材料焊接原理

第1篇金屬材料的電弧熔化焊接原理
第1章焊縫002
1.1填充材料的熔化和熔池的形成002
1.1.1填充材料的加熱和熔化002
1.1.2熔池的形成004
1.2材料焊接中的保護(hù)008
1.2.1熔渣和氣體的聯(lián)合保護(hù)008
1.2.2熔渣保護(hù)008
1.2.3氣體保護(hù)008
1.2.4真空保護(hù)009
1.3材料電弧焊焊接中化學(xué)反應(yīng)的條件009
1.3.1焊接中化學(xué)反應(yīng)的分區(qū)009
1.3.2焊接工藝對化學(xué)反應(yīng)的影響010
1.4焊接區(qū)內(nèi)的氣相和熔渣011
1.4.1焊接區(qū)內(nèi)的氣相011
1.4.2焊接熔渣014
1.5氣體與金屬的相互作用019
1.5.1焊縫中的氣體含量及其對焊縫質(zhì)量的影響019
1.5.2氮與金屬的相互作用020
1.5.3氫與金屬的相互作用022
1.5.4氧與金屬的相互作用032
1.6低碳鋼焊接中的氧化還原反應(yīng)036
1.6.1低碳鋼焊接中金屬的氧化反應(yīng)036
1.6.2低碳鋼焊接中金屬的脫氧反應(yīng)039
1.7焊縫金屬的脫硫、脫磷041
1.7.1硫的來源、危害及防止041
1.7.2磷的來源、危害及防止043
1.8焊縫金屬的合金化043
1.8.1焊縫金屬合金化的目的和方法043
1.8.2焊縫金屬合金化043
1.8.3合金元素的過渡系數(shù)及其影響因素044
1.9熔池金屬的結(jié)晶047
1.9.1焊接熔池結(jié)晶的特點(diǎn)047
1.9.2奧氏體不銹鋼焊縫金屬結(jié)晶057
1.9.3焊縫金屬的晶界060
1.10焊縫金屬的二次轉(zhuǎn)變063
1.10.1低碳低合金鋼焊縫金屬的二次轉(zhuǎn)變063
1.10.2不銹鋼焊縫金屬的固相轉(zhuǎn)變069
1.11焊縫金屬化學(xué)成分的不均勻性071
1.11.1低碳低合金鋼焊縫金屬的不均勻性071
1.11.2不銹鋼焊縫金屬結(jié)晶時(shí)的偏析072
1.12焊縫中的氣孔和夾雜072
1.12.1焊縫金屬中的氣孔072
1.12.2焊縫中的夾雜077
1.13焊接結(jié)晶裂紋078
1.13.1焊接裂紋的種類和特征078
1.13.2結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的機(jī)理080
1.13.3焊接熱裂紋的斷裂類型和斷口形貌081
1.13.4影響結(jié)晶裂紋的因素082
1.13.5防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的措施086
思考題089
第2章焊接部分熔化區(qū)091
2.1焊接部分熔化區(qū)的現(xiàn)象與形成091
2.1.1焊接部分熔化區(qū)現(xiàn)象091
2.1.2焊接部分熔化區(qū)的形成091
2.2焊接部分熔化區(qū)的液化091
2.2.1液化機(jī)理091
2.2.2液化金屬的結(jié)晶096
2.3部分熔化區(qū)的液化裂紋099
2.3.1部分熔化區(qū)的液化裂紋的形態(tài)099
2.3.2產(chǎn)生部分熔化區(qū)的液化裂紋的機(jī)理099
2.3.3部分熔化區(qū)的液化裂紋的影響因素100
2.3.4產(chǎn)生液化裂紋的判據(jù)101
2.3.5對部分熔化區(qū)的液化裂紋的評價(jià)101
2.3.6防止液化裂紋的措施102
2.3.7液化裂紋的斷口形貌103
2.4冷裂紋103
2.5異種材料焊接的部分熔化區(qū)104
2.5.1異種材料焊接的部分熔化區(qū)的特點(diǎn)104
2.5.2部分熔化區(qū)邊界的組織形態(tài)105
2.5.3部分熔化區(qū)中的馬氏體帶106
2.5.4熔合區(qū)的熱應(yīng)力107
2.6異種鋼焊接部分熔化區(qū)碳的擴(kuò)散和剝離裂紋107
2.6.1異種鋼焊接部分熔化區(qū)的碳擴(kuò)散107
2.6.2剝離裂紋110
思考題114
第3章焊接熱影響區(qū)115
3.1焊接熱循環(huán)115
3.1.1焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)115
3.1.2焊接熱循環(huán)的測定116
3.1.3多層焊接熱循環(huán)117
3.2焊接熱、力模擬技術(shù)118
3.2.1焊接熱、力模擬技術(shù)原理118
3.2.2焊接熱、力模擬技術(shù)的應(yīng)用119
3.3焊接熱循環(huán)條件下鐵碳合金發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變119
3.3.1焊接熱循環(huán)條件下的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)119
3.3.2焊接加熱的組織轉(zhuǎn)變119
3.3.3焊接加熱過程的再結(jié)晶121
3.3.4快速加熱冷卻中的相變121
3.3.5焊接熱影響區(qū)的晶粒長大與細(xì)化121
3.3.6焊接冷卻過程組織轉(zhuǎn)變126
3.4低碳低合金鋼焊接熱影響區(qū)的組織性能130
3.4.1焊接熱影響區(qū)的組織分布130
3.4.2焊接熱影響區(qū)的力學(xué)性能132
3.5高強(qiáng)鋼的焊接延遲裂紋135
3.5.1焊接延遲裂紋的一般特征135
3.5.2高強(qiáng)鋼焊接延遲裂紋的形態(tài)135
3.5.3高強(qiáng)鋼產(chǎn)生焊接延遲裂紋的機(jī)理135
3.5.4高強(qiáng)鋼防治延遲裂紋的措施139
3.5.5延遲裂紋的斷口形貌140
3.6再熱裂紋141
3.6.1發(fā)生再熱裂紋的焊接接頭141
3.6.2再熱裂紋產(chǎn)生的條件141
3.6.3產(chǎn)生再熱裂紋的機(jī)理143
3.6.4再熱裂紋的影響因素145
3.6.5防止再熱裂紋的措施146
3.7鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的層狀撕裂146
3.7.1層狀撕裂的特征146
3.7.2層狀撕裂的形成機(jī)理147
3.7.3影響因素和防止措施147
思考題148
第4章鋼焊接接頭的強(qiáng)韌性149
4.1金屬材料的斷裂特征及其試驗(yàn)方法149
4.1.1金屬材料斷裂的類型149
4.1.2金屬材料斷口形貌150
4.1.3金屬材料脆性斷裂的特點(diǎn)152
4.1.4影響金屬材料脆性的因素153
4.2低碳低合金鋼焊縫金屬的組織和韌性153
4.2.1金屬的韌性和韌化153
4.2.2焊縫金屬的連續(xù)冷卻組織轉(zhuǎn)變圖（WM-CCT圖）156
4.2.3氧對焊縫金屬組織和韌性的影響157
4.2.4焊接熱循環(huán)對焊縫金屬組織和韌性的影響157
4.2.5合金元素對焊縫金屬組織和韌性的影響160
4.2.6低碳低合金非調(diào)質(zhì)鋼焊縫金屬的組織和韌性163
4.3焊接熱影響區(qū)的組織和韌性168
4.3.1焊接熱影響區(qū)組織和韌性的影響因素168
4.3.2高強(qiáng)鋼的M-A組織及韌性169
思考題172

第2篇材料組合的焊接原理
第5章材料組合焊接概論174
5.1材料組合焊接的特點(diǎn)174
5.1.1元素之間的相互作用174
5.1.2焊接接頭界面反應(yīng)的復(fù)雜性175
5.2材料組合之間的焊接性176
5.2.1材料組合焊接之間的潤濕性176
5.2.2材料組合之間熱物理性能的差異178
5.2.3陶瓷材料與金屬的結(jié)合界面179
5.3材料組合的焊接方法179
5.3.1材料組合焊接適用的焊接方法179
5.3.2材料組合焊接的一些典型案例179
思考題185
第6章材料表面改性焊接186
6.1材料表面金屬化186
6.1.1熱噴涂表面金屬化186
6.1.2材料表面進(jìn)行電刷鍍金屬化187
6.1.3其它表面涂鍍金屬化法189
6.2燒結(jié)粉末金屬化法192
6.2.1Mo-Mn法陶瓷燒結(jié)粉末金屬化法192
6.2.2其它燒結(jié)粉末金屬化技術(shù)195
6.2.3燒結(jié)金屬化層的缺陷197
思考題197
第7章表面活性化焊接198
7.1活性金屬法焊接的機(jī)理198
7.2焊接中的活性金屬200
7.2.1焊接適用的活性金屬的種類200
7.2.2活性金屬中間層材料的形態(tài)201
7.2.3活性金屬化的應(yīng)用202
7.3活性金屬焊接法焊接接合界面的顯微結(jié)構(gòu)203
7.3.1被焊材料與金屬焊接接合界面的顯微結(jié)構(gòu)203
7.3.2反應(yīng)生成物的成長動(dòng)力學(xué)203
7.4活性金屬焊接加工工藝204
思考題205
第8章加中間層的焊接206
8.1材料焊接中中間層的意義206
8.1.1焊接材料之間的適應(yīng)性206
8.1.2材料焊接中的中間層206
8.2材料焊接中中間層的應(yīng)用207
8.2.1用活性金屬作中間層207
8.2.2用氧化物組成復(fù)合鹽作為中間層208
8.2.3用復(fù)合中間層的擴(kuò)散焊208
8.3采用中間層方法進(jìn)行固相擴(kuò)散焊接質(zhì)量的影響因素209
8.3.1焊接溫度的影響209
8.3.2焊接時(shí)間的影響210
8.3.3壓力的影響211
8.3.4其它因素的影響212
8.4用超塑性陶瓷作中間層焊接陶瓷213
8.4.1超塑性陶瓷作中間層焊接陶瓷的特性213
8.4.2用超塑性陶瓷作中間層焊接陶瓷的焊接機(jī)理213
思考題214
第9章過渡液相擴(kuò)散焊接215
9.1過渡液相擴(kuò)散焊接概述215
9.1.1過渡液相擴(kuò)散焊接的分類215
9.1.2過渡液相擴(kuò)散焊接215
9.1.3局部過渡液相焊接216
9.2中間層材料217
9.2.1中間層材料的選擇217
9.2.2中間層材料的設(shè)計(jì)218
9.2.3中間層添加的形式219
9.2.4多層復(fù)合中間層的應(yīng)用219
9.2.5中間層對接頭性能的影響220
思考題223

附錄224
附錄1焊接傳熱學(xué)224
附錄2焊接材料229
附錄3材料組合的焊接方法264
附錄4采用金屬粉末燒結(jié)法進(jìn)行陶瓷表面金屬化的配方和工藝274
附錄5金屬化法焊接的母材、金屬化方法、焊接材料、焊接工藝參數(shù)和接頭強(qiáng)度283
附錄6活性金屬法焊接的母材、活性材料、焊接工藝參數(shù)和接頭強(qiáng)度286
附錄7采用中間層焊接的母材、中間層材料、焊接工藝參數(shù)和接頭強(qiáng)度295
附錄8過渡液相焊接的母材、中間層材料、焊接工藝參數(shù)和接頭強(qiáng)度306
參考文獻(xiàn)310