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1、第五节第五节 黑色金属材料黑色金属材料 黑色金属材料黑色金属材料:是指铁碳合金材料，即钢和铸铁。是指铁碳合金材料，即钢和铸铁。钢是指含碳量小于钢是指含碳量小于2.11%2.11%的铁碳合金，按其化学成分和性能不同，可的铁碳合金，按其化学成分和性能不同，可分为碳素钢和合金钢两大类；分为碳素钢和合金钢两大类；铸铁是指含碳量大于铸铁是指含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金，按其碳在生铁中存在的形态的铁碳合金，按其碳在生铁中存在的形态不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。一、碳素钢一、碳素钢 碳素钢（简称碳钢）除了铁和碳

2、外，还含有少量的硫、磷、锰、硅等碳素钢（简称碳钢）除了铁和碳外，还含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质杂质.1 1、杂质元素对碳钢性能的影响、杂质元素对碳钢性能的影响 硫硫 硫是炼钢时由原料进入钢中的，它是一种有害元素，必须严硫是炼钢时由原料进入钢中的，它是一种有害元素，必须严格控制。因为它能与铁形成共晶体（格控制。因为它能与铁形成共晶体（FeSFeFeSFe），熔点），熔点985985。当把钢加热。当把钢加热至至1000100012001200进行热加工时，由于该共晶体已经熔化，结果导致钢在热进行热加工时，由于该共晶体已经熔化，结果导致钢在热状态下脆断，这一现象称为热脆性。状态下脆断，这一现象称为

3、热脆性。二、合金钢二、合金钢 合金钢合金钢:是在冶炼碳素钢的基础上，在钢中有意加入一定量的是在冶炼碳素钢的基础上，在钢中有意加入一定量的一种一种或或几种几种合金元素，从而具有某种合金元素，从而具有某种特定性能特定性能的钢。的钢。加入钢中的合金元素常见的有：加入钢中的合金元素常见的有：SiSi、MnMn、W W、MoMo、TiTi、NbNb、B B、CuCu、AlAl、CoCo、V V、CrCr、NiNi、及、及ReRe（稀土元素）等。（稀土元素）等。加入各种合金元素的作用是：加入各种合金元素的作用是：1 1）提高钢的机械性能，如强度、硬度、韧性等；）提高钢的机械性能，如强度、硬度、韧性等；2

4、2）改善钢的热处理工艺性能，如提高淬透性、减少淬火变形等；）改善钢的热处理工艺性能，如提高淬透性、减少淬火变形等；3 3）获得某些特殊性能，如耐腐蚀、抗氧化、耐热等性能。）获得某些特殊性能，如耐腐蚀、抗氧化、耐热等性能。1.1.合金钢的分类合金钢的分类 按用途分类按用途分类 合金结构钢：用于制造重要的机械零件和工程构件；合金结构钢：用于制造重要的机械零件和工程构件；合金工具钢：用于制造重要的刃具、量具和模具；合金工具钢：用于制造重要的刃具、量具和模具；特殊性能钢：具有特殊的物理性能和化学性能的钢。特殊性能钢：具有特殊的物理性能和化学性能的钢。按合金元素含量分类按合金元素含量分类 低合金钢：合金

5、元素总含量小于低合金钢：合金元素总含量小于5%5%。中合金钢：合金元素总含量中合金钢：合金元素总含量510%510%。高合金钢：合金元素总含量大于高合金钢：合金元素总含量大于10%10%。2 2、合金结构钢、合金结构钢 合金结构钢分合金结构钢分:低合金结构钢、合金结构钢（渗碳钢、调质钢）、弹低合金结构钢、合金结构钢（渗碳钢、调质钢）、弹簧钢、滚动轴承钢簧钢、滚动轴承钢等几种。等几种。牌号牌号:两位数字两位数字+元素符号元素符号+数字。其中前两位数字表示钢中平均含量数字。其中前两位数字表示钢中平均含量的的万分数万分数，元素符号表示钢中所含的合金元素，而后面的数字表示合金元，元素符号表示钢中所含的

6、合金元素，而后面的数字表示合金元素平均含量的素平均含量的百分数百分数。例如，例如，4040r r表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.40.4、含铬量小于、含铬量小于1.5%1.5%；6060i2Mni2Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.6%0.6%，含硅量为，含硅量为2.0%2.0%，含锰量小于，含锰量小于1.5%1.5%。注注:当合金元素的平均含量当合金元素的平均含量小于小于1.5%1.5%时时，只标明元素只标明元素，而不标出含量而不标出含量，但滚动轴承钢例外但滚动轴承钢例外.低合金结构钢低合金结构钢 低合金结构钢（又称普通低合金结构钢）低合金结构钢（又称普通低合金结构钢）:是在碳素结

7、构钢的是在碳素结构钢的基础上加入少量（不大于基础上加入少量（不大于3%3%）合金元素而形成的钢。）合金元素而形成的钢。含碳量含碳量:较低（较低（C C0.20.2），主加元素为锰，起固溶强化作用），主加元素为锰，起固溶强化作用.性能性能:较高的强度、韧性及良好的焊接性能、耐蚀性等特性。较高的强度、韧性及良好的焊接性能、耐蚀性等特性。应用应用:桥梁、车辆、船舶、压力容器、建筑钢筋等。桥梁、车辆、船舶、压力容器、建筑钢筋等。牌号牌号:表示方法与碳素结构钢相同。表示方法与碳素结构钢相同。例如，例如，Q345Q345钢钢 表示屈服强度表示屈服强度345Mpa345Mpa的低合金结构钢。常用的低合金结构

8、钢。常用的低合金结构钢有的低合金结构钢有Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390等。等。合金渗碳钢合金渗碳钢 合金渗碳钢合金渗碳钢:。性能性能:用途用途:合金调质钢合金调质钢 合金调质钢合金调质钢:调质处理后具有优良的综合机械性能调质处理后具有优良的综合机械性能的合金钢。的合金钢。，回火索氏体回火索氏体圆锥齿圆锥齿 轮轮柴油机凸轮柴油机凸轮轴轴 合金弹簧钢合金弹簧钢 合金弹簧钢合金弹簧钢:制造各种弹簧或减振元件的专用合金结构钢。制造各种弹簧或减振元件的专用合金结构钢。热卷大弹簧热卷大弹簧弹簧丝弹簧丝汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧 滚动轴承钢滚动轴承钢 滚动轴承钢滚动轴承钢

9、:滚针轴滚针轴承承滚柱轴滚柱轴承承滚珠轴承滚珠轴承大型轴承大型轴承 三、铸铁三、铸铁 铸铁铸铁:含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%并含有较多并含有较多SiSi、MnMn、S S、P P等杂质的铁碳合金，等杂质的铁碳合金，称为铸铁。工业上常用的铸铁含碳量一般在称为铸铁。工业上常用的铸铁含碳量一般在2.52.54.0%4.0%的范围内。的范围内。1.1.灰口铸铁灰口铸铁:铸铁中的碳几乎全部或大部铸铁中的碳几乎全部或大部分以片状石墨形态存在，断口呈暗灰色，故称分以片状石墨形态存在，断口呈暗灰色，故称为灰口铸铁。为灰口铸铁。铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁珠光体灰铸铁珠光体灰铸铁铁素体加珠光体灰铁素体加

10、珠光体灰铸铁铸铁孕育处理前孕育处理前孕育处理后孕育处理后硅铁硅铁硅钙硅钙大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300)重型机床床身重型机床床身(HT-250)变速箱变速箱体体 2.2.可锻铸铁可锻铸铁:可锻铸铁（又称玛钢）是将白口可锻铸铁（又称玛钢）是将白口铸铁经退火处理，使铸铁中铸铁经退火处理，使铸铁中Fe3CFe3C发生分解，而形发生分解，而形成团絮状石墨的铸铁。成团絮状石墨的铸铁。以以“KT+KT+数字数字+数字数字”表示，其中表示，其中KTKT表示可锻铸铁，前组数字表示表示可锻铸铁，前组数字表示最低抗拉强度，后组数字表示最小延伸率。例如，最低抗拉强度，后组数字表示最小延伸率。

11、例如，KT350-10KT350-10表示最低抗拉强表示最低抗拉强度为度为350Mpa350Mpa，最小延伸率为，最小延伸率为10%10%的可锻铸铁。常用牌号的可锻铸铁。常用牌号:可锻铸铁管件可锻铸铁管件 3.3.球墨铸铁球墨铸铁:球墨铸铁是在一定成分的铁水中，加入一定量的球球墨铸铁是在一定成分的铁水中，加入一定量的球化剂（镁、稀土镁合金等）和孕育剂（硅铁），使石墨呈球状分布的化剂（镁、稀土镁合金等）和孕育剂（硅铁），使石墨呈球状分布的铸铁。由于石墨呈球状，对基体的割裂作用更小，因而强度、塑性和铸铁。由于石墨呈球状，对基体的割裂作用更小，因而强度、塑性和韧性都高于灰口铸铁和可锻铸铁。韧性都高于

12、灰口铸铁和可锻铸铁。铁素体加珠光铁素体加珠光体球墨铸铁体球墨铸铁 铁素体球墨铸铁素体球墨铸铁铁 珠光体球墨铸珠光体球墨铸铁铁 球墨铸铁球墨铸铁中的石墨中的石墨球球 核燃料贮存运输容器核燃料贮存运输容器(QT350-22)铸铁曲铸铁曲轴轴思考题思考题:1-51-5、什么是铁素体、奥氏体、珠光体、渗碳体及莱氏体？并说明它们的符号、组织及、什么是铁素体、奥氏体、珠光体、渗碳体及莱氏体？并说明它们的符号、组织及性能的特点。性能的特点。1-61-6、默绘、默绘Fe-Fe3CFe-Fe3C状态图，指出图中主要点、线表示的意义，并说明各相区内的组织状态图，指出图中主要点、线表示的意义，并说明各相区内的组织名

13、称。名称。1-71-7、分析含碳量分别为、分析含碳量分别为0.450.45、0.770.77、1.21.2铁碳合金从液态缓冷到室温的结晶过铁碳合金从液态缓冷到室温的结晶过程和室温组织。程和室温组织。1-81-8、什么叫热处理？热处理的目的是什么？热处理有哪些基本类型？、什么叫热处理？热处理的目的是什么？热处理有哪些基本类型？1-91-9、什么是钢的退火？退火的目的是什么？、什么是钢的退火？退火的目的是什么？1-101-10、什么是钢的淬火？淬火的目的是什么？、什么是钢的淬火？淬火的目的是什么？1-111-11、什么是钢的回火？为什么钢淬火后一般要进行回火处理？、什么是钢的回火？为什么钢淬火后一

14、般要进行回火处理？1-121-12、铸钢齿轮毛坯为什么先进行退火后再进行切削加工？又为什么切削加工成型后、铸钢齿轮毛坯为什么先进行退火后再进行切削加工？又为什么切削加工成型后再进行淬火及回火才能使用？再进行淬火及回火才能使用？1-131-13、碳素钢中常存的杂质有哪些？对钢的机械性能有何影响？、碳素钢中常存的杂质有哪些？对钢的机械性能有何影响？1-141-14、碳素钢如何根据化学成分、用途、冶金质量分类？、碳素钢如何根据化学成分、用途、冶金质量分类？1-151-15、指出下列各种碳素钢的类别、大致含碳量、冶金质量及应用举例：、指出下列各种碳素钢的类别、大致含碳量、冶金质量及应用举例：Q235A

15、Q235A、4545、8080、T10T10、T12AT12A1-161-16、什么是合金钢？合金钢比碳素钢有哪些优越的性能？、什么是合金钢？合金钢比碳素钢有哪些优越的性能？1-171-17、合金渗碳钢和合金调质钢在化学成分和性能上有何区别？、合金渗碳钢和合金调质钢在化学成分和性能上有何区别？1-181-18、什么是铸铁？铸铁一般分为哪几种？、什么是铸铁？铸铁一般分为哪几种？1-191-19、什么是灰口铸铁？灰口铸铁哪些性能优于钢？、什么是灰口铸铁？灰口铸铁哪些性能优于钢？1-201-20、什么是球墨铸铁？球墨铸铁的性能为什么优于灰口铸铁？、什么是球墨铸铁？球墨铸铁的性能为什么优于灰口铸铁？1

16、-211-21、金属材料的机械性能有哪些？、金属材料的机械性能有哪些？第二章第二章 金属的焊接金属的焊接 一一概述概述 焊接焊接:是通过局部加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使分离是通过局部加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使分离的工件牢固地连接在一起的一种加工方法。的工件牢固地连接在一起的一种加工方法。焊接的分类焊接的分类:1.1.熔化焊：利用局部加热将两工件的结合处加热到熔化状态，并形成共同熔熔化焊：利用局部加热将两工件的结合处加热到熔化状态，并形成共同熔池，一般还加填充金属，凝固后就形成牢固的焊接接头的方法。池，一般还加填充金属，凝固后就形成牢固的焊接接头的方法。

17、熔化焊：气焊、电弧焊（包括手工电弧焊、埋弧自动焊、）、电渣焊、等离熔化焊：气焊、电弧焊（包括手工电弧焊、埋弧自动焊、）、电渣焊、等离子弧焊、气电焊（二氧化碳气体保护焊、氩弧焊）及激光焊等。子弧焊、气电焊（二氧化碳气体保护焊、氩弧焊）及激光焊等。2.2.压力焊：利用加压力（或同时加热）使两工件接合面紧密接触并产生一定压力焊：利用加压力（或同时加热）使两工件接合面紧密接触并产生一定塑性变形，使它们的原子组成新的结晶，形成焊接接头的方法。塑性变形，使它们的原子组成新的结晶，形成焊接接头的方法。压力焊：锻焊、电阻焊（包括对焊、点焊、滚焊）、气压焊、超声波焊等。压力焊：锻焊、电阻焊（包括对焊、点焊、滚焊

18、）、气压焊、超声波焊等。3.3.钎焊：对被焊工件和作为填充金属的钎料进行加热，工件金属不熔化，待钎焊：对被焊工件和作为填充金属的钎料进行加热，工件金属不熔化，待熔点低的钎料被熔化后渗透到工件接头之间，与固态的被焊金属相互溶解和扩散，熔点低的钎料被熔化后渗透到工件接头之间，与固态的被焊金属相互溶解和扩散，钎料凝固后将两工件焊接在一起的方法。钎料凝固后将两工件焊接在一起的方法。钎焊：烙铁钎焊、火焰钎焊、电接触钎焊、高频钎焊等。钎焊：烙铁钎焊、火焰钎焊、电接触钎焊、高频钎焊等。焊接优点：能减轻结构重量、节省金属、节约工时、生产率高；便焊接优点：能减轻结构重量、节省金属、节约工时、生产率高；便于自动化

19、、机械化；接头致密性好等于自动化、机械化；接头致密性好等 焊接缺点焊接缺点:焊接是局部加热的过程，冶金过程是复杂的，容易产生焊焊接是局部加热的过程，冶金过程是复杂的，容易产生焊接应力、变形和其它缺陷。接应力、变形和其它缺陷。焊接应用焊接应用:占钢总产量占钢总产量60%60%左右的钢材是经各种形式的焊接而后投入左右的钢材是经各种形式的焊接而后投入使用的，例如：高炉炉壳、机车、车辆、汽车、船舶、飞机、锅炉、高压使用的，例如：高炉炉壳、机车、车辆、汽车、船舶、飞机、锅炉、高压容器、大型建筑结构等等都需要进行焊接。容器、大型建筑结构等等都需要进行焊接。二二手工电弧焊手工电弧焊 电弧焊电弧焊:是利用电弧

20、放电时产生的热量来熔化焊条和工件，从而获得牢是利用电弧放电时产生的热量来熔化焊条和工件，从而获得牢固焊接接头的方法。固焊接接头的方法。1.1.焊接电弧焊接电弧 焊接电弧焊接电弧:是在电极与工件间的气体介质中强烈持久的放电现象。电极是在电极与工件间的气体介质中强烈持久的放电现象。电极可以是碳棒、钨极或焊条，一般手工电弧焊都使用焊条。可以是碳棒、钨极或焊条，一般手工电弧焊都使用焊条。(1)(1)电弧的产生电弧的产生 焊接时，先将焊条与工件瞬时接触，由于短路产生高温，使接触处金焊接时，先将焊条与工件瞬时接触，由于短路产生高温，使接触处金属迅速熔化并产生金属蒸气，同时，将附近的空气强烈加热，当焊条迅速

21、属迅速熔化并产生金属蒸气，同时，将附近的空气强烈加热，当焊条迅速提起提起02024mm4mm时，焊条与工件（两极）间充满了高温的、易电离的金属蒸气。时，焊条与工件（两极）间充满了高温的、易电离的金属蒸气。由于质点的热碰撞及焊接电压的作用，阴极表面发射出电子并撞击气体分由于质点的热碰撞及焊接电压的作用，阴极表面发射出电子并撞击气体分子，使气体分子成为正离子、负离子及自由电子，正离子奔向阴极，负离子，使气体分子成为正离子、负离子及自由电子，正离子奔向阴极，负离子及电子奔向阳极，并分别撞击两极，产生高温，使气体介质进一步电离，子及电子奔向阳极，并分别撞击两极，产生高温，使气体介质进一步电离，从而在两

22、极间产生强烈而持久的放电现象，即电弧。从而在两极间产生强烈而持久的放电现象，即电弧。(2)(2)焊接电弧的组成及热量分布焊接电弧的组成及热量分布 焊接电弧是由阴极区、弧柱和阳极区三部分组成焊接电弧是由阴极区、弧柱和阳极区三部分组成.1)1)阴极区：阴极区：是放射出大量电子的部分。要消耗一定的能量，产生热量是放射出大量电子的部分。要消耗一定的能量，产生热量较少，约占电弧总热量的较少，约占电弧总热量的38%38%，阴极区（钢材）温度可达，阴极区（钢材）温度可达2400K2400K。2)2)阳极区阳极区：受电子撞击和吸入电子的部分。获得很大能量，放出热量：受电子撞击和吸入电子的部分。获得很大能量，放

23、出热量较多，约占电弧总热量的较多，约占电弧总热量的42%42%，阳极区（钢材）温度可达，阳极区（钢材）温度可达2600K2600K。3)3)弧柱弧柱：指两极之间气体空间区，温度最高可达：指两极之间气体空间区，温度最高可达500050008000K8000K，热量，热量约占约占20%20%。直流电源直流电源两种两种不同的接法：不同的接法：正接和反接正接和反接。焊件接正（。焊件接正（+）极，焊条接）极，焊条接负（负（-）极，称为）极，称为正接或正接法正接或正接法。正接时，热量大部分集中焊件上，可加速。正接时，热量大部分集中焊件上，可加速焊件熔化，有较大熔深，这种接法应用得焊件熔化，有较大熔深，这种

24、接法应用得最多最多。反接法反接法常用于常用于薄板焊件、薄板焊件、铸铁、有色金属。铸铁、有色金属。当进行当进行交流电交流电焊接时，由于电流方向交替变化、两极温度大致相等，焊接时，由于电流方向交替变化、两极温度大致相等，不存在正接、反接的问题。不存在正接、反接的问题。焊接电弧的组成焊接电弧的组成 电弧静特性曲线电弧静特性曲线 电弧电压与焊接电流之间的关系叫电弧电压与焊接电流之间的关系叫电弧静特性电弧静特性。2.2.手工电弧焊接设备手工电弧焊接设备 (1)(1)电弧焊设备电弧焊设备必须必须满足下列要求：满足下列要求：1)1)有适当的空载电压有适当的空载电压 为了保证引弧，目前一般直流电弧焊机的空载电

25、压为为了保证引弧，目前一般直流电弧焊机的空载电压为5590V5590V，交流电，交流电焊机为焊机为6080V6080V。2)2)有陡降的外特性有陡降的外特性 在引弧时电源能供给较高的电压和较小的电流，当电弧稳定燃烧时，在引弧时电源能供给较高的电压和较小的电流，当电弧稳定燃烧时，电流增大，适应电弧静特性特点，电压急剧降低。当焊条与焊件短路时，电流增大，适应电弧静特性特点，电压急剧降低。当焊条与焊件短路时，短路电流不应超过工作电流短路电流不应超过工作电流1.51.5倍。在手工焊时，焊工手的抖动，或工件倍。在手工焊时，焊工手的抖动，或工件表面不平整，弧长免不了有一些变化，此时，要求焊接电流变化要小。

26、因表面不平整，弧长免不了有一些变化，此时，要求焊接电流变化要小。因此，必须具有陡降外特性的电源，才能满足这些要求此，必须具有陡降外特性的电源，才能满足这些要求 .3)3)有良好的调节特性有良好的调节特性 焊接电流可根据不同材料的厚度和性质，选用所需要的电流。焊接电流可根据不同材料的厚度和性质，选用所需要的电流。4)4)设备结构应简单、牢固和便于维修。设备结构应简单、牢固和便于维修。(2)(2)手工电弧焊机分类手工电弧焊机分类:直流电焊机直流电焊机和和交流电焊机交流电焊机二类。二类。交流电焊机实际上是符合焊接要求的一种特殊降压变压器。焊接空载交流电焊机实际上是符合焊接要求的一种特殊降压变压器。焊

27、接空载电压为电压为606080V80V，工作电压为，工作电压为202030V30V，短路时焊接电压会自动降低，趋近，短路时焊接电压会自动降低，趋近于零，使短路电流不致过大，电流调节范围可从几十安到几百安。于零，使短路电流不致过大，电流调节范围可从几十安到几百安。直流电焊机有二种，一种是直流电焊机有二种，一种是焊接发电机焊接发电机，另一种是，另一种是焊接整流器。焊接整流器。直流焊接发电机是由直流焊接发电机是由交流电动机交流电动机和和直流发电机直流发电机所组成的所组成的特殊型特殊型式发电设备式发电设备.整流弧焊机整流弧焊机 AX-320型直流电焊机型直流电焊机 (3)(3)特点特点:交流弧焊机的结

28、构简单、制造方便、成本低、使用可靠，交流弧焊机的结构简单、制造方便、成本低、使用可靠，同时维修方便，是最常用的手工电弧焊设备，但电弧稳定性较直流弧焊同时维修方便，是最常用的手工电弧焊设备，但电弧稳定性较直流弧焊机差，当使用低氢型焊条或等离子弧切割时，则必须用直流弧焊机。但机差，当使用低氢型焊条或等离子弧切割时，则必须用直流弧焊机。但直流弧焊机有结构复杂、噪音大、成本高及维修较困难等缺点。直流弧焊机有结构复杂、噪音大、成本高及维修较困难等缺点。整流弧焊机，是一种将交流电变为直流电的弧焊设备，它与直流整流弧焊机，是一种将交流电变为直流电的弧焊设备，它与直流弧焊机相比，具有重量轻、结构简单、噪音小、

29、制造维修方便等优点。弧焊机相比，具有重量轻、结构简单、噪音小、制造维修方便等优点。有代替部分直流弧焊机的趋势。有代替部分直流弧焊机的趋势。3.3.焊条焊条 手工电弧焊焊条是由焊条芯和药皮（涂料）两部分组成。焊条前端药皮有手工电弧焊焊条是由焊条芯和药皮（涂料）两部分组成。焊条前端药皮有4545左右的倒角，便于引弧。尾部有一段裸焊芯，占焊条总长左右的倒角，便于引弧。尾部有一段裸焊芯，占焊条总长1/161/16，便于焊钳，便于焊钳夹持，并有利于导电。夹持，并有利于导电。(1)(1)焊条芯焊条芯:焊条芯起导电和填充焊缝金属作用。焊条芯（焊丝）的含碳量焊条芯起导电和填充焊缝金属作用。焊条芯（焊丝）的含碳

30、量较低（一般较低（一般0.1%0.1%），杂质较少，是经过特殊冶炼而成的。其化学成分应符合），杂质较少，是经过特殊冶炼而成的。其化学成分应符合国家标准国家标准GB1300-77GB1300-77焊接用钢丝焊接用钢丝的要求。的要求。常用的焊条芯牌号有：常用的焊条芯牌号有：焊焊0808（H08H08）,用于一般焊接结构用于一般焊接结构;焊焊08A08A（H08AH08A）,用于重要焊接结构用于重要焊接结构;焊焊08MnA(H08MnA)08MnA(H08MnA)用于埋弧自动焊钢丝用于埋弧自动焊钢丝.焊接合金结构钢、不锈钢等焊条，则应采用相应的焊条芯材料。焊接合金结构钢、不锈钢等焊条，则应采用相应的

31、焊条芯材料。(2)(2)药皮药皮:药皮则用以保证焊接顺利进行并得到质量良好的焊缝金属。药皮则用以保证焊接顺利进行并得到质量良好的焊缝金属。主要作用是：主要作用是：1)1)提高燃弧的稳定性（加入稳弧剂）。提高燃弧的稳定性（加入稳弧剂）。2)2)防止空气对熔融金属的有害作用（加入造气剂、造渣剂）。防止空气对熔融金属的有害作用（加入造气剂、造渣剂）。3)3)保证焊缝金属的脱氧，加入合金元素，使焊缝金属有合乎要求的化学成保证焊缝金属的脱氧，加入合金元素，使焊缝金属有合乎要求的化学成分和机械性能（加入脱氧剂、合金剂）。分和机械性能（加入脱氧剂、合金剂）。药皮原料的种类、名称及其作用药皮原料的种类、名称及

32、其作用原料种类原料种类原料名称原料名称作作 用用稳稳 弧弧 剂剂碳酸钾，碳酸钠，长石，大理石，钛白粉，碳酸钾，碳酸钠，长石，大理石，钛白粉，钠水玻璃，钾水玻璃钠水玻璃，钾水玻璃改善引弧性能和提高电弧燃烧的改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性稳定性脱脱 氧氧 剂剂锰铁，硅钛，钛铁，铝铁，石墨，木炭锰铁，硅钛，钛铁，铝铁，石墨，木炭降低药皮或熔渣的氧化性（先期降低药皮或熔渣的氧化性（先期脱氧）和脱除金属中氧脱氧）和脱除金属中氧造造 渣渣 剂剂大理石，萤石，菱苦土，长石，花岗石，大理石，萤石，菱苦土，长石，花岗石，黄土，钛铁矿，锰矿，赤铁矿，钛白粉，黄土，钛铁矿，锰矿，赤铁矿，钛白粉，金红石金红石造成

33、具有一定物理化学性能的熔造成具有一定物理化学性能的熔渣，并可良好的改善焊缝成形渣，并可良好的改善焊缝成形造造 气气 剂剂淀粉，木屑，钎维素，大理石淀粉，木屑，钎维素，大理石进一步加强对焊接区的保护进一步加强对焊接区的保护合合 金金 剂剂锰铁，硅铁，钛铁，铬铁，钨铁，钒铁，锰铁，硅铁，钛铁，铬铁，钨铁，钒铁，石墨石墨使焊缝金属获得必要的合金成分使焊缝金属获得必要的合金成分粘粘 结结 剂剂钾水玻璃，钠水玻璃钾水玻璃，钠水玻璃将药皮牢固地粘结在焊条钢芯上将药皮牢固地粘结在焊条钢芯上稀稀 渣渣 剂剂萤石，长石，钛铁矿，钛白粉，锰矿萤石，长石，钛铁矿，钛白粉，锰矿增加熔渣的流动性，降低熔渣的增加熔渣的流

34、动性，降低熔渣的粘度粘度 (3)(3)电焊条的型号及选用电焊条的型号及选用 1)1)焊条的型号焊条的型号 根据根据GB5117-85GB5117-85标准规定碳素钢焊条型号的编制是以字母标准规定碳素钢焊条型号的编制是以字母“E”E”加四位加四位数字组成，即数字组成，即E E。“E”E”表示焊条，前两位数字表示熔敷金属的最表示焊条，前两位数字表示熔敷金属的最低抗拉强度值。第三位数字表示焊接位置，以低抗拉强度值。第三位数字表示焊接位置，以“0”“1”0”“1”表示焊条适用于表示焊条适用于全方位焊接；全方位焊接；“2”2”表示焊条适用于平焊及平角焊。第三位和第四位数字组表示焊条适用于平焊及平角焊。第

35、三位和第四位数字组合时，表示焊接电流种类和药皮类型，合时，表示焊接电流种类和药皮类型，“03”03”表示钛钙型药皮，交直流两表示钛钙型药皮，交直流两用；用；“15”15”表示低氢型药皮，只能用直流电源（反接法）焊接。表示低氢型药皮，只能用直流电源（反接法）焊接。例如例如E4315E4315各部分含义如下所示：各部分含义如下所示：EE焊条焊条 4343熔敷金属抗拉强度的最小值熔敷金属抗拉强度的最小值420Mpa,420Mpa,11焊条的焊接位置为全方焊条的焊接位置为全方位焊接位焊接 1515药皮类型及电流种类为低氢钠型药皮直流反接药皮类型及电流种类为低氢钠型药皮直流反接243mmKgf 按药皮熔

36、渣的性质分为按药皮熔渣的性质分为:酸性焊条酸性焊条和和碱性焊条碱性焊条两大类。两大类。药皮熔渣中酸性氧化物药皮熔渣中酸性氧化物比比碱性氧化物碱性氧化物多多的称为酸性焊条，反之则称碱的称为酸性焊条，反之则称碱性焊条性焊条.例例:E4301:E4301、E4303E4303、E4322E4322属于酸性焊条：属于酸性焊条：E5015E5015、E5016E5016则属于碱性焊则属于碱性焊条。碱性焊条也称低氢型焊条。条。碱性焊条也称低氢型焊条。酸性焊条酸性焊条药皮中对金属中含氧化作用的药皮中对金属中含氧化作用的FeOFeO、TiO2TiO2、MnOMnO等氧化性较强，等氧化性较强，致使药皮中合金元素

37、烧损较大，焊缝金属中含氢及其它杂质也较多，所以致使药皮中合金元素烧损较大，焊缝金属中含氢及其它杂质也较多，所以焊缝金属的机械性能，特别是焊缝金属的机械性能，特别是冲击韧性与塑性较碱性焊条低冲击韧性与塑性较碱性焊条低。但酸性焊条。但酸性焊条由于碳的氧化，造成熔池沸腾，有利于已熔入熔池中的气体逸出，所以由于碳的氧化，造成熔池沸腾，有利于已熔入熔池中的气体逸出，所以对对铁锈、油脂、水分的敏感性不大铁锈、油脂、水分的敏感性不大。这类焊条。这类焊条应用最应用最广泛，广泛，适用于一般低碳适用于一般低碳钢钢及及强度较低的低合金钢强度较低的低合金钢的焊接。的焊接。碱性焊条碱性焊条特点特点：A.A.焊接时大理石

38、分解成焊接时大理石分解成CaOCaO和大量和大量CO2CO2作为保护气体。作为保护气体。与酸性焊条相比较，保护气体中氢很少，而且药皮中的萤石与酸性焊条相比较，保护气体中氢很少，而且药皮中的萤石CaF2CaF2在高温时在高温时分解并形成分解并形成HFHF，进一步去氢，焊缝中的氢很低，因此又称低氢型焊条。，进一步去氢，焊缝中的氢很低，因此又称低氢型焊条。B.CaOB.CaO与锰铁能很好的起脱硫作用。与锰铁能很好的起脱硫作用。C.C.有较多的铁合金，药皮脱氧能力强，有较多的铁合金，药皮脱氧能力强，焊缝金属的合金化效果较好。焊缝金属的合金化效果较好。碱性焊条碱性焊条性能性能:由于碱性焊条脱氧、脱硫好，

39、且焊缝金属中氢又很低，由于碱性焊条脱氧、脱硫好，且焊缝金属中氢又很低，所以抗裂缝性能较强。焊缝的机械性能好，特别是冲击韧性较高。所以抗裂缝性能较强。焊缝的机械性能好，特别是冲击韧性较高。碱性焊条碱性焊条用途用途:主要用于主要用于重要结构重要结构，如锅炉压力容器和合金结构钢的焊，如锅炉压力容器和合金结构钢的焊接。但碱性焊条药皮中含有氟，氟有反电离作用，为了使电弧稳定性燃烧，接。但碱性焊条药皮中含有氟，氟有反电离作用，为了使电弧稳定性燃烧，一般采用一般采用直流直流进行焊接，进行焊接，只有只有在药皮中加入较多稳弧剂后，在药皮中加入较多稳弧剂后，才才适用于适用于交直交直流流电源两用，同时电源两用，同时

40、对铁锈、水分、油脂对铁锈、水分、油脂很很敏感，敏感，易产生易产生气孔气孔，焊件需彻底，焊件需彻底清理，焊条清理，焊条必须烘干必须烘干。另外，氟在焊接中，生成。另外，氟在焊接中，生成有毒有毒气体，应注意场地通气体，应注意场地通风。风。几种几种常用碳纲焊条常用碳纲焊条的国标型号及用途的国标型号及用途 型型号号旧牌旧牌号号药皮药皮类型类型焊接电源焊接电源主要用途主要用途焊接位置焊接位置E43E430303结结422422钛钙钛钙型型直流或交直流或交流流焊接低碳钢结构焊接低碳钢结构全方位焊全方位焊接接E43E430101结结423423钛铁钛铁矿型矿型直流或交直流或交流流焊接低碳钢结构焊接低碳钢结构全

41、方位焊全方位焊接接E43E432222结结424424氧化氧化铁型铁型直流或交直流或交流流焊接低碳钢结构焊接低碳钢结构平角焊平角焊E50E501515结结507507低氢低氢钠型钠型直流反接直流反接焊接重要的低碳钢或焊接重要的低碳钢或中碳钢结构中碳钢结构全方位焊全方位焊接接E50E501616结结506506低氢低氢钾型钾型直流或交直流或交流流焊接重要的低碳钢或焊接重要的低碳钢或中碳钢结构中碳钢结构全方位焊全方位焊接接 2)2)电焊条的选用原则电焊条的选用原则 通常应根据焊件的化学成分、机械性能、抗裂性、耐腐蚀性以及通常应根据焊件的化学成分、机械性能、抗裂性、耐腐蚀性以及高温性能等要求，选用相

42、应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情况、高温性能等要求，选用相应的焊条种类。再考虑焊接结构形状、受力情况、工作条件和焊接设备等方面来选用具体的型号与牌号。工作条件和焊接设备等方面来选用具体的型号与牌号。低碳钢低碳钢和和低合金钢低合金钢焊件，一般要求焊件，一般要求母材与焊缝金属等强度母材与焊缝金属等强度，因此，因此可根据钢材可根据钢材等级选用等级选用相应焊条。相应焊条。(但应注意，钢材是按屈服强度（但应注意，钢材是按屈服强度（ss）定等级的。而结构钢焊条的等级是指抗拉强度（定等级的。而结构钢焊条的等级是指抗拉强度（bb），切不可将钢材的），切不可将钢材的ss误认为是误认为是b)b)。对。对同

43、一等级同一等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，应的酸性焊条或碱性焊条的选用，应考虑考虑钢板厚度、结构形状、负荷性质和钢材的抗裂性能钢板厚度、结构形状、负荷性质和钢材的抗裂性能而定。而定。通常对要求性能好、抗裂能力强、低温性能好的，应选用通常对要求性能好、抗裂能力强、低温性能好的，应选用碱性焊碱性焊条条。受力不复杂，母材质量较好，选用。受力不复杂，母材质量较好，选用酸性焊条酸性焊条。要求全位置焊接，应选。要求全位置焊接，应选用用钛钙型焊条钛钙型焊条。机械性能要求不高，焊件清洁有困难，可选用。机械性能要求不高，焊件清洁有困难，可选用氧化铁型类氧化铁型类焊条。焊条。对特殊性能要求的钢种，如耐热钢和不锈钢

44、等，应选用相应的对特殊性能要求的钢种，如耐热钢和不锈钢等，应选用相应的专用专用焊条焊条，以保证焊缝金属主要成分与母材相同。，以保证焊缝金属主要成分与母材相同。4.4.手工电弧焊工艺手工电弧焊工艺 (1)(1)接头型式及坡口接头型式及坡口 由于焊件的结构形状、厚度及使用条件不同，常用的接头型式有由于焊件的结构形状、厚度及使用条件不同，常用的接头型式有对接接头，对接接头，丁字接头、角接接头及搭接接头丁字接头、角接接头及搭接接头.为了使焊缝根部能焊透，一般在焊件厚度大于为了使焊缝根部能焊透，一般在焊件厚度大于3 36mm6mm时，应开坡口，坡口型式有时，应开坡口，坡口型式有V V型、型、X X型、型

45、、K K型、型、U U型型等。开坡口时要留钝边，以防等。开坡口时要留钝边，以防止烧穿，并留一定间隙能使根部焊透。选择坡口、间隙时主要考虑：止烧穿，并留一定间隙能使根部焊透。选择坡口、间隙时主要考虑：保证焊透，坡保证焊透，坡口容易加工，节省焊条及焊后变形量小。口容易加工，节省焊条及焊后变形量小。(2)(2)焊缝的空间位置焊缝的空间位置 焊接时，按焊缝在空间的位置不同，可分为平焊、横焊、立焊和仰焊接时，按焊缝在空间的位置不同，可分为平焊、横焊、立焊和仰焊。由于平焊操作容易，劳动强度小，熔滴容易过渡，熔渣覆盖较好，焊。由于平焊操作容易，劳动强度小，熔滴容易过渡，熔渣覆盖较好，焊缝质量较高。因此，应焊

46、缝质量较高。因此，应尽量采用尽量采用平焊。平焊。(3)(3)焊接规范的选择焊接规范的选择 焊接规范是指焊接质量和生产率的各个工艺参数的总称。焊接规范是指焊接质量和生产率的各个工艺参数的总称。手工电弧手工电弧焊焊焊接规范焊接规范参数参数主要有：主要有：焊条直径、焊接电流、焊接速度和电弧长度焊条直径、焊接电流、焊接速度和电弧长度等。等。1)1)焊条直径的选择：取决于板厚、接头型式、焊接位置等。焊件厚焊条直径的选择：取决于板厚、接头型式、焊接位置等。焊件厚度度4mm4mm时，焊条直径一般不超过焊件厚度，板厚愈大，可选较粗直径的焊时，焊条直径一般不超过焊件厚度，板厚愈大，可选较粗直径的焊条。平焊时焊条

47、直径可大一些，仰焊、立焊、横焊时焊条直径一般不超过条。平焊时焊条直径可大一些，仰焊、立焊、横焊时焊条直径一般不超过4mm4mm。多层焊，第一层应采用直径不超过。多层焊，第一层应采用直径不超过3.23.24mm4mm焊条，以保证根部焊透。焊条，以保证根部焊透。一般情况下，根据焊件厚度选定焊条直径，如表一般情况下，根据焊件厚度选定焊条直径，如表2-32-3。根据焊件厚度选定焊条直径根据焊件厚度选定焊条直径焊件厚度，焊件厚度，mmmm2 23 34 45 56 612121212焊条直径，焊条直径，mmmm2.02.03.23.23.23.24 44 45 55 56 6 2)2)焊接电流：按焊条产

48、品说明书推荐或参照下式选用焊接电流：按焊条产品说明书推荐或参照下式选用 I=KdI=Kd 式中式中K K为为系数，按下表选取。据焊条系数，按下表选取。据焊条直径直径选取系数选取系数K K值值 增大电流增大电流能提高生产率，增加熔深，适于焊能提高生产率，增加熔深，适于焊厚厚板。但过板。但过大大易造成咬边，易造成咬边，增加飞溅且药皮易脱落，或焊条熔化过快，而基本金属未完全熔化，造成增加飞溅且药皮易脱落，或焊条熔化过快，而基本金属未完全熔化，造成未焊透。但电流过未焊透。但电流过小小也易造成夹渣及未焊透缺陷。仰焊、横焊时电流比平也易造成夹渣及未焊透缺陷。仰焊、横焊时电流比平焊应小焊应小5 515%15

49、%，立焊时应更小一些。，立焊时应更小一些。焊条直径焊条直径d d，mmmm1.61.62 22.52.53.23.24 46 6系数系数K K15152525202030303030404040406060根据焊条直径选取系数根据焊条直径选取系数K K值值 3)3)焊接速度和电弧长度：焊接速度和电弧长度一般根据焊缝尺寸和焊接速度和电弧长度：焊接速度和电弧长度一般根据焊缝尺寸和焊条特性掌握。电弧不宜过长，一般为焊条特性掌握。电弧不宜过长，一般为2 24mm4mm。三三气焊与气割气焊与气割 1.1.气焊气焊 气焊是利用氧气和可燃气体混合燃烧所产生的热量将焊件和焊丝熔化而进行气焊是利用氧气和可燃气体

50、混合燃烧所产生的热量将焊件和焊丝熔化而进行的焊接方法。的焊接方法。特点特点:气焊主要采用气焊主要采用氧氧乙炔火焰乙炔火焰。火焰温度比电弧温度。火焰温度比电弧温度低低，生产率，生产率低低。不如不如电弧焊广泛，但气焊也有它的优点，电弧焊广泛，但气焊也有它的优点，A.A.对焊件输入热量调节方便，熔池温度、形对焊件输入热量调节方便，熔池温度、形状及焊缝尺寸等容易控制；设备简单；状及焊缝尺寸等容易控制；设备简单；B.B.操作灵活方便；操作灵活方便；C.C.特别适合薄件（最小特别适合薄件（最小厚度：钢厚度：钢0.5mm0.5mm，紫铜，紫铜1.5mm1.5mm，铝，铝0.5mm0.5mm，铅，铅1mm1m