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第五章 金属熔焊过程
§5-1　焊条、焊丝及母材的熔化
§5-2　焊接化学冶金过程
§5-3　焊缝结晶过程
§5-4　熔合区及焊接热影响区
§5-5　控制和改善焊接接头性能的方法
§5-3　焊缝结晶过程
一、焊缝金属的一次结晶
熔合线上的晶核
焊接熔池结晶过程
ａ) 开始结晶　ｂ) 晶体长大
ｃ) 柱状结晶　ｄ) 结晶结束
二、焊缝结晶过程中的偏析
1. 显微偏析
柱状晶粒生长过程
2. 区域偏析
不同成形系数焊缝断面对偏析分布的影响
ａ) 成形系数小　ｂ) 成形系数大
3. 层状偏析
层状偏析气孔的分布
ａ) 焊缝横断面　ｂ) 焊缝纵断面
三、焊缝金属的二次结晶
四、焊缝中的夹杂物
由焊接冶金反应产生的，焊后残留在焊缝金属中的微观非金属杂质，称为夹杂物，焊缝中的夹杂物主要有硫化物和氧化物两种。
§5-4　熔合区及焊接热影响区
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。
该区金属处于部分熔化状态（半熔化区）， 晶粒非常粗大， 冷却后组织为粗大的过热组织， 塑性、韧性很差。由于熔合区具有明显的化学不均匀性及组织不均匀性， 所以往往是焊接接头产生裂纹或局部脆性破坏的发源地，是焊接接头中性能最差的区域。
二、焊接热循环
焊接热循环曲线
Tm—加热的最高温度　TA—相变温度
tA—相变温度以上停留的时间
距焊缝不同距离焊件上各点的热循环
A—至焊缝轴线10 mm　B—至焊缝轴线11 mm
C—至焊缝轴线14 mm　D—至焊缝轴线18mm
E—至焊缝轴线25 mm
三、焊接热影响区的组织和性能
不易淬火钢焊接热影响区
1—熔合区　2—过热区　3—正火区
4—不完全重结晶区　5—再结晶区　6—母材
§5-5 控制和改善焊接接头性能的方法
一、材料的匹配
材料的匹配主要是指焊接材料的选用。
对于低碳钢、低合金高强度结构钢、低温钢，一般不要求焊缝金属与母材成分一样，而是要求力学性能与母材相同。
对于耐热钢和不锈钢，为保证焊缝具有与母材相近的高温性能和耐腐蚀性能，其焊接材料的化学成分应与母材大致相同。
二、控制熔合比
熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比，称为熔合比。
熔合比的计算公式为：
r ＝ Fm / （Fm ＋ Ft）
式中　r—— 熔合比；
　 Fm ——熔化的母材金属的横截面积；
Ft—— 焊缝中填充金属的横截面积。
三、焊接工艺方法的选用
1. 气焊
气焊的机械保护效果较差，合金元素烧损较大，焊缝中气体元素和杂质元素含量也较高。
2. 焊条电弧焊
焊条电弧焊机械保护效果较好，合金元素烧损较少，焊缝中气体元素和杂质元素含量较低。
3. 埋弧焊
埋弧焊的机械保护效果也较好，合金元素烧损较少，焊缝中气体元素和杂质元素含量也较低。
4. 手工钨极氩弧焊
手工钨极氩弧焊由于采用氩气保护，保护效果好， 合金元素基本没有烧损， 焊缝中气体元素和杂质元素含量极少，焊缝金属纯净。
5. CO2气体保护焊
CO2气体保护焊采用氧化性气体CO2进行保护， 对合金元素烧损较多，故需采用含硅、锰较多的焊丝。
四、焊接热输入及焊接参数的选用
1. 焊接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
焊接工艺措施很多，有焊接操作技术、焊前预热、焊后后热、焊后热处理等，焊接操作技术包括单道焊法、多层多道焊法、不摆动焊法和摆动焊法等，这些工艺措施对焊接接头的性能都有较大影响。

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