第二章 焊接与切割基础知识

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1、第二章第二章 金属焊接与切割基础知识金属焊接与切割基础知识l本课程的教学目的:1、了解金属学与热处理基本知识。2、了解常用金属材料的一般知识3、掌握焊接与切割的基本原理及工艺基础知识l焊接与切割的应用5000-12000个焊点30万吨油轮焊缝长1000km焊点多达2030万个1 焊接与切割概述焊接与切割概述l焊接的基本原理与分类焊接的基本原理与分类1 1、焊接就是通过、焊接就是通过加热或加压加热或加压，或两者并用或两者并用，并且并且使用或不使用或不用填充材料用填充材料，使工件达到结合的方法，使工件达到结合的方法2 2、按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将、按照焊接过程中金属所处的状

2、态及工艺的特点，可以将焊接的方法分为焊接的方法分为熔化焊、压力焊和钎焊三大类。熔化焊、压力焊和钎焊三大类。 3 3、按照金属切割过程中加热方法的不、按照金属切割过程中加热方法的不同大致可以把切割方法分为火焰切割、同大致可以把切割方法分为火焰切割、电弧切割和冷切割三类。电弧切割和冷切割三类。1 焊接与切割概述焊接与切割概述l焊接与切割的基本原理及分类焊接与切割的基本原理及分类（一）基本原理（一）基本原理可拆卸的联接可拆卸的联接联接联接永久性联接永久性联接焊接：用加热或加压，或者两者并用，并且焊接：用加热或加压，或者两者并用，并且 使用或者不用填充材料，使工件达到使用或者不用填充材料，使工件达到

3、结合的办法。结合的办法。判断题判断题：焊接是一种机械联接。（ ）焊接与切割的基本原理及分类2 金属学及热处理基本知识金属学及热处理基本知识l一、金属晶体结构的一般认识 以上图形是在电子显微镜观察到金属原子各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构。 不同温度下纯铁体心立方与面心立方晶格体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高于前者。l一、金属晶体结构的一般认识一、金属晶体结构的一般认识二、铁碳合金的组织结构二、铁碳合金的组织结构1、金属的组织与结构 在金相显微镜下看到的金属的晶粒，简称组织球墨铸铁强度最高；细片状石墨次之；粗片状石墨最差。2、碳钢的基本组织、碳钢的基本组织碳在铁中的存

4、在形式有固溶体、化合物和机械混合物三种。 固溶体：两种或两种以上的元素在固态下互相溶解，而仍然保持溶剂晶格原来形式的物体这三种不同的存在形式，形成了不同的碳钢组织。 （二）钢中常见的纤维组织（二）钢中常见的纤维组织1 1、铁素体、铁素体 碳溶于碳溶于 -Fe-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体中形成的间隙固溶体称为铁素体, ,常用符号常用符号F F表示。表示。 铁素体特点：铁素体特点：体心立方晶格体心立方晶格碳在碳在 -Fe-Fe中的溶解度也较小中的溶解度也较小塑性、韧性较好，强度、硬度较低塑性、韧性较好，强度、硬度较低2 2、奥氏体、奥氏体 碳溶于碳溶于-Fe-Fe中成的间隙固溶体称为奥氏体，

5、用符中成的间隙固溶体称为奥氏体，用符号号A A表示。表示。奥氏体特点：奥氏体特点：面心立方晶格面心立方晶格溶碳能力较强溶碳能力较强硬度较低、塑性较高，适用于压力加工成型。硬度较低、塑性较高，适用于压力加工成型。3 3、渗碳体、渗碳体 铁与碳形成的金属化合物铁与碳形成的金属化合物Fe3CFe3C称为渗碳体，称为渗碳体，用用Fe3CFe3C表示。表示。 渗碳体特点：渗碳体特点： c c=6.69=6.69，熔点为，熔点为12271227晶体结构：复杂的间隙化合物。晶体结构：复杂的间隙化合物。硬度很高，但塑性和韧性几乎硬度很高，但塑性和韧性几乎等于零。等于零。三次渗碳体三次渗碳体珠光体珠光体莱氏体莱

6、氏体温度/。CAECFPSKDG室温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工业纯铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶白口铸铁共晶白口铸铁过共晶白口铸铁3L+ Fe C3 铁碳合金相图分析 ACD ACD 线线液相线液相线AECFAECF 线线固相线固相线ACAC 线线奥氏体结晶奥氏体结晶开始线开始线AEAE 线线奥氏体结晶奥氏体结晶终了线终了线GSGS 线线铁素体析出铁素体析出开始线开始线GPGP 线线铁素体析出铁素体

7、析出终了线终了线PQPQ 线线Fe3CFe3C析出析出线线ESES 线线Fe3CFe3C析出析出线线PSKPSK 线线共析线共析线CDCD 线线一次渗碳体一次渗碳体结晶开始线结晶开始线ECF ECF 线线共晶线共晶线铁碳合金相图铁碳合金相图三、钢的热处理三、钢的热处理 钢、铁固态下加热、保温和不同的冷却方式，改变金相组织以满足所要求的物理、化学与力学性能，称为热处理。1、退火和正火、退火和正火退火退火：缓慢加热到临界点以上的某一温度，保温一段时间，随炉缓慢冷却。目的目的：细化晶粒，提高力学性能；降低硬度、提高塑性、便于冷加工；消除部分内应力，防止工件变形。正火正火是置于空气中冷却。晶粒变细，韧

8、性可显著提高。 铸、锻件切削加工前一般进行退火或正火。2、淬火和回火、淬火和回火加热至淬火温度(临界点以上3070)，并保温一段时间，后投入淬火剂中冷却。淬火后得到的组织是马氏体。增加硬度、强度和耐磨性。 淬火剂有空气、油、水、盐水，冷却能力递增。碳钢在水和盐水中淬火，合金钢在油中淬火。淬火淬火l钢的热处理温度lA1、A3 与Ac1、Ac3、Ar1 Acm l铁碳合金铁碳相图有几条温度线l-727 度,1148 度,1495 度 回火回火是淬火后进行的一种较低温度的加热与冷却热处理工艺。回火回火可以降低或消除零件淬火后的内应力，提高韧性。在150250范围内的回火称“低温回火”。回火马氏体有较

9、高的硬度和耐磨性，内应力和脆性有所降低。刃具、量具，要进行低温回火处理。 2、淬火和回火、淬火和回火回火回火3 常用金属材料的一般知识常用金属材料的一般知识l一、常用金属材料的物理、化学和力学性能一、常用金属材料的物理、化学和力学性能1、物理性能：密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性。2、化学性能：热稳定性、耐腐蚀性、化学稳定性。3、力学性能：强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性（延伸率、断面收缩率）、冲击韧性、硬度、疲劳强度、蠕变。3 常用金属材料的一般知识常用金属材料的一般知识l二、钢材和有色金属的分类、编号及性能二、钢材和有色金属的分类、编号及性能1、钢材分类：含碳量在2.11%以下的

10、铁碳合金叫钢，含碳量在2.11%-6.67%的叫铸铁。2、钢材编号：我国钢材编号采用国际化学符号和汉语拼音字母并用的原则。（1）碳素结构钢例：Q235-AF的含义是：Q代表屈服点的字母，235代表钢的屈服强度为235MPa，A代表质量等级，F代表是沸腾钢。3 常用金属材料的一般知识常用金属材料的一般知识l（2）合金结构钢：钢号由数字、化学元素符号和数字组成。前面两位数字表示平均含碳量的万分之几。l（3）不锈钢与耐热钢的编号：化学元素符号前面的数字表示平均含碳量的千分之几。如：1Cr18Ni9表示平均含碳量为0.1%,平均含铬量18%左右,平均含镍量9%左右。4 焊接与切割工艺基础焊接与切割工艺