材料連接原理實驗指導(dǎo)書

1、材料連接原理實 驗 指 導(dǎo) 書鄒家生 編寫適用專業(yè)： 焊接技術(shù)與工程 江蘇科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院2005年 4 月前 言目 錄實驗1： 焊條配制綜合實驗1實驗2： 焊接接頭金相分析11實驗3： 釬料潤濕性實驗15附錄1：17附錄2：19附錄3：22實驗1： 焊條配制綜合實驗 實驗學(xué)時：6實驗類型：（驗證、綜合、設(shè)計）實驗要求：（必修、選修）一、實驗?zāi)康募皟?nèi)容焊條藥皮配方是焊條各種性能的決定因素，在生產(chǎn)及科研中，經(jīng)常會遇到焊條正確、合理地選用和配制問題，通過本實驗要求初步掌握焊條藥皮配方設(shè)計及制造的工藝過程，了解焊條藥皮成分對焊條工藝性能和冶金性能以及對焊接接頭質(zhì)量的影響。本實驗主要有下面兩

2、個方面的內(nèi)容：1焊條配制及工藝性能實驗：表1中例舉了結(jié)424（E4302）典型藥皮配方(1)，結(jié)422（E4303）典型藥皮配方（2）、（3）；結(jié)507（E5015）典型藥皮配方（4）、（5）,由常用藥皮的特性，修改配方成分，然后制成焊條，用配制的焊條及成品焊條進行工藝性能實驗。焊條工藝性能是衡量焊條質(zhì)量好壞的一個重要指標。焊條工藝性能包括：焊接電弧的穩(wěn)定性、焊縫成型、脫渣性、飛濺大小、在各種位置上焊接的適應(yīng)性、生產(chǎn)效率、焊條藥皮發(fā)紅程度、發(fā)塵量等，通過本實驗要初步掌握焊條的配制及工藝性能的試驗方法，了解不同種類焊條的工藝性能。2焊條熔敷金屬中擴散氫含量實驗：焊接接頭的含氫量是引起高強鋼焊接延

3、遲裂紋的三大因素之一。焊縫金屬中的氫，大部分是以原子或質(zhì)子狀態(tài)存在的，能夠在焊縫金屬的晶格中自由擴散，這部分氫稱之為擴散氫，影響擴散氫含量因素較多，對其進行深入的研究是焊接專業(yè)工作者的重要課題之一。通過本次實驗，要求初步掌握45甘油測氫試驗方法，了解焊條種類及烘干溫度對熔敷金屬擴散氫含量的影響。二、電焊條制作過程及涂料機使用簡介圖1 TL25型電焊條涂料機示意圖1焊芯由送絲滾輪帶動，以等速向前推進經(jīng)導(dǎo)絲管進入涂料缸；涂料缸內(nèi)的藥皮涂料在活塞桿的壓力下，通過涂料頭時和焊芯粘合并一同被擠出，涂料均勻地涂敷于焊芯上，經(jīng)烘干即成焊條。2焊芯除銹、校直，彎曲的焊芯不得混入，以免發(fā)生故障，3按表1參考配方

4、或自己設(shè)計的配方，粉料需逐一稱重。要防止重配，漏配。4干粉混拌。把稱重后的粉料倒入盆內(nèi)，攪拌均勻，可用一定規(guī)格的篩網(wǎng)過篩，至無明顯粉團為止。5濕拌。干粉拌勻后，留下少許，以防太濕，加入水玻璃量為藥粉總重量的20%25%（水玻璃模數(shù)在2.62.8之間，比重為1.41.5）要求干濕拌勻。6上涂料機壓涂焊條。把拌好的粉料加入料缸并夯實。旋合料缸與油缸后，開動焊絲送進機構(gòu)電動機，使焊絲露出料缸涂料頭約3050mm時，停止送絲。7開動油泵電動機，操作換向閥手柄使推料桿快速前進。當推料桿開始擠壓涂料，根據(jù)涂料稠度和成分確定油壓大小，調(diào)節(jié)溢流閥，由小到大；當壓力表指針開始抖動上升時，立即啟動送絲按鈕，送進焊

5、絲。在壓涂過程中要始終保持送絲暢通無阻。調(diào)節(jié)溢流閥時，應(yīng)注意與送絲涂敷速度相配合。如涂料前擁，說明送料過快，溢流閥手輪應(yīng)順時針旋轉(zhuǎn)減小油量，即減慢推料桿前進速度，如焊芯上涂料時有時無，說明送料又慢，應(yīng)逆時針調(diào)節(jié)溢流閥手輪加大油量，使推料桿推料速度加快，直到推料與送絲同步，壓涂出合格的焊條。8涂料壓涂完畢，停止焊絲送進，并使推料桿退回。如繼續(xù)壓涂，可重新裝料。如停止涂敷，要旋下料缸前端壓緊螺母，使推料桿前進推出涂料頭。及時清洗涂料頭和料缸，準備下次繼續(xù)使。9壓涂好的焊條經(jīng)晾干后，放入烘箱內(nèi)烘干。酸性焊條烘干溫度為150，保溫2小時，堿性焊烘干溫度為350450，保溫2小時。焊條質(zhì)量檢驗按國家標準

6、GB5117-85和GB5118-85規(guī)定進行。焊條的偏心度對使用性能關(guān)系較大，是主要檢驗項目之一，其規(guī)定如下：偏心度計算公式：式中：T1焊條橫斷面上藥皮層最大厚度加焊芯直徑； T2同一橫斷面上藥皮層最小厚度加焊芯直徑。規(guī)定：直徑不大于2.5mm的焊條，偏心度不大于7%，直徑3.24.0mm的焊條，偏心度不大于5，直徑等于與大于直徑5mm的焊條，偏心度不大于4。焊條偏心測量儀介紹焊條偏心測量儀工作原理：焊條偏心儀由整流器組成環(huán)型電路，電表作為檢流器，下圖為簡單原理圖：兩線圈L在通過交變電流后在它周圍產(chǎn)生電磁場，當鋼焊條放在這兩個線圈之間，由于焊條芯為磁性的，而涂料是非磁性的，所以旋轉(zhuǎn)焊條時，如

7、有偏心，焊芯處于不同的位置，即，這時，就改變了原來的電磁場，使開始時，達到平衡的電橋失去平衡，電表的指針即向一邊偏轉(zhuǎn)。使用方法：（1）接220V交流電源，根據(jù)被測焊條焊芯的直徑選擇開關(guān)；（2）調(diào)整表頭的零位（每調(diào)換一種規(guī)格焊條需重新調(diào)整指針的零位）；（3）將測試焊條放在兩個測頭之間緩慢轉(zhuǎn)動，使指針一端達到最大偏轉(zhuǎn)為止，然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動焊條，使指針到另一端最大偏轉(zhuǎn)為止，這兩個最大偏轉(zhuǎn)間的數(shù)值為焊條的偏心值，（電表指示的每一小格刻度為0.01mm）。三、實驗組織運行要求本實驗采用開放形式。四、實驗材料及實驗裝備² 焊條配制及工藝性能實驗1. TL-25型25噸電焊條涂料機，焊條晾干架，烘箱，

8、焊條偏心測量儀。2. 天平、感量（110g），標準篩網(wǎng)40200目，研缽、量具、量杯、比重計等。3. 各種藥皮材料，直徑4mmH08光焊芯。4. 試板200×500×10（mm）、250×50×20（mm）低碳鋼板若干塊。5. 市售結(jié)422（E4303）、直徑4mm，結(jié)507（E5015）、直徑4mm以及自制焊條，酸性焊條150、2小時烘干，自制焊條300400、2小時烘干。6. 硅整流焊機、測量熄弧長度裝置、電壓表、電流表、秒表、內(nèi)卡、游標卡、鋼皮尺、尖嘴鉗、敲渣錘子等。² 擴散氫實驗1 試樣尺寸為130×25×12（mm

9、），精度為1mm，四件，試樣預(yù)先作去氫處理：25010加熱68小時，隨爐冷卻。2 試驗焊條為結(jié)422（E4303）、直徑4mm，結(jié)507（E5015）、直徑4mm，結(jié)607（E6015-D）直徑4mm及自制焊條，采取不同烘干溫度烘干。3 擴散氫測定儀、硅整流焊機、水冷紫銅夾具、焊條自動焊小車、電焊條烘干箱、電流表、電壓表、秒表、電吹風(fēng)等。4 酒精、丙酮、天平（感量0.1g）、氣壓表、溫濕度計等。² 焊條配方表1 焊條藥皮成分配方表 焊條編號藥粉(g)12345錳鐵7839953赤鐵礦102花崗石108淀粉121金紅石60鈦白粉514鈦鐵礦還原鈦鐵礦53大理石42105431菱苦土21

10、長石2410云母2711白泥368螢石1549石英94鈦鐵127硅鐵512堿面1纖維素2常用的藥皮材料性能、作用簡介如下：（1）金紅石（TiO2），呈暗紅或褐紅色，比重為4.264.3，熔點為1825。人造金紅石利用高鈦渣冶煉而成。成分TiO2SPFeOC進口天然金紅石960.030.030.5人造金紅石優(yōu)級品900.030.030.05一級品870.040.040.06二級品850.050.050.07金紅石具有穩(wěn)弧和造渣作用，可調(diào)整熔渣的熔點，粘度，表面張力和流動性，改善焊縫成型；減少飛濺和咬邊，有利于全位置施焊。因此，藥皮中加入大量金紅石的焊條具有良好的焊接工藝性能,但是價格較貴。（2)

11、鈦白粉,化工產(chǎn)品，TiO297，主要起造渣和增加涂料的塑性作用，具有穩(wěn)弧和改善熔渣的流動性，加入量較多時，易使焊條施焊時發(fā)紅，增大飛濺，價格較貴。（3）大理石（CaCO3），比重為2.62.9，焊條用大理右含CaCO295，主要起造氣與造渣作用。大理石分解產(chǎn)生的CaO是堿性氧化物，能提高熔渣的堿度，增強脫硫、脫磷的能力，提高焊縫金屬抗熱裂性能。大理石分解產(chǎn)生的CO2氣體，增強了電弧氣氛的氧化性，降低電弧氣氛中的氫分壓，有利于焊縫金屬中含氫量的減少。同時，可排除電弧區(qū)內(nèi)的空氣，防止氮氣的侵入。CaO增加熔渣的表面張力和熔渣與熔化金屬的界面張力，粗化熔滴影響熔滴的過渡形態(tài)。（4）菱苦土（MgCO3

12、），比重為2.93.1。焊條用菱苦土含MgCO385。680開始分解。主要起造渣與造氣作用，其次是穩(wěn)弧氧化作用。（5）長石，KAlSi303或Na，KAlSi3O8屬鋁硅酸鹽，比重為2.52.6。焊條用長石一般含SiO2：6373，A1203：1724，K2ONa2012，K2O8。主要起造渣作用。它能調(diào)節(jié)熔渣的物理性能和提高熔渣的酸度，有穩(wěn)弧，提高電弧電壓，細化熔滴，提高熔化系數(shù)的作用。（6）白泥、陶土、粘土、高嶺土，均為含結(jié)晶水的鋁硅酸鹽，含Al2O：41.2%、SiO2：48.0%、H2O：10.8%，比重為2.602.63。主要作用是提高藥皮的涂敷性能和造渣。由于含結(jié)晶水，使焊縫金屬增

13、氫。（7）云母，為層狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，含有K2O+Al2O3+SiO2+H20。主要作用是改善藥皮的涂敷性能和造渣，其次有助于提高電弧穩(wěn)定性。（8）螢石（CaF2），比重為3.18，熔點12701350。按（YB325-81）規(guī)定一級螢石CaF295%，二級螢石CaF290%，主要作用是造渣和改善熔渣的物理性能?？山档蛪A性熔渣的熔點、粘度和表面張力，增加熔渣的流動性?？蓽p少焊縫金屬中的含氫量，螢石有反電離作用，使電弧燃燒不穩(wěn)定，并產(chǎn)生有毒氣體（可溶性氟）等。（9）赤鐵礦（Fe20392%），主要作用是造渣，也是一種強氧化劑，可使金屬及合金元素激烈燒損。此外，可降低熔渣的熔點和表面張力，增加流動

14、性。（10）花崗石，鋁硅酸鹽，主要含有SiO2+Al203+K20+CaO，主要作用是造渣，改善涂敷性能，其次有穩(wěn)弧作用。（11）鈦鐵礦（FeTiO3），呈鐵黑起或鋼灰色，焊條用鈦鐵礦成分：TiO245%，F(xiàn)eO+Fe203。=50%，S0.05%、P0.05%、SiO25%，主要作用是造渣，井增加熔渣的氧化性。同時，有穩(wěn)弧和調(diào)整熔渣物理性能的作用。（12）還原鈦鐵礦，含TiO2：5358%，F(xiàn)e：3438%，F(xiàn)eO:58，其它氧化物14%，S0.04，P0.04%。由天然鈦鐵礦用碳或一氧化碳作還原劑，在1150左右焙燒而成。可以代替金紅石使用，不但可降低成本，還有利于提高質(zhì)量。（13）纖維素

15、(C6H1005)n，天然有機高分子化合物，主要作用是造氣，還可改善涂敷性能，提高藥皮強度，使之不易開裂，是電弧氣氛中氫的主要來源，可降低電弧氣氛的氧化性。（14）淀粉、糊精、木粉為炭氫化合物，主要作用是造氣和改善涂敷性能。（15）水玻璃，俗稱泡花堿，學(xué)名堿金屬硅酸鹽，化學(xué)組成式為：R2OnSi2（R2O代表堿金屬氧化物Na2O和K20）SiO2與R20之間的比值用模數(shù)表示： aSiO2與R20分子量的比值，鈉水玻璃Na2OSiO2·nH2O，a=1.032，鉀水玻璃K2OSiO2·nH20，a=1.562。水玻璃模數(shù)增大時，其粘結(jié)性增強。焊條用水玻璃模數(shù)一般為2.42.9

16、，比重一般在1.41.5之間。水玻璃加到藥皮中起粘結(jié)作用，當鉀、鈉水玻璃混合使用時，有穩(wěn)弧作用。五、實驗要求² 工藝性能實驗1焊接電弧的穩(wěn)定性。用同一焊機、同一規(guī)范和同一操作方法，通過斷弧長度，斷弧電壓及施焊過程中的滅弧次數(shù)的測定加以評定。（1）斷弧長度及斷弧電壓的測定：將焊條垂直裝夾在支架上，焊條下放一塊鋼板，焊條頭與鋼板間隙約為2mm，用碳棒引弧，待焊條熔化到一定弧長后，即自行斷弧。同時測得斷弧瞬間的電壓值。輕輕地去掉渣，測量焊肉頂部與焊條端的間距，即斷弧長度。同一種焊條需重復(fù)三次，取其平均值。斷弧長度越長（即斷弧電壓越大），說明該焊條的電弧穩(wěn)定性能好。（2）滅弧次數(shù)的測定（包括

17、喘息次數(shù)）：焊條與鋼板成70°傾角，直線運條，焊完整根焊條，記錄滅弧次數(shù)。滅弧次數(shù)越多，說明該焊條的電弧穩(wěn)定性越差。每兩次喘息折合一次滅弧。（3）再引弧性能測定：在鋼板上燒焊至焊條1/2處，然后斷弧，間隔一定時間（分別為1、2、37秒），在另一塊冷鋼板上，使焊條端頭與鋼板輕輕接觸，觀察再引弧情況。以上數(shù)據(jù)填入電弧穩(wěn)定性測定記錄表內(nèi)（表2、表3）表2 焊條電弧穩(wěn)定性測定記錄表焊條型號焊接規(guī)范斷弧長度及斷弧電壓測定滅弧、喘息次數(shù)測定空載電壓（V）焊接電流（A）引弧間隙(mm)斷弧長度(mm)平均斷弧長度(mm)斷弧電壓（V）平均斷弧電壓（V）滅弧次數(shù)喘息次數(shù)平均滅弧次數(shù)表3 再引弧試驗記

18、錄表焊條型號空載電壓（V）焊接電流（A）電弧電壓（V）再引弧間隔時間(s)123456789102評定脫渣性用規(guī)定的幾種焊條分別在冷鋼板上堆焊一道，施焊5秒后，用敲渣鋃頭在焊縫邊適力地敲一次，根據(jù)脫渣難易，確定脫渣容易、較容易、較難，是否有粘渣。填入焊條工藝性能評定記錄表（表4）。表4 焊條焊接操作工藝性能評定記錄表焊條型號空載電壓（V）焊接電流（A）評 定 項 目操作應(yīng)手焊縫成型脫渣性飛濺電弧吹力引弧偏吹接頭氣孔熔渣流動性3評定熔渣流動性、焊縫成型：通過上坡焊、下坡焊及寬焊波試驗進行評定。上、下坡焊在有10°傾斜位置的鋼板上，由上往下及由下往上進行堆焊、焊條與鋼板傾斜約80

19、6;，直線運條。在施焊過程中，觀察熔渣流動性，焊完打渣后，用肉眼或放大鏡觀察焊縫成型。寬焊波是在鋼板上堆焊兩層。第一層焊縫寬度為2025mm，第二層焊縫寬與第一層相當。焊完第一層后，試板冷到室溫后再焊第二層。在施焊過程中觀察熔渣流動性，焊完打渣后用肉眼或放大鏡觀察焊縫成型。焊縫成型可分波紋細致美觀、波紋較細、較粗和粗四種。4評定飛濺率將鋼板250×50×20（mm）放在厚5mm的紫銅板上，并用1mm厚的紫銅皮圍成高300mm的橢園屏壁，以便收集飛濺物，焊接規(guī)范要保持一致。在鋼板的側(cè)面進行平堆焊，焊完一根焊條。焊前稱出焊條重量，焊后收集飛濺物（熔渣和鐵珠總重量），并稱重，按下

20、式計算飛濺率。焊三根焊條，取其平均值。5焊條效率，金屬回收率和熔敷系數(shù)的測定（按GB3731-83進行）6平、立、仰焊操作工藝性能評定。（1） 電弧穩(wěn)定性和電弧吹力大小。（2） 熔渣和鐵水的流動性是否配合適宜，運條是否自如。（3） 焊縫是否平整美觀。7評定發(fā)塵量（按GB1225-76試驗方法規(guī)定進行）根據(jù)實驗時間的長短，可選做工藝性能中部分內(nèi)容，但不得少于兩種。評定項目：（1） 操作應(yīng)手：鐵水與熔渣流動性配合適宜，運棒自如，電弧穩(wěn)定性好。分好、較好、一般、差四個等級。（2） 焊縫成型：分波紋細致美觀、波紋較細、較粗、粗四個等級。（3） 脫渣性：分容易、較容易、較難（是否有粘渣）。（4） 飛濺：

21、分較小、較大。（5） 電弧吹力：注意觀察焊條藥皮套筒長短，適應(yīng)平、立、仰焊程度。（6） 偏吹：是否有偏吹，偏吹大小，注意焊條藥皮偏心程度。（7） 引?。悍秩菀?、較容易、較難。（8） 接頭：是否平滑過渡。（9） 氣孔：有沒有氣孔，是何種氣孔。熔渣流動性：分大、小、適中。（由熔渣表面張力大小、粘度大小和熔點高低決定的）。² 擴散氫實驗本實驗請參考附錄2的內(nèi)容。六、實驗報告1簡述配方設(shè)計的基本要求以及配方調(diào)整的一般規(guī)律。2給出所有的實驗數(shù)據(jù)，對于工藝性能實驗要進行結(jié)果分析，主要是對于焊條成分引起的結(jié)果變化分析。3在試驗報告上除給出擴散氫含量測定值外，還必須注明如下試驗條件：焊條型號、規(guī)格、

22、烘干條件、焊接電流、極性、焊接環(huán)境溫度及濕度。4實驗的總結(jié)：收獲、體會和出現(xiàn)的問題和解決辦法。七、說明1本實驗是一個綜合性開放實驗項目，請同學(xué)們在認真閱讀實驗任務(wù)書全部內(nèi)容和復(fù)習(xí)書上的有關(guān)知識后寫下詳細的實驗方案及步驟，在實驗指導(dǎo)老師批閱通過后方可進行本次實驗。2實驗方案在實驗進行前一周交給實驗指導(dǎo)老師批閱。3有關(guān)實驗中的設(shè)備等使用，請參考附件及設(shè)備使用說明書。實驗2： 焊接接頭金相分析 實驗學(xué)時：2實驗類型：（驗證、綜合、設(shè)計）實驗要求：（必修、選修）一實驗?zāi)康?能夠正確分辯低碳鋼、低合金鋼焊縫和熱影區(qū)組織2熟悉維氏硬度計的使用方法、掌握焊接接頭硬度試驗方法。 二實驗原理焊接過程中，焊接接頭

23、各部分經(jīng)受了不同熱循環(huán)的作用，因而組織也發(fā)生了不同的變化。對碳鋼的焊接接頭進行組織分析時，可把焊接熱影響區(qū)各部分所經(jīng)受的焊接熱循環(huán)對照FeC狀態(tài)圖來評價組織轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，如圖1所示。圖1 焊接熱影響區(qū)不同同溫度范圍與FeC狀態(tài)圖的關(guān)系a）焊接熱影響區(qū)各部分的組織分布 b）FeC狀態(tài)圖（低碳鋼部分） c）焊接熱循環(huán)曲線焊接金屬從熔融的液相狀態(tài)下（1500）凝固結(jié)晶直至冷卻到室溫，有兩類相變過程，第一類為凝固結(jié)晶轉(zhuǎn)變，發(fā)生于液相線與固相線之間的的溫度區(qū)，稱為一次結(jié)晶轉(zhuǎn)變。第二類轉(zhuǎn)變?yōu)槔鋮s中的轉(zhuǎn)變，稱二次結(jié)晶轉(zhuǎn)變，即重結(jié)晶轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變一般產(chǎn)生于奧氏體的過冷，發(fā)生在低于Ar的溫度，隨冷卻速度不同，可以

24、有珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變。在焊接條件下，這兩類轉(zhuǎn)變發(fā)生在連續(xù)冷卻過程中，焊接工藝因素對相變過程有制約作用；另一方面兩類轉(zhuǎn)變之間存在某種承襲關(guān)系，由于一次結(jié)晶轉(zhuǎn)變的結(jié)晶偏析將對二次結(jié)晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生相當大的影響。三實驗內(nèi)容1C試樣的六個區(qū)（試樣編號見表1）a.焊縫區(qū)：焊縫凝固后的組織主要特征之一是形成柱狀晶，其生長有明顯的方向性，與散熱最快的方向一致，即垂直于熔合線向焊縫中心發(fā)展。對于常用的焊接結(jié)構(gòu)鋼（如低碳鋼）從液態(tài)到固態(tài)的一次結(jié)晶形成柱狀晶奧氏體，然后進一步冷至室溫還要經(jīng)歷二次結(jié)晶過程，呈柱狀晶的奧氏體在冷卻過程中分解為鐵素體和珠光體。由于含碳量較低，有先共析鐵素體沿奧氏體晶界析出，把

25、原奧氏體的柱狀晶輪廓勾劃出來，也稱為柱狀鐵素體。柱狀鐵素體十分粗大，其間隙中為少量珠光體，往呈魏氏組織形態(tài)。b熔合區(qū)：即熔合線附近焊縫金屬到基體金屬的過渡部分，溫度處在固相線與液相線之間，金屬處于局部熔化狀態(tài)，晶粒十分粗大，化學(xué)成分和組織極不均勻，冷卻后的組織為過熱組織，呈典型的魏氏組織。上半部是焊縫組織為柱狀結(jié)晶的鐵素體和珠光體。下半部為熱影響區(qū)半溶化段，溫度最高，呈魏氏組織。該區(qū)對于焊接接頭的強度、塑性都有很大影響，往熔合線附近是裂紋和脆斷的發(fā)源地。c過熱區(qū)（粗晶粒區(qū)）：加熱溫度范圍TksTm（ Tks為晶粒開始急劇長大的溫度，Tm為熔點），當加熱至1100以上至熔點，尤其在1300以上，

26、奧氏體晶粒急劇粗化、焊后空冷條件下呈粗大的魏氏組織。塑性韌性降低，使接頭處易出現(xiàn)裂縫。d正火區(qū)（細晶區(qū)）：即相變重結(jié)晶區(qū)。加熱溫度范圍Ac3Tks之間，約為9001100，全部為奧氏體，空冷后得到均勻細小的鐵素體+珠光體組織，相當于熱處理中的正火組織，故又稱正火區(qū)。e部分相變區(qū)（不完全重結(jié)晶區(qū)）：加熱溫度Ac1Ac3，約750900，鋼被加熱到奧氏體加部分鐵素體區(qū)域，冷卻后的組織為細小鐵素體+珠光體+部分大塊未變化的鐵素體，晶粒大小不均勻。f母材：溫度在Ac1以下的區(qū)域，組織仍保持母材的原始組織：鐵素體+珠光體。2不同焊接方法過熱區(qū)金相組織比較（G試樣與H試樣比較）。3焊接方法相同、鋼板厚度相

27、同而焊接規(guī)范不同時過熱區(qū)金相組織比較（E試樣與G試樣比較）。4焊接規(guī)范相同，鋼板厚度相同，而材料不同（A3與16Mn）時過熱區(qū)金相組織比較。5焊接接頭硬度試驗。表1試樣編號板厚mm材料焊接規(guī)范焊接方法焊接電流A電弧電壓V焊速（cm/s）A256203393埋弧自動焊B1616Mn49042105埋弧自動焊C16A349042105埋弧自動焊D16A3150160222428手弧焊E6A3150160222450手弧焊F1616Mn150160222427手弧焊G6A3150160222424手弧焊H6A3氣焊四實驗方法指導(dǎo)1實驗材料及設(shè)備1）金相試樣若干（如表1所示）2）金相顯微鏡3）維氏硬度

28、計2實驗步驟1）用金相顯微鏡觀察試樣：先用低倍（80100倍）觀察整個焊接接頭組織變化的特點；再用較高放大倍數(shù)（500倍）觀察焊縫及熱影響區(qū)各部位顯微組織特征，并畫出下列各區(qū)組織簡圖。a）畫出C試樣的焊縫區(qū)、熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)、基本金屬金相組織簡圖。b）畫出試樣G（手弧焊）與試樣H（氣焊）過熱區(qū)金相組織簡圖。c）畫出試樣E與試樣G過熱區(qū)金相組織簡圖。d）畫出試樣B（16Mn）與試樣C（A3）的過熱區(qū)金相組織簡圖。2）焊接接頭硬度試驗采用國際焊接學(xué)會（IIW）確定的Hmax的標準試驗方法。在試樣的中央部分用直徑為4mm的低氫焊條手工堆焊100125mm長的焊道，電流170+1

29、0A，焊速150+10mm/min，焊前試板的溫度約1525，堆焊后放置之不理2小時，用機械方法在焊道中部與焊道垂直方向制取試樣，如圖2所示。圖2 最高硬度試驗標準試件硬度的位置如b）所示，測點相距0.5mm，至少要測10點。本實驗采用HV硬度（載荷5kg），畫出硬度分布曲線。五實驗報告要求1畫出金相組織簡圖，并對金相組織特征加以說明2畫出焊接接頭的硬度分布曲線3對實驗結(jié)果進行綜合分析4收獲、體會和問題。實驗3： 釬料潤濕性實驗 實驗學(xué)時：2實驗類型：（驗證、綜合、設(shè)計）實驗要求：（必修、選修）一實驗?zāi)康?掌握釬料的潤濕性試驗方法；2能根據(jù)釬料的填縫性試驗結(jié)果，分析釬料對釬焊金屬的潤濕能力。二

30、實驗設(shè)備及材料1箱式電爐2純鋁板 2×100×30 若干3釬料 AlSi 117 絲狀 直徑24釬劑 QF201 粉狀5鐵絲、鐵鉗、試樣墊板、砂紙等三實驗簡介1適用范圍釬料的潤濕性試驗是為檢驗釬料在釬焊金屬上的鋪展性及毛細填縫性而制定的試驗方法，它適用于各類軟、硬釬料的鋪展性及毛細填縫性的評定。2試樣將試板（純鋁板）用砂紙打磨干凈，要求表面光潔、平整。用細鐵絲綁扎試板，固定為“T”型接頭（角焊縫）。a)釬料、釬劑釬料用砂紙打磨，并用軟布擦拭干凈，剪切成約10小段，取4小段壘置于“T”型接頭試樣的一端；釬劑的用量必須覆蓋住釬料，其熔化后足夠填滿釬縫間隙。b)加熱裝置加熱裝置為

31、箱式電爐，爐堂中有一定的均溫區(qū)，試件應(yīng)用墊塊墊高，置于爐堂中心。四實驗步驟a)設(shè)定爐溫根據(jù)釬料的液相線溫度，加50，設(shè)定爐溫（58050630）。加熱爐堂。b)爐中釬焊達到設(shè)定溫度后，試件置于試樣墊板上，整體放進爐堂墊塊上。再次達到設(shè)定溫度后記時，約90秒后應(yīng)常觀察試樣上釬料情況，一旦熔化鋪展，就立即取出。c)試樣處理試樣連墊板一起出爐，出爐時應(yīng)避免抖動，平穩(wěn)放置于鐵臺上。待釬料完全凝固后，用水沖掉表面釬劑殘渣。冷卻后測量釬料的填縫長度。五實驗報告1)實驗名稱2)實驗?zāi)康?)實驗設(shè)備及材料4)實驗用母材、釬料、釬劑母 材釬 料釬 劑牌 號材 質(zhì)厚 度牌 號形 狀 規(guī) 格5)實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果試樣編

32、號釬料用量（克）設(shè)定爐溫（）保溫時間（秒）入爐時間（秒）出爐時間（秒）填縫長度（）6)結(jié)果分析和討論附錄1：GB5117-85碳鋼焊條中碳鋼焊條的簡要說明（參 考 件）本附錄作為碳鋼焊條標準中有關(guān)藥皮類型的解釋，并為用戶選擇焊條提供參考。A1 E4301、E5001型焊條 這兩類焊條為鈦鐵礦型。藥皮中含鈦鐵礦大于或等于30，浴渣流動性良好，電弧稍強，熔深較深，渣覆蓋良好，脫渣容易，飛濺一般，焊波整齊。這種藥皮類之可變幅度較大，可配制出具有不同工藝性能特點的焊條。這類焊條適用于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接，主要焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A2 E4303、E5003型焊條這兩類焊條為鈦鈣

33、型。藥皮中含30以上的氧化鈦和20以下的鈣或鎂的碳酸鹽礦。熔渣流動性良好，脫渣容易，電弧穩(wěn)定，熔深適中，飛濺少，焊波整齊。這類焊條適用于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接，主要焊接較為重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)，A3 E4323型焊條該焊條為鐵粉鈦鈣型。熔敷效率高，適用于平焊，平角焊，藥皮類型及工藝性能與E4303基本相似，焊接電流與E4303一樣。這類焊條主要焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A4 E4310型焊條該焊條為高纖維素鈉型。藥皮中約含30左右的纖維素及其它材料，如氧化鈦、錳鐵及鈉水玻璃等。焊接時有機物在電弧區(qū)分解產(chǎn)主大量的氣體，保護熔敷金屬。電弧吹力大，熔深較深，熔化速度快，熔渣少，脫渣容易，

34、飛濺一般，通常限制采用大電流焊接。這類焊條適用于全位置焊接，焊接電流為直流反接，主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)，如管道的焊接等，也可用于打底焊接。A5 E4311、E5011型焊條這兩類焊條為高纖維素鉀型。藥皮在與E4310型焊條藥皮相似的基礎(chǔ)上添加了少量的鈣與鉀的化合物，電弧穩(wěn)定。焊接電流為交流或直流反接。當采用直流反接焊接時，熔深淺，其它工藝性能與E4310相似，適用于全位置焊接。這類焊條主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A6 E4312型焊條這焊條為高鈦鈉型，藥皮中含氧化鈦約30左右，還含有少量的纖維素、錳鐵、硅酸鹽及鈉水玻璃等，電弧穩(wěn)定，再引弧容易，熔深較淺，碴覆蓋良好，脫渣容易，焊波整齊，適用于全

35、位置焊接，焊接電流為交流或直流正接，但熔敷金屬塑性及抗裂性能較差，這類焊條主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)，薄板結(jié)構(gòu)，也可用于蓋面焊。A7 E4313型焊條該焊條為高鈦鉀型，藥皮在與E4312型焊條藥皮相似的基礎(chǔ)上采用鉀水玻璃作粘結(jié)劑，電弧比E4312穩(wěn)定，工藝性能、焊縫成型比E4312好。這類焊條適用于全位置焊接，焊接電流為交流或直流正、反接，主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)，薄板結(jié)構(gòu)，也可用于蓋面焊。A8 E5014型焊條該焊條為鐵粉鈦型。藥皮在與E4313型焊條藥皮相似的基礎(chǔ)上添加了鐵粉，熔敷效率較高，適用于全位置焊接，焊縫表面光滑。焊波整齊，脫渣性很好，角焊縫略凸，焊接電流為交流或直流正、反接。這類焊

36、條主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A9 E4324、E5024型焊條這兩類焊條為鐵粉鈦型。藥皮與E5014相似，鐵粉量比E5014多，藥皮比E5014厚，熔敷效率高，適宜平焊和平角焊，飛濺少，熔深淺，焊縫表面光滑，焊接電流為交流或直流正、反接。這類焊條主要焊接一般的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A10 E4320型焊接該焊條為氧化鐵型。藥皮中含有多量的氧化鐵及較多的錳鐵脫氧劑，電弧吹力大，熔深較深，電弧穩(wěn)定，再引弧容易，熔化速度快，渣覆蓋好）脫渣性好，焊縫致密，略帶凹度，飛濺稍大。這類焊條不宜焊薄板，而適用于焊接平焊及平角焊，焊接電流為交流或直流正接，主要焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A11 E4322型焊條該焊條為氧化鐵型

37、。藥皮及工藝性能基本與E4320相似，但焊縫較凸，不均勻，這類焊條適用于高速焊，單道焊，焊接電流為交流與直流正、反接，主要焊接低碳鋼的薄板結(jié)構(gòu)。A12 E4327、E5027型焊條這兩類焊條為鐵粉氧化鐵型。藥皮在與E4320型焊條藥皮基本相似的基礎(chǔ)上添加了大量的鐵粉，熔敷效率浪高，電弧吹力大，焊縫表面光滑，飛濺少，脫渣好，焊縫稍凸。這類焊條適用于平焊、平角焊，焊接電流為交流或直流正接，可采用大電流焊接，主要焊接較重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)。A13 E4315、E5015型焊條這兩類焊條為低氫鈉型。藥皮主要組成物是碳酸鹽礦和螢石，堿度較高。熔渣流動性好，焊接工藝性能一般，焊波較粗，角焊縫略凸，熔深適中，脫

38、渣性較好，焊接時要求焊條干燥，并采用短弧焊。這類焊條可全位置焊接，焊接電流為直流反接。這類焊條的熔敷金屬具有良好的抗裂性和機械性能，主要焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)，也可焊接與焊條強度相當?shù)牡秃辖痄摻Y(jié)構(gòu)。A14 E4316、E5016型焊條這兩類焊條為低氫鉀型。藥皮在與E4315和E5015型焊條藥皮基本相似的基礎(chǔ)上添加了穩(wěn)弧劑，如鉀水玻璃等，電弧穩(wěn)定，工藝性能、焊接位置與E4315和E5015型焊條相似，焊接電流為交流或直流反接。這類焊條的熔敷金屬具有良好的抗裂性能和機械性能，主要焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)，也可焊接與焊條強度相當?shù)牡秃辖痄摻Y(jié)構(gòu)。A15 E5018型焊條該焊條為鐵粉低氫型。藥皮在與E501

39、5和E5016型焊條藥皮基本相似的基礎(chǔ)上添加了約2540的鐵粉，藥皮較厚，焊接電流為交流或直流反接，焊接時應(yīng)采用短弧，這類焊條適用于全位置焊接，但角焊縫較凸，焊縫表面平滑，飛濺較少，熔深適中，熔敷效率較高，主要焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)，也可焊接與焊條強度相當?shù)牡秃辖痄摻Y(jié)構(gòu)。A16 E5048型焊條該焊條為鐵粉低氫型。具有良好的向下立焊性能。其它方面與E5018型焊條一樣。A17 E4328、E5028型焊條這兩類焊條為鐵粉低氫型。藥皮與E5016型焊條相似，而且添加了大量的鐵粉，藥皮很厚，熔敷效率很高，只適用于平焊、平角焊，焊接電流為交流或直流反接。這類焊條主要焊接重要的低碳鋼結(jié)構(gòu)，也可焊接與焊條

40、強度相當?shù)牡秃辖痄摻Y(jié)構(gòu)。附錄2：GB3965-83 電焊條熔敷余屬中擴散氫含量的測定方法本標準適用于手工電弧焊藥皮焊條（以下簡稱焊條）熔敷金屬中擴散氫含量的測定。1 試驗原理被試驗的焊條在試樣上熔敷一條單道焊縫后，迅速冷卻，置于45甘油介質(zhì)中48h，從收集器上讀出擴散氫體積，最后換算成標準狀態(tài)下每100g熔敷金屬中擴散氫含量（ml）。2試驗裝置2.1焊接夾具用紫銅制成。焊接時夾具應(yīng)通水冷卻并保證夾具與試樣能緊密接觸。2.2測定裝置測定裝置如圖所示，在使用前應(yīng)在甘油浴的不同部位進行溫度測量。測量誤差為45±1。也可以使用其它形式的測定裝置，但須保證如下要求：a收集液為甘油；b在收集過程中，甘油必須恒溫在45±1。2.3收集器收集器的刻度為0.02ml