形和质量有重要 影响。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
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焊接材料选择与使用技 巧
焊化物， 如二氧化硅、二氧化钛等 ，焊接工艺性好，但焊缝 的力学性能较差。
碱性焊条
药皮中含有碱性氧化物， 如大理石、萤石等，焊缝 的力学性能较好，但焊接 工艺性稍差。
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
焊接概述与基本原理
焊接定义及分类
焊接定义
通过加热或加压，或两者并用， 使两个分离的物体产生原子（分 子）间结合力而连接成一体的成 形方法。
焊接分类
根据焊接过程中金属所处状态及 工艺特点，可将焊接方法分为熔 化焊、压力焊和钎焊三大类。
焊接过程与特点
REPORT
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DATE
ANALYSIS
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焊缝质量检查与评定方 法
外观检查标准解读
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焊缝成形良好，过渡平 滑，无明显咬边、未焊 透、未熔合等缺陷。
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焊缝表面无裂纹、气孔 、夹渣等缺陷。
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焊缝余高、宽度符合标 准要求。
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焊后处理符合要求，如 去除飞溅、打磨平整等 。
焊接过程
包括加热、熔化、冶金反应、结晶、 冷却等过程，同时伴有力学、冶金、 热和物理化学变化。
焊接特点
具有节省材料、生产效率高、接头质 量好、便于实现自动化和机械化等优 点。
焊接应用领域
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制造业
广泛应用于汽车、船舶、航空 航天、轨道交通等制造业领域
焊接冶金原理04熔池凝固与焊缝组织2课件
➢ G.R表征了凝固过程的冷却速率，影 响微观组织的尺度；
➢ 一个G/R值对应着一个结晶形态，随 G/R减小，凝固结晶形态由平面晶顺 序向胞状晶、树枝晶和等轴晶转变；
➢ 一个G.R值对应着一个结构尺度，随 G.R增大，微观组织尺度减小（细 化）。
G和R对凝固显微结晶形ห้องสมุดไป่ตู้和尺度的影响
➢ 焊接线能量恒定条件下，随焊 接速度增大，熔池结晶速率R将 增大、熔池边界温度梯度尤其 是熔池中心线附近边界温度梯 度G趋于减小，G/R值减小，焊 缝中心更容易出现等轴晶；
a
b
焊接速度对纯铝钨极氩弧焊焊缝组织的 影响：(a) 250mm/min；(b) 1000mm/min
4.3.3 焊缝凝固组织的调控
在组织形态上，柱状晶对焊缝性能不利，而等轴晶组织有利于获得 良好的强韧性；在结构尺度上，焊缝的显微组织越细小，焊缝综合性能 越好。为了获得良好的焊缝性能，一般希望焊缝凝固组织为细小的等轴 晶组织。
的显微结构依次为：平面晶、胞状晶、树枝晶； ➢ 所有的显微结晶形态不一定全部存在，有时柱状晶可以一直生长到焊
缝中心，而无等轴晶； ➢ 柱状晶主轴方向是弯曲的。
焊缝组织与熔池凝固行为的关系
T2紫铜埋弧焊接头平面结晶形成 的柱状晶
AISI 304 与 Inconel 600激光焊焊 缝胞状晶
AISI 316L 奥氏体不锈钢埋弧焊 焊缝胞状树枝晶
(a)
(b)
(c)
Ti的添加量对Al-2.5%Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影响， (a) 0.005% Ti, (b) 0.011%Ti, (c) 0.029%Ti
(a)
(b)
合金元素Zr对7020 Al–Zn–Mg合金钨极氩弧焊焊缝组织的影 响[29]：(a)未做变质处理;(b) 添加0.5% Zr变质处理
金属焊接幻灯片
目录
• 焊接基本概念与原理 • 常见金属焊接方法及特点 • 金属焊接工艺与操作技巧 • 金属焊接缺陷识别与预防
目录
• 金属焊接质量检查与评价标准 • 安全生产与环保要求在金属焊接中应用
01
焊接基本概念与原理
焊接定义及分类
焊接定义
焊接是一种通过加热或加压，或 同时加热加压的方式，使两个分 离的金属表面达到原子间的结合 ，形成永久性连接的工艺过程。
化学成分分析
通过光谱分析、化学滴定等方法， 测定焊缝金属的化学成分。
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安全生产与环保要求在金 属焊接中应用
安全生产规章制度遵守情况回顾
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安全生产责任制落实情况
企业建立健全了安全生产责任制，各级管理人员 和员工明确各自的安全职责，并切实履行。
安全培训和教育情况
企业定期开展安全培训和教育活动，提高员工的 安全意识和操作技能，确保员工掌握必要的安全 知识和应急处理能力。
应急预案制定和演练情况
针对可能出现的紧急情况，企业制定相应的应急预案，并定期组织 演练，提高员工的应急处置能力。
环保法规遵守情况总结
环保法规执行情况
01
企业在金属焊接过程中严格遵守国家和地方环保法规，确保生
产过程中的废气、废水、噪声等污染物达标排放。
环保设施建设和运行情况
02
企业投入必要的资金和技术力量，建设和完善环保设施，确保
安全检查和隐患排查治理情况
企业定期进行安全检查和隐患排查治理工作，及 时发现和消除事故隐患，确保生产过程中的安全。
危险源辨识和风险评估结果展示
危险源辨识情况
通过对金属焊接过程中可能出现的危险源进行辨识，如高温、火 花、有害气体等，制定相应的防范措施。
焊接冶金学基本原理
焊接冶金学基本原理1.第一章1、氮对焊接质量的影响?(1).有害杂质(2).促使产生气孔(3).促使焊缝金属时效脆化。
影响焊缝含氮量的因素及控制措施? 1）、机械保护2)、焊接工艺参数（采用短弧焊;增加焊接电流; 直流正接高于交流，高于直流反接（焊缝含N量）; 增加焊丝直径;N%，多层焊>单层焊;N%，小直径焊条>大直径焊条3)合金元素( 增加含碳量可降低焊缝含氮量;Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大亲和力2.、氢对焊接质量的影响?1）.氢气孔2)、白点3)、氢脆4)、组织变化和显微斑点5)、产生冷裂纹控制氢的措施?1)、限制焊接材料的含氢量，药皮成分2)、严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分3)、冶金处理4)、调整焊接规范5)、焊后脱氢处理3、氧对焊接质量的影响?1）、机械性能下降；化学性能变差2）、产生CO气孔,合金元素烧损3）、工艺性能变差应采取什么措施减小焊缝含氧量?1)纯化焊接材料2)控制焊接工艺参数3)脱氧4.CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝，为什么？答：采用高锰高硅焊丝，原因:(1)Mn,Si被烧损;(2)Mn，Si联合脱氧。
5.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？答：L=(FeO)/[FeO] T↑L↓，焊接温度下L>1同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多。
然而碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条低碱性焊条药皮的氧化势小的缘故6为什么焊接高铝钢时，即使焊条中不含SiO2，只是由于水玻璃作粘结剂焊缝还会严重增硅？1)焊接电弧的弧定性(稳弧性) 2)表面成型3)在各种位置焊接适应性4)脱渣性5)飞溅6)焊条的熔化速度7)药皮发红问题8)焊条发尘量2,低氢型焊条为什么对铁锈、油污、水份很敏感？同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多碱性渣含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO 活度大，易向金属中扩散，使焊缝增氧➢第三章1.试述氢气孔和CO气孔的形成原因，特征以及防止措施：答: 氢气孔形成原因:高温时氢在熔池和熔滴金属中的溶解度急剧下降，特别是液态转为固态时，氢的溶解度发生突变，可从32ml/100g下降至10ml/100g。
焊接冶金学-焊接材料-PPT精选
电离势 4.32 5.12 5.16 6.08 6.81 7.40 7.83 7.94 11.22 13.53 13.56 18.6 14.3
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碱性焊条:结507,低氢型,电弧稳定性不好 原因:药皮中含萤石较多,CaF2氟电离势高 18.6伏,与电子亲和力大,夺取电弧中的电子, 形成负离子,恶化电弧的稳定性。 结506加入了低电离势物质,K、Na则可用交, 直流.但K、Na与F的亲和力大,KF、NaF有毒 .
2）熔渣的物理性能适应
熔滴的凝固温度
焊条类型 凝固温度℃ 凝固温度范围℃
纤维素型 1200-1290
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钛 型 1320-1420
100
钛铁矿型 130-126
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氧化铁型 1180-1350
170
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凝固温度范围窄,粘度表面张力随温度变化,使熔 渣能在较短时间内迅速凝固,才能立、仰横焊,凝 固温度范围↑,不易横、仰、立焊.
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2. 焊接位置的适应性
焊缝位置： 平焊缝、立焊缝、仰焊缝、横焊缝
一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条均 可立、仰、横焊。 立、仰、横焊难点在于: ①重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡; ②熔池金属和熔渣下流.
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解决方法:
1）适当增加电弧吹力,调整药皮熔点和厚度,使焊条端部 产生适当长度的套筒,药皮中加入一定数量造气剂.
(三)按焊条药皮的类型 氧化钛型、钛钙型、钛铁矿型、氧
化铁型、纤维素型、低氢型等
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三、焊条的型号与牌号
1、焊条的型号
焊条的型号是按国家有关标准与国 际标准确定的。以结构钢为例，型 号编制法为字母“E”表示焊条，第 一、二位表示熔敷金属最小抗拉强 度，第三位数字表示焊条的焊接位 置，第三、四位数字表示焊接电流 种类及药皮类型。