焊接冶金学——基本原理
《焊接冶金学》知识点总结
焊接冶金学，焊接科学中的战斗机，O Ye！1.对被焊材质经过加热加压或者二者并用的方法，并且用或者不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接。
2.当被焊接的固体金属表面接近相距ra时，就可以在接触面上进行扩散，再结晶等物理化学过程，从而形成金属健，达到焊接的目的。
（原子间的作用力随距离变化的图中，在ra的距离时，吸引力最大。
）3.焊接过程中加压，目的是为了破坏工件表面的氧化物，使结合处增大有效接触的面积，从而达到紧密接触，行成化学键。
4.对被焊工价加热，是为了使金属结合处达到塑性或熔化状态，破坏氧化膜，降低金属的变形阻力，同时增加原子的振动能，促进扩散，再结晶，化学反应和结晶过程的进行。
5.金属成功焊接所需的压力和温度是有关系的，压力大，则温度低，反之亦然。
6.一般焊接和钎焊的区别是：钎焊母材没有熔化，所以只有钎料和母材间原子相互渗透的机械组合，而没有形成共同晶粒，但是一般熔化焊接是通过原子的扩散形成共同晶粒的。
7.粘贴是靠粘贴剂与母材之间的粘合作用，一般讲没有原子的相互渗透和扩散。
8.高频感应热是利用高频感应所产生的二次电流作为热源，实质上也是电阻热的另一种形式。
这种方法热量高度集中，所以可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等，但对于不锈钢和铝等不易导磁的金属难以实现高频焊接。
9.电子束焊接，在真空中利用高速运动的电子撞击金属表面，使之加热熔化，达到焊接的目的。
由于在真空中所以焊接质量比较好而且可焊接得较深的焊缝。
10.等离子焊接，就是利用等离子电弧，是将普通电弧压缩形成的高能量密度的电弧经行焊接。
11.热焊接性，冶金焊接性，工艺焊接性：分别指在不同的热循环，不同冶金过程，和不同的焊接工艺，所能得到优质焊缝的能力。
12.使用焊接性：整个焊接接头能满足技术规范和使用性能的程度。
13.焊接接头形成过程，一般包括：加热，熔化，液晶反应，凝固和固态相变。
14.焊接的化学冶金过程：指高温时进行的氧化，还原，脱硫，脱磷等反应，可以影响最终的成分，组织和性能。
焊接基本知识点总结
焊接基本知识点总结一、焊接原理1. 焊接的基本原理焊接的基本原理是利用热能将金属材料加热至熔化状态，然后再将熔化态的金属填充或连接两个或多个金属材料。
在加热金属材料时，需要使其达到或超过熔点，才能实现熔化。
熔化后的金属液体能够在一定程度上将连接面和焊接材料结合在一起。
经过冷却后，焊缝区域就会形成一个坚固的金属连接。
2. 焊接的热影响在焊接过程中，金属材料会受到高温热源的影响，产生热影响区。
热影响区是指金属材料在焊接过程中所受到的热影响，它的形成主要与焊接过程中的热输入、冷却速度以及金属材料的热导率有关。
在焊接结束后，需要对焊接区域进行合适的冷却处理，以减小热影响区的大小和影响范围。
3. 焊接技术的选择在实际焊接中，需要根据金属材料的种类、厚度、形状和要求，以及焊接件的用途、工艺要求和生产效率等因素，选择适合的焊接技术。
一般来说，焊接技术可分为手工焊接、半自动焊接和全自动焊接等。
二、焊接工艺1. 焊接过程焊接过程一般包括焊前准备、焊接操作和焊后处理三个阶段。
在焊前准备阶段，需要对焊接材料、设备和环境进行检查和准备；在焊接操作阶段，需要按照工艺要求和操作规程进行焊接操作；在焊后处理阶段，需要对焊接件进行冷却、清理和检验等工作。
2. 焊接工艺规范为了保证焊接质量和安全性，焊接工艺需要按照相关标准和规范进行。
对于不同类型的焊接，都有相应的操作规程和技术要求。
焊接工艺规范主要包括焊接材料的选择和使用、焊接设备的操作和维护、焊接工艺参数的设定和控制、焊接环境的控制和安全措施等内容。
三、焊接方法1. 电弧焊接电弧焊接是一种常见的焊接方法，其原理是利用电弧将金属材料加热至熔化，并利用焊接材料填充或连接两个或多个金属材料。
电弧焊接可以分为手工电弧焊、氩弧焊、CO2焊、埋弧焊等。
2. 气体保护焊气体保护焊是一种利用惰性气体或活性气体对焊接区域进行保护的焊接方法，主要包括氩弧焊、氧乙炔焊、氩气保护焊、氩气保护钎焊等。
焊接冶金课件
原子间的作用力与距离的关系
2、焊接接头及其形成过程
• 焊接接头
指被焊材料经焊接之后发生组织和性能 发生变化的区域。由焊缝、融合区和热影 响区构成。
焊缝:一般由熔化的被焊材料和添加材料经凝固 后形成的，组织和性能均不同于母材。
融合区：是焊缝与热影响区的分界线。 热影响区：母材组织和性能发生变化，但未熔化。
（3）熔化极气体保护焊
利用连续送进的焊丝与焊件之间燃烧的电 孤作热源，由焊炬喷嘴喷出的气体保护电弧来 进行焊接。
常用的保护气体有氩气、氦气、二氧化碳气 或这些气体的混合气。
以氩气或氦气为保护气时称为熔化极惰性气 体保护电弧焊，在国际上简称为，MIG焊；
以惰性气体与氧化性气体(O2、CO2)混合气 为保护气时、或以CO2气体或CO2＋O2混合气 为保护气时，统称为熔化极活性气体保护电弧 焊，在国际上简称为MAG焊。
MIG： Metal Inert-Gas arc welding MAG：Metal Active-Gas arc welding
（4） 钨极氩弧焊 ( TIG )
Tungsten Inert—Gas arc welding
基本原理——也称非熔化极氩弧焊，利 用惰性气体作保护气体，电极用难熔金 属（钨或钨合金）棒，焊件作为另一个 电极。通过钨极与焊件之间产生的电弧 加热和熔化焊件及填充金属，形成焊接 接头。
• 氧化焰：如图所示氧和乙炔的体积混合比 大于1.2时燃烧所形成的火焰称为氧化焰。 氧化焰比中性焰短，分为焰心和外焰两部 分。由于火焰中有过量的氧，故对熔池金 属有强烈的氧化作用，一般气焊时不宜采 用。只有在气焊黄铜、镀锌铁板时才采用 轻微氧化焰，以利用其氧化性，在熔池表 面形成一层氧化物薄膜，减少低沸点的锌 的蒸发。
焊接化学冶金知识概述
焊接化学冶金知识概述1. 焊接的定义焊接是一种通过加热和熔化填充材料来连接金属或非金属的工艺。
焊接常用于工业制造、建筑结构、航空航天和汽车等领域。
2. 焊接的基本原理焊接的基本原理是利用热能将工件加热到熔点或熔化状态，然后通过填充材料或者使工件之间发生扩散、合金化等方式实现连接。
3. 焊接的分类3.1 按焊接方式分类•熔化焊：包括气体焊、电弧焊、激光焊等。
•压力焊：如冷压焊和高频电磁铁焊等。
•固态焊接：如超声波焊接、摩擦焊接等。
3.2 按焊接材料分类•金属焊接：主要包括钢铁焊接、铝及其合金焊接等。
•非金属焊接：如塑料焊接、陶瓷焊接等。
4. 焊接过程中的化学反应焊接过程中常涉及几种重要的化学反应，包括氧化反应、还原反应和合金化反应。
4.1 氧化反应在焊接过程中，工件与氧气接触会导致氧化反应的发生。
氧化反应会产生氧化物，降低焊接接头的质量和强度。
因此，焊接过程中需要采取控制氧气的措施，如铜嘴焊接时采用保护气体。
4.2 还原反应焊接过程中，一些还原剂可以用来减少氧化反应，并将金属离子还原为金属形态。
常用的还原剂包括草酸、亚硫酸盐等。
这些还原剂可以在焊接过程中加入填充材料或采用保护气体形式。
4.3 合金化反应合金化反应是指在焊接过程中，工件之间发生化学反应，形成新的金属合金。
这种合金化反应可以增强焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
5. 焊接中的冶金知识焊接冶金是焊接中重要的一部分，它涉及到金属的物理性质、热力学和组织变化等方面。
5.1 金属物理性质焊接过程中，金属的物理性质如导热性、熔点、膨胀系数等都会对焊接产生影响。
了解金属的物理性质有助于选择适合的焊接方法和工艺参数。
5.2 金属热力学热力学是研究能量转化和系统平衡的科学。
在焊接过程中，热力学的知识可以用来预测金属的相变行为、溶解度等。
这对于选择合适的焊接材料和研究焊接接头的稳定性非常重要。
5.3 组织变化焊接过程中，金属的组织会发生变化，这对焊接接头的性能有巨大影响。
第10讲焊接冶金学(3)
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⑶ 氮的控制 ① 加强焊接区的保护 氮来自空气，故控制氮的主要措施是加强对焊接 区的保护，防止空气与液态金属发生接触。目前生 产上对焊接区的保护措施主要有：气体保护、熔渣 保护、气渣联合保护和抽真空等。
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下表为用不同焊接方范焊接低碳钢时焊缝的含 氮量，说明了各自氮的保护效果。
焊条药皮的保护作用，在很大程度上取决于药 皮的成分和数量。
有利于氮的逸出。
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图 合金元素1600℃下对氮在 铁中的溶解度的 影响
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本讲小结
气体的来源与产生 气体分解 氮在金属中的溶解 氮对焊接质量的影响 氮的控制
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30
30
4
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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5
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。
第三章 焊接冶金学
第10讲
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1
上讲回顾
焊接熔渣的作用 熔渣的结构 熔渣的碱度 熔渣的物理性能：粘度、表面张力、
熔点、导电性
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3.3 氮、氢对金属的作用
焊接时，焊接区内气相成分重要有CO、 CO2 、 H2O、N2、H2、O2 、金属和熔渣的蒸气以及 它们的分解物和电离物等。
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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
焊接冶金原理02焊接热过程课件2
2.2.4焊接温度场的有限单元法 1、温度场有限单元法理论基础（略）
➢ 有限差分法无论是在空间还是时间上均采用插商的方法迭代求取 不同时间与不同位置的节点温度值；而有限单元法是通过整体的 观点利用变分原理求取空间上某一时刻的所有节点温度值，而温 度场随时间的变化采用差分法迭代求解。
➢ 有限差分法不含有网格内部的温度信息，仅求取节点温度；而有 限元法通过插值函数能够比较精确地反应单元内部任意一点的温 度信息；
3、高温停留时间
➢高温持续时间可以是相变温度停留时间； ➢分为加热过程的停留时间t’和冷却过程的停留时间t’’。
4、冷却速度
➢ 冷却速度是决定热影响区组织性能最重要的参数之一； ➢ 常采用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响区组织性能的变
化，如采用800~500℃的冷却时间t8/5，800~300℃的冷却时间t8/3 和从缝值温度Tm冷却至100℃的冷却时间t100等
焊缝边界t8/5与线能量E之间的关系
峰值温度TP与线能量E及T0的关系
3、预热温度的影响
2.4 焊接热循环
焊缝边界附近热循环曲线特性与E及T0的关系
4、接头尺寸形状的影响
2.4 焊接热循环
接头尺寸形状对t8/5的影响
5、焊道长度的影响
2.4 焊接热循环
焊道长度对瞬时冷却速度ωc的影响 （E=19kJ/cm）
1、浮力
熔池内部浮力对流原理示意图
采用计算的方法可以对铝合 金定点熔池的浮力对流进行 大概估计： ➢ 液体金属沿着熔池轴线向
上流动，沿着熔池边界向 下流动； ➢ 最大速度是沿着熔池轴向 的，大约2cm/s； ➢ 由于加热熔化时金属膨胀， 熔池表面比工件表面略高。
2.3焊接对流传热
第三章焊接过程中的冶金反应原理PPT课件
合金元素含量wMe /% 氮在二元系铁合金中的溶解度（1600℃）
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三、氧化性气体对金属的氧化
主要讨论O2、CO2、H2O等气体对金属的氧化。
1、金属氧化还原方向的判据 2、氧化性气体对金属的氧化
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1、金属氧化还原方向的判据
在由金属、金属氧化物和氧化性气体组成的系统中，采 用金属氧化物的分解压 Po2作为金属是否被氧化的判据。
（2）氢主要来源于水分，包括原材料（母材、焊接材料 等）本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及铁锈或 氧化膜中的结晶水、化合水等。材料内的碳氢化合物和 材料表面的油污等也是氢的重要来源。 限制措施：焊材存放中防吸潮、焊前烘干和去除杂质 和油污。
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✓ 限制气体的来源
（3） 氧主要来源于焊材或矿石，在焊接要求比较 高的合金钢和活泼金属时，应尽量选用不含氧或氧 含量少的焊接材料，如采用高纯度的惰性保护气体， 采用低氧或无氧的焊条、焊剂等。
5.92 62.72 31.36
31.36 ×10-2
P’O2 [FeO]max /×101.325kPa
3.81 ×10-9
1.08 ×10-7
1.35 ×10-6
5.3 ×10-5
－
－
－
纯CO2高温分解得到的平衡气相成分和气相中氧的分压 { Po2 }
随温度升高，气相中氧分压增大，氧化性增加。
温度高于铁的熔点以后， {Po2}远大于P'o2 高温下CO2对液态铁和其他许多金属来说均为活泼的氧化剂29。
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✓ H2O对金属的氧化
H2O 气与 Fe 的反应式为： H2O气＋[ Fe ] ＝ [ FeO ] ＋ H2
焊接冶金反应
焊接冶金反应焊接是一种通过熔化金属材料并在固化后形成连接的工艺。
在焊接过程中，金属材料的冶金反应起着重要的作用。
冶金反应是指在焊接过程中，金属材料发生的物理和化学变化。
本文将探讨焊接冶金反应的原理和影响因素。
焊接冶金反应的原理与金属的熔化和凝固有关。
在焊接过程中，焊接电弧或激光束的热作用下，金属材料被加热至熔点以上，形成熔池。
在熔池中，金属原子发生扩散和重新排列，形成新的晶粒结构。
当熔池冷却凝固后，晶粒之间形成了焊缝。
焊接冶金反应的影响因素主要包括焊接材料、焊接工艺和环境条件等。
首先是焊接材料的选择。
不同种类的金属材料在焊接过程中会发生不同的冶金反应。
例如，钢材焊接时，会发生固溶体形成、相变和析出等反应。
而铝合金焊接时，会发生氧化和溶解等反应。
因此，在选择焊接材料时，需要考虑其冶金反应特性。
其次是焊接工艺的影响。
焊接工艺包括焊接电流、焊接速度、焊接温度等参数的选择。
这些参数的不同组合将导致不同的冶金反应发生。
例如，在焊接过程中，提高焊接电流和焊接速度会增加熔池的温度和深度，从而影响冶金反应的进行。
因此，在进行焊接工艺设计时，需要考虑冶金反应的影响。
最后是环境条件的影响。
焊接过程中的环境条件，如气氛、湿度等，也会对冶金反应产生影响。
例如，在氧气环境中，金属材料容易氧化，影响焊接质量。
因此，在焊接过程中，需要控制好环境条件，以保证冶金反应的进行。
总结起来，焊接冶金反应是焊接过程中金属材料发生的物理和化学变化。
冶金反应的原理与金属的熔化和凝固有关，而影响因素主要包括焊接材料、焊接工艺和环境条件等。
了解焊接冶金反应的原理和影响因素，可以帮助我们更好地进行焊接工艺设计和质量控制，提高焊接连接的强度和可靠性。
焊接冶金学杜则裕课后答案
焊接冶金学杜则裕课后答案1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何羞别﹖在制定焊接工艺时要注意什么问题?答:热轧钢的强化方式有:(1)固溶强化，主要强化元素;Mn,Si。
( 2)细晶强化，主要强化元素: Nb,V.(3沉淀强化，主要强化元素: Nb,V.;正火钢的强化方式: (1 )固溶强化，主要强化元素:强的合金元素(2)细品强化，主要强化元素: V,Nb, Ti,Mo (3)沉淀强化，主要强化元素: Nb,V,Ti,Mo.;焊接性:热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
热轧钢被加热到1200 C以上的热影响区可能产生粗品脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的v析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大品粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。
制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
2-分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于%，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。
被加热到1200C以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600CX 1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。
﹔焊接材料:对焊条电弧焊焊条的选择:E5系列。
埋弧焊:焊剂SJ501，焊丝HO8A/HO8MnA电渣焊:焊剂H/431、HJ360焊丝HO8MnMoA CO2气体保护焊:H08系列和YJ5系列。
焊接冶金学知识之—什么是焊接冶金反应及特点？
焊接冶金学知识之—什么是焊接冶金反应及特点？
什么是焊接冶金反应。
由于在焊接过程中熔池周围充满大量气体，同时熔池还被熔渣所覆盖，这些气体和熔渣必然会与液体金属发生一系列各种复杂的物理，化学反应。
这些反应包括元素的氧化和还原，气体的熔解和析出及有害杂质清除等。
这一切被称作为焊接冶金反应。
焊接冶金反应的结果如何，决定着焊接质量的优劣。
因此有必要对焊接冶金反应有所认识。
焊接冶金反应的特点。
1，熔池温度高，电弧对熔池搅拌强烈，因此冶金反应速度非常快。
2，熔滴，熔渣在过渡时与空气接触面积加大，参加反应元素多。
3，熔池体积小，凝固速度快，因此冶金反应时间短，反应速度和反应方向变化迅速。
以上说明焊接冶金反应复杂程度，必须要有足够重视。
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数
① 加热速度 ② 加热的最高温度 ③ 在相变温度以上的停留时间 ④ 冷却速度或冷却时间
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•焊接热循环的参数
焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
化问题。
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焊接冶金学——基本原理
1.1 焊接过程分析
Ø 焊接过程
– 热源加热→熔化→冶金反应→
•加热过程
结晶→固态相变→接头（冷却而形成）
Ø 焊接热过程的特点
1. 局部性——加热和冷却过程极不均匀 2. 瞬时性——1800K/s 3. 热源是运动的 4. 焊接传热过程的复合性
•冷却过程
焊接冶金学——基本原理
1.2 焊接热源 welding heat source
➢ 热源在焊件上的分布
➢ 热流密度的分布
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•q:电弧的有效功率 •qm:加热斑点中心的最大比热流
•dH:回执斑点直径
•加热斑点的比热流分布---立体高斯锥体
焊接冶金学——基本原理
1.2 焊接热源 welding heat source
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 焊条电弧焊时，焊接 电弧做为热源，对焊 条和母材进行加热
•焊接熔池形状示意图
➢ 在焊接热源作用下， 母材上所形成的具有 一定几何形状的液态 金属部分称为熔池
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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
Ø 焊接热循环的影响因素 ① 距离 ② 焊接方法 ③ 多层焊
•距焊缝距离变近
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
Ø 焊接热循环的影响因素 ① 距离
② 焊接方法
③ 多层焊
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•不同焊接方法的焊接热循环
•1-手弧焊
2-埋弧焊 3-电渣焊
➢ 焊接热循环的主要参数 ① 加热速度
– 加热速度受许多因素影响： • 不同的焊接方法 • 不同的被焊金属 • 不同厚度 • 不同焊接热输入等
– 加热速度方面的研究还不够充分 – 特别是新工艺、如真空电子束焊接等数据很缺乏
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
•所以，等温线的形状变得细长
•热输入量q=常数， •热源移动速度v对温度场的影响
焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
•热源功率q •增加
•影响因素
•热源移动速度v保持为常数时 •随热源功率q的增加
•等温线在焊缝横向变窄 •等温线在焊缝方向伸长
焊接冶金学——基本原理
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/21
焊接冶金学——基本原理
➢ 焊接热循环的主要参数 ② 加热的最高温度
– 据焊缝远近不同的各点，加热的最高温度不同
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数 ③ 在相变温度以上的停留时间
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热效率
–电弧功率
–电弧有效热功率
–热效率
焊接方法
焊条电弧焊 埋弧焊 电渣焊
电子束及激光束 TIG焊 钢
MIG焊 铝
η
0.77～0.87 0.77～0.90
0.83 >0.9 0.68～0.85 0.66～0.69 0.70～0.85
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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 等温线
•焊 缝
–等温线不可能相交 –等温线、等温面之间有温差
• 大小：温度梯度 • 方向：垂直于等温面
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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 随着热源的移动，熔 池沿焊接方向作同步 移动
•熔池温度分布 •1-熔池中部 2-熔池前部 3-熔池尾部
焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
•影响因素
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•在相同热功率、热源移动速度和相同板厚条件下 •不同材料板上移动线热源周围的温度场
焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环
–在焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点的温度随 时间由低而高，达到最大值后又由高而低的变化
–焊接工艺参数 –被焊金属的热物理性质 –焊件的板厚及形状
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPT文档演模板
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
•热源移动速度v
•增加
•影响因素
•热源功率q保持为常数时 •随焊接速度v的增加
•等温线的范围变小 •温度场的宽度和长度均变小 •宽度显著变小
➢ 熔池前部
–母材不断地熔化
➢ 熔池尾部
–熔池金属不断凝固，温 度逐渐降低
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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
a. 坐标示意图 b. xoy面上沿x轴的温度分
布 c. xoy面上的等温线 d. yoz面上沿y轴的温度分
布 e. yoz面上的等温线
➢ 焊接热循环的主要参数 ④ 冷却时间
• 从800oC冷却到500oC时所用时间 – 碳钢、不易淬火的低合金钢
• 从800oC冷却到300oC时所用时间 – 易淬火的低合金钢(马氏体相变点300oC左右)
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• 从高温冷却到100oC时所用时间 – 扩散氢
焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
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焊接冶金学——基本原理
1.2 焊接热源 welding heat source
Ø 实现金属焊接所需的能量
–热能
–机械能
•熔 焊
Ø 焊接热源的特点：
–能量密度高度集中； –快速实现焊接过程； –保证得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
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焊接冶金学——基本原理
1.2 焊接热源 welding heat source
焊接冶金学——基本原 理
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2020/11/21
焊接冶金学——基本原理
传热学
Ø 传热学是研究热量传递规律的一门科学。 Ø 热传递：热传导、对流和热辐射 Ø 许多学科都涉及到传热学的问题！
➢ 焊接传热对焊接接头形成过程中冶金过程、固态相变、组织性能和应力 变形等均有重要影响！
➢ 焊接传热的形式：热传导为主，考虑辐射和对流的作用。 ➢ 焊接传热过程研究内容：主要是焊件上的温度分布及其随时间的温度变
➢ 焊接热循环的主要参数 ④ 冷却速度或冷却时间—决定热影响区组
织性能
– 指焊件上某点热循环的冷却过程中某一瞬时 温度的冷却速度
– 为了便于测量和分析比较，采用800～ 500oC的冷却时间来代替瞬时冷却速度，因 为这一温度区间是相变的主要温度范围
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焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
f. 板厚25mm低碳钢焊件
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•厚大焊件上点 状移动热源的温
度场
焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 典型焊接温度场
–稳定温度场 –不稳定温度场——常态
➢ 焊接温度场的影响因素
–热源的性质
–一维温度场 –二维温度场 –三维温度场
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焊接冶金学——基本原理
1.2 焊接热源 welding heat source
➢ 点热源（三维）point heat source
–厚大焊件焊接
➢ 线热源（二维） linear heat source
–薄板焊接
➢ 面热源（一维）plane heat source
–细棒磨擦焊
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•焊接熔池表面积内部的流体流动模式
焊接冶金学——基本原理
…
•商业软件： •ABAQUS, •ANSYS, •FLUENT,
•MARC, •PHOENIX,
•ADINA, •SYSWELD,
•…..
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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 焊接热源的种类
-电弧热 • 气体介质中的电弧放电
?新焊接能源？！！！！
– 摩擦热 • 机械高速摩擦
– 化学热 • 可燃气体
– 电阻热 • 电阻焊、电渣焊
– 高频感应热 • 磁性的金属高频感应产生二次 电流作为热源
– 电子束 高速运动的电子轰击
– 等离子焰 • 电弧或高频放电—离子流
– 激光束 • 激光聚焦