金属熔化焊过程教案.doc

授课题目 金属熔化焊过程 教研室主任 教务科长 授课时数 授课方法 任课教师 授课班级与时间 教学目标 使学生掌握焊接的概念以及目的 教学重点 焊接定义分类 教学难点 焊接分类及特点 教学内容、方法及过程 焊缝结晶过程 一、焊缝金属一次结晶 一次结晶包括生核和长大两个基本过程。 焊接熔池结晶过程（举例：一盆水冻成冰的例子）。 二、焊缝结晶过程中的偏析 焊缝金属中化学成分分布不均匀的现象称为偏析。偏析也是产生裂纹、气孔、夹杂物等焊接去缺陷的主要原因之一。 1、显微偏析（包括：晶内偏析和晶间偏析） 2、区域偏析 ：结晶时，由于柱状晶体的不断长大和推移，把杂质推向熔池中心，这样熔池中心的杂质含量要比其他部位高，这种现象称为区域偏析。 焊缝成形系数：φ=熔宽/熔深=C/H； C：焊缝宽度； H：焊缝有效厚度 焊缝成形系数小，焊缝窄而深。焊缝成形系数大，焊缝宽而浅。 3、层状偏析 晶体长大速度的变化，引起结晶前沿液体金属中夹杂浓度的变化，这样就形成周期性的偏析现象，称为层状偏析。层状偏析常集中了一些有害的元素，因而缺陷也往往出现在偏析层中。 三、焊缝金属的二次结晶 高温的焊缝金属冷却到室温时，要经过一系列的相变过程，这种相变过程称为焊缝金属的二次结晶。 冷却速度越快，珠光体含量越多，焊缝的硬度和强度随之增加，而塑性和韧性则随之降低。 四、焊缝中夹杂物 焊缝金属中的夹杂物主要有硫化物和氧化物。 硫化物是使焊缝产生热裂纹的主要愿意之一。 焊接热影响区的组织和性能 焊接接头的组成：焊缝、熔合区、热影响区。 一、熔合区的组织和性能 熔合区是指在焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。熔合区温度处于固相线和液相线之间。晶粒非常粗大，韧性、塑性很差，是焊接接头中性能最差的区域。 二、焊接热循环 概念：在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为焊接热循环。 三、焊接热影响区的组织和性能 概念：在焊接过程中，母材因受热影响（但未熔化）而发生金相组织和力学性能变化的区域。 1、过热区 塑性。韧性很低，是热影响区中性能最差的区域。 2、正火区 其力学性能略高于母材，是热影响区中综合力学性能最好的区域。 3、不完全重结晶区 由于晶粒大小不同，所以力学性能也不均匀。 4、再结晶区 经过再结晶，塑性、韧性提高了，但强度却降低了。 一般来说，热影响区越窄，则焊接接头中内应力越大，越容易出现裂纹；热影响区越宽，则变形越大。 控制和改善焊接接头性能的方法 一、材料的匹配 对于低碳钢、低合金高强度结构钢、低温钢，为提高焊缝的抗裂性，应减少焊缝中碳和硫、磷等杂质元素的含量。为提高焊缝的塑性和韧性，一般在焊接材料中加入碳化物或氮化物的形成元素。 对于耐热钢和不锈钢，其焊接材料的化学成分应与母材大致相同。 对于奥氏体不锈钢，为提高抗裂性，防止热裂纹，常在焊接材料中加入一些铁素体形成元素，以获得双相组织。 二、控制熔合比 被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比，称为熔合比。 r=Fm/(Fm+Ft) r ——熔合比； Fm——熔化的母材金属横截面积； Ft ——焊缝中填充金属的横截面积。 不开坡口，熔合比最大。坡口越大，熔合比越小。 三、焊接工艺方法的选用 1、气焊 2、焊条电弧焊 3、埋弧焊 4、手工钨极氩弧焊 5、CO2气体保护焊 四、焊接热输入及焊接工艺参数的选用 1、焊接工艺参数对焊接接头性能的影响及控制 2、焊接热输入对焊接接头性能的影响及控制 五、焊接工艺措施 1