最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件

15機(jī)械基礎(chǔ)215機(jī)械基礎(chǔ)21第五節(jié)黑色金屬材料黑色金屬材料:是指鐵碳合金材料，即鋼和鑄鐵。鋼是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金，按其化學(xué)成分和性能不同，可分為碳素鋼和合金鋼兩大類；鑄鐵是指含碳量大于2.11%的鐵碳合金，按其碳在生鐵中存在的形態(tài)不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等。一、碳素鋼碳素鋼（簡稱碳鋼）除了鐵和碳外，還含有少量的硫、磷、錳、硅等雜質(zhì).1、雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響⑴硫硫是煉鋼時由原料進(jìn)入鋼中的，它是一種有害元素，必須嚴(yán)格控制。因?yàn)樗芘c鐵形成共晶體（FeS—Fe），熔點(diǎn)985℃。當(dāng)把鋼加熱至1000～1200℃進(jìn)行熱加工時，由于該共晶體已經(jīng)熔化，結(jié)果導(dǎo)致鋼在熱狀態(tài)下脆斷，這一現(xiàn)象稱為熱脆性。第五節(jié)黑色金屬材料2最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件3最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件4最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件5最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件6最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件7最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件8二、合金鋼合金鋼:是在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，在鋼中有意加入一定量的一種或幾種合金元素，從而具有某種特定性能的鋼。加入鋼中的合金元素常見的有：Si、Mn、W、Mo、Ti、Nb、B、Cu、Al、Co、V、Cr、Ni、及Re（稀土元素）等。加入各種合金元素的作用是：1）提高鋼的機(jī)械性能，如強(qiáng)度、硬度、韌性等；2）改善鋼的熱處理工藝性能，如提高淬透性、減少淬火變形等；3）獲得某些特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、耐熱等性能。1.合金鋼的分類⑴按用途分類①合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造重要的機(jī)械零件和工程構(gòu)件；②合金工具鋼：用于制造重要的刃具、量具和模具；③特殊性能鋼：具有特殊的物理性能和化學(xué)性能的鋼。⑵按合金元素含量分類①低合金鋼：合金元素總含量小于5%。②中合金鋼：合金元素總含量5~10%。③高合金鋼：合金元素總含量大于10%。二、合金鋼92、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼分:低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼）、彈簧鋼、滾動軸承鋼等幾種。牌號:兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字。其中前兩位數(shù)字表示鋼中平均含量的萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中所含的合金元素，而后面的數(shù)字表示合金元素平均含量的百分?jǐn)?shù)。例如，40Ｃr表示平均含碳量為0.4％、含鉻量小于1.5%；60Ｓi2Mn表示平均含碳量為0.6%，含硅量為2.0%，含錳量小于1.5%。注:當(dāng)合金元素的平均含量小于1.5%時，只標(biāo)明元素，而不標(biāo)出含量，但滾動軸承鋼例外.當(dāng)合金元素的平均含量為1.50~2.49%、2.50~3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……時，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。

高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。

特級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。2、合金結(jié)構(gòu)鋼10

⑴低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（又稱普通低合金結(jié)構(gòu)鋼）:是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量（不大于3%）合金元素而形成的鋼。含碳量:較低（C＜0.2％），主加元素為錳，起固溶強(qiáng)化作用.性能:較高的強(qiáng)度、韌性及良好的焊接性能、耐蝕性等特性。應(yīng)用:橋梁、車輛、船舶、壓力容器、建筑鋼筋等。牌號:表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，Q345鋼-表示屈服強(qiáng)度≥345Mpa的低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的低合金結(jié)構(gòu)鋼有Q295、Q345、Q390等。⑴低合金結(jié)構(gòu)鋼11

⑵合金滲碳鋼

合金滲碳鋼:經(jīng)滲碳淬火、低溫回火后使用的鋼。

性能:表硬心韌.

成分:低碳(0.1~0.20%C),加Cr、Mn、Ni、B等元素.

滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火+低溫回火.

用途:低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。⑵合金滲碳鋼12⑶合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼:調(diào)質(zhì)處理后具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能的合金鋼。成分:中碳(0.25~0.5%C)，

①提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒：Ti、V④防止第二類回火脆性：W、Mo調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工組織：S回常用鋼號及用途:常用鋼號:40Cr、40CrNi。用途:制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的40CrNiM等.回火索氏體圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸⑶合金調(diào)質(zhì)鋼回火索氏體圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸13⑷合金彈簧鋼合金彈簧鋼:制造各種彈簧或減振元件的專用合金結(jié)構(gòu)鋼。性能:高的屈服強(qiáng)度，足夠的韌性成分:中高碳.碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒：V熱處理及組織特點(diǎn):⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理（250~300℃）。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火.用于>φ10mm大截面彈簧.使用狀態(tài)下的組織：T回常用鋼號及用途:常用鋼號:65Mn、60Si2Mn用途:制造較大截面彈簧。如火車、汽車和拖拉機(jī)的板彈簧和螺旋彈簧等。⑷合金彈簧鋼14熱卷大彈簧彈簧絲汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲汽車板簧大型熱卷彈簧15⑸滾動軸承鋼

滾動軸承鋼:制造軸承套和滾動體專用鋼種

性能:高的硬度、耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。

成分:高碳(0.95~1.1%C)，主加Cr①Cr、Mn、Si：提高淬透性②Cr還提高耐磨性和耐蝕性當(dāng)>1.65%Cr時，因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。

熱處理和組織特點(diǎn):滾動軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：預(yù)備熱處理：球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火⑵組織：M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）

常用鋼號及用途:應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。無鉻軸承：GSiMnMoVRE這類鋼還可用于制造模具、量具等。⑸滾動軸承鋼16滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承17三、鑄鐵鑄鐵:含碳量大于2.11%并含有較多Si、Mn、S、P等雜質(zhì)的鐵碳合金，稱為鑄鐵。工業(yè)上常用的鑄鐵含碳量一般在2.5～4.0%的范圍內(nèi)。鑄鐵優(yōu)點(diǎn):優(yōu)良的鑄造性，良好的切削加工性、耐磨性和減振性以及低的缺口敏感性；鑄鐵熔煉工藝及設(shè)備簡單、成本低廉，經(jīng)合金化后具有良好的耐熱性和耐蝕性。鑄鐵缺點(diǎn):塑性、韌性較差，強(qiáng)度也較低，只能用鑄造工藝方法成型零件，而不能用壓力加工方法成型零件。鑄鐵的分類按碳在鑄鐵的存在形式：白口鑄鐵：碳主要以滲碳體形式存在，性能硬而脆。斷口呈銀白色，很少使用。灰口鑄鐵：碳主要以石墨形式存在，斷口呈暗灰色，應(yīng)用廣。麻口鑄鐵：碳一部分以石墨形式存在，另一部分以滲碳體形式存在?；铱阼T鐵按石墨的形狀：灰鑄鐵：石墨呈片狀;球墨鑄鐵：石墨呈球狀;可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀;蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀.三、鑄鐵181.灰口鑄鐵:鑄鐵中的碳幾乎全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈暗灰色，故稱為灰口鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。(1)化學(xué)成分、組織和性能1)化學(xué)成分:Wc=2.7~3.6%;WSi=1~2.5%2)組織:灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵1.灰口鑄鐵:鑄鐵中的碳幾乎全部或大部分以片狀石墨形193)灰鑄鐵的性能A.力學(xué)性能灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)比相應(yīng)基體的鋼低（30-50%)?？箟簭?qiáng)度、硬度與相同基體的鋼相似。B.其它性能a.鑄造性能好。由于鑄鐵硅含量高，成分接近于共晶。b.減摩性好。由于石墨本身有潤滑作用。c.減振性好。由于石墨可以吸收振動能量。d.切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。e.缺口敏感性低3)灰鑄鐵的性能20(2)孕育處理常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣(2)孕育處理孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣21

(3)灰鑄鐵的牌號和應(yīng)用灰口鑄鐵的牌號以“HT+數(shù)字”表示，其中漢語拼音字母表示灰口鑄鐵，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。例如，HT200即表示最低抗拉強(qiáng)度為200Mpa的灰口鑄鐵.HT100,HT150,HT200,HT300,HT350。制造承受壓力和震動的零件，如機(jī)床、床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)變速箱體(3)灰鑄鐵的牌號和應(yīng)用大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-22(4)灰鑄鐵的熱處理熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)。灰鑄鐵強(qiáng)度只有碳鋼的30~50%，熱處理強(qiáng)化效果不大?；诣T鐵常用的熱處理有：①去應(yīng)力退火(時效處理)：人工時效，加熱溫度500~560℃隨爐緩冷。自然時效大型鑄件②消除白口組織的軟化退火加熱溫度800~900℃，隨爐緩冷到500~400℃出爐空冷。③表面淬火(4)灰鑄鐵的熱處理232.可鍛鑄鐵:可鍛鑄鐵（又稱瑪鋼）是將白口鑄鐵經(jīng)退火處理，使鑄鐵中Fe3C發(fā)生分解，而形成團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。(1)可鍛鑄鐵的化學(xué)成分和組織1)化學(xué)成分生產(chǎn)過程：第一步：澆注成白口鑄鐵件第二步：進(jìn)行長時間可鍛化退火化學(xué)成分：Wc=2.2~2.8%;WSi=1~1.8%2)可鍛鑄鐵的組織組織：基體（F、P）＋團(tuán)絮狀G.鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。2.可鍛鑄鐵:可鍛鑄鐵（又稱瑪鋼）是將白口鑄鐵經(jīng)退火24(2)可鍛鑄鐵的牌號、性能及其應(yīng)用性能：強(qiáng)度為相同基體鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼，比灰鑄鐵的力學(xué)性能好。名為可鍛，實(shí)不可鍛牌號：以“KT+數(shù)字+數(shù)字”表示，其中KT表示可鍛鑄鐵，前組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，后組數(shù)字表示最小延伸率。例如，KT350-10表示最低抗拉強(qiáng)度為350Mpa，最小延伸率為10%的可鍛鑄鐵。常用牌號:KTH330-08,KTH350-10,KTZ450-06用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等可鍛鑄鐵管件(2)可鍛鑄鐵的牌號、性能及其應(yīng)用可鍛鑄鐵管件253.球墨鑄鐵:球墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中，加入一定量的球化劑（鎂、稀土鎂合金等）和孕育劑（硅鐵），使石墨呈球狀分布的鑄鐵。由于石墨呈球狀，對基體的割裂作用更小，因而強(qiáng)度、塑性和韌性都高于灰口鑄鐵和可鍛鑄鐵。(1)球鐵的化學(xué)成分、組織、性能1)化學(xué)成分：Wc=3.6~4.0%;WSi=2~3.2%.2)球墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+球狀G鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

3.球墨鑄鐵:球墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中，加入一定量26(2)球墨鑄鐵的性能與熱處理力學(xué)性能：強(qiáng)度是相同基體鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比(0.2/b)高,約為0.7~0.8,而鋼一般只0.3~0.5，比其它鑄鐵的強(qiáng)度、塑性、韌性都高，也具有其它鑄鐵的優(yōu)良性能，如鑄造性能、切削加工性等。球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理強(qiáng)化。熱處理有退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等。

(3)球墨鑄鐵的牌號和應(yīng)用球墨鑄鐵的牌號以“QT+數(shù)字+數(shù)字”表示，其中QT表示球墨鑄鐵，前組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，后組數(shù)字表示最小延伸率。如QT600-2表示最低抗拉強(qiáng)度為600Mpa，最小延伸率為2%的球墨鑄鐵。常用牌號:QT400-18,QT450-10,QT600-3應(yīng)用:承受震動、載荷大的零件，如曲軸、傳動齒輪等。以鋼代鐵，以鑄代鍛(2)球墨鑄鐵的性能與熱處理27核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸28思考題:1-5、什么是鐵素體、奧氏體、珠光體、滲碳體及萊氏體？并說明它們的符號、組織及性能的特點(diǎn)。1-6、默繪Fe-Fe3C狀態(tài)圖，指出圖中主要點(diǎn)、線表示的意義，并說明各相區(qū)內(nèi)的組織名稱。1-7、分析含碳量分別為0.45％、0.77％、1.2％鐵碳合金從液態(tài)緩冷到室溫的結(jié)晶過程和室溫組織。1-8、什么叫熱處理？熱處理的目的是什么？熱處理有哪些基本類型？1-9、什么是鋼的退火？退火的目的是什么？1-10、什么是鋼的淬火？淬火的目的是什么？1-11、什么是鋼的回火？為什么鋼淬火后一般要進(jìn)行回火處理？1-12、鑄鋼齒輪毛坯為什么先進(jìn)行退火后再進(jìn)行切削加工？又為什么切削加工成型后再進(jìn)行淬火及回火才能使用？1-13、碳素鋼中常存的雜質(zhì)有哪些？對鋼的機(jī)械性能有何影響？1-14、碳素鋼如何根據(jù)化學(xué)成分、用途、冶金質(zhì)量分類？1-15、指出下列各種碳素鋼的類別、大致含碳量、冶金質(zhì)量及應(yīng)用舉例：Q235A、45、80、T10、T12A1-16、什么是合金鋼？合金鋼比碳素鋼有哪些優(yōu)越的性能？1-17、合金滲碳鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分和性能上有何區(qū)別？1-18、什么是鑄鐵？鑄鐵一般分為哪幾種？1-19、什么是灰口鑄鐵？灰口鑄鐵哪些性能優(yōu)于鋼？1-20、什么是球墨鑄鐵？球墨鑄鐵的性能為什么優(yōu)于灰口鑄鐵？1-21、金屬材料的機(jī)械性能有哪些？思考題:29第二章金屬的焊接一、概述

焊接:是通過局部加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使分離的工件牢固地連接在一起的一種加工方法。焊接的分類:1.熔化焊：利用局部加熱將兩工件的結(jié)合處加熱到熔化狀態(tài)，并形成共同熔池，一般還加填充金屬，凝固后就形成牢固的焊接接頭的方法。熔化焊：氣焊、電弧焊（包括手工電弧焊、埋弧自動焊、）、電渣焊、等離子弧焊、氣電焊（二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氬弧焊）及激光焊等。2.壓力焊：利用加壓力（或同時加熱）使兩工件接合面緊密接觸并產(chǎn)生一定塑性變形，使它們的原子組成新的結(jié)晶，形成焊接接頭的方法。壓力焊：鍛焊、電阻焊（包括對焊、點(diǎn)焊、滾焊）、氣壓焊、超聲波焊等。3.釬焊：對被焊工件和作為填充金屬的釬料進(jìn)行加熱，工件金屬不熔化，待熔點(diǎn)低的釬料被熔化后滲透到工件接頭之間，與固態(tài)的被焊金屬相互溶解和擴(kuò)散，釬料凝固后將兩工件焊接在一起的方法。釬焊：烙鐵釬焊、火焰釬焊、電接觸釬焊、高頻釬焊等。第二章金屬的焊接30焊接優(yōu)點(diǎn)：能減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省金屬、節(jié)約工時、生產(chǎn)率高；便于自動化、機(jī)械化；接頭致密性好等焊接缺點(diǎn):焊接是局部加熱的過程，冶金過程是復(fù)雜的，容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力、變形和其它缺陷。焊接應(yīng)用:占鋼總產(chǎn)量60%左右的鋼材是經(jīng)各種形式的焊接而后投入使用的，例如：高爐爐殼、機(jī)車、車輛、汽車、船舶、飛機(jī)、鍋爐、高壓容器、大型建筑結(jié)構(gòu)等等都需要進(jìn)行焊接。焊接優(yōu)點(diǎn)：能減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省金屬、節(jié)約工時、生產(chǎn)率31二、手工電弧焊電弧焊:是利用電弧放電時產(chǎn)生的熱量來熔化焊條和工件，從而獲得牢固焊接接頭的方法。1.焊接電弧焊接電弧:是在電極與工件間的氣體介質(zhì)中強(qiáng)烈持久的放電現(xiàn)象。電極可以是碳棒、鎢極或焊條，一般手工電弧焊都使用焊條。(1)電弧的產(chǎn)生焊接時，先將焊條與工件瞬時接觸，由于短路產(chǎn)生高溫，使接觸處金屬迅速熔化并產(chǎn)生金屬蒸氣，同時，將附近的空氣強(qiáng)烈加熱，當(dāng)焊條迅速提起02～4mm時，焊條與工件（兩極）間充滿了高溫的、易電離的金屬蒸氣。由于質(zhì)點(diǎn)的熱碰撞及焊接電壓的作用，陰極表面發(fā)射出電子并撞擊氣體分子，使氣體分子成為正離子、負(fù)離子及自由電子，正離子奔向陰極，負(fù)離子及電子奔向陽極，并分別撞擊兩極，產(chǎn)生高溫，使氣體介質(zhì)進(jìn)一步電離，從而在兩極間產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，即電弧。二、手工電弧焊32(2)焊接電弧的組成及熱量分布焊接電弧是由陰極區(qū)、弧柱和陽極區(qū)三部分組成.

1)陰極區(qū)：是放射出大量電子的部分。要消耗一定的能量，產(chǎn)生熱量較少，約占電弧總熱量的38%，陰極區(qū)（鋼材）溫度可達(dá)2400K。

2)陽極區(qū)：受電子撞擊和吸入電子的部分。獲得很大能量，放出熱量較多，約占電弧總熱量的42%，陽極區(qū)（鋼材）溫度可達(dá)2600K。

3)弧柱：指兩極之間氣體空間區(qū)，溫度最高可達(dá)5000～8000K，熱量約占20%。

直流電源兩種不同的接法：正接和反接。焊件接正（+）極，焊條接負(fù)（-）極，稱為正接或正接法。正接時，熱量大部分集中焊件上，可加速焊件熔化，有較大熔深，這種接法應(yīng)用得最多。反接法常用于薄板焊件、鑄鐵、有色金屬。當(dāng)進(jìn)行交流電焊接時，由于電流方向交替變化、兩極溫度大致相等，不存在正接、反接的問題。

(2)焊接電弧的組成及熱量分布33焊接電弧的組成電弧靜特性曲線電弧電壓與焊接電流之間的關(guān)系叫電弧靜特性。

焊接電弧的組成電弧靜特性曲線電弧電壓與焊接電流之間的關(guān)系342.手工電弧焊接設(shè)備(1)電弧焊設(shè)備必須滿足下列要求：1)有適當(dāng)?shù)目蛰d電壓為了保證引弧，目前一般直流電弧焊機(jī)的空載電壓為55~90V，交流電焊機(jī)為60~80V。2)有陡降的外特性在引弧時電源能供給較高的電壓和較小的電流，當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時，電流增大，適應(yīng)電弧靜特性特點(diǎn)，電壓急劇降低。當(dāng)焊條與焊件短路時，短路電流不應(yīng)超過工作電流1.5倍。在手工焊時，焊工手的抖動，或工件表面不平整，弧長免不了有一些變化，此時，要求焊接電流變化要小。因此，必須具有陡降外特性的電源，才能滿足這些要求.3)有良好的調(diào)節(jié)特性焊接電流可根據(jù)不同材料的厚度和性質(zhì)，選用所需要的電流。4)設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、牢固和便于維修。

2.手工電弧焊接設(shè)備35(2)手工電弧焊機(jī)分類:直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)二類。交流電焊機(jī)實(shí)際上是符合焊接要求的一種特殊降壓變壓器。焊接空載電壓為60～80V，工作電壓為20～30V，短路時焊接電壓會自動降低，趨近于零，使短路電流不致過大，電流調(diào)節(jié)范圍可從幾十安到幾百安。直流電焊機(jī)有二種，一種是焊接發(fā)電機(jī)，另一種是焊接整流器。直流焊接發(fā)電機(jī)是由交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)所組成的特殊型式發(fā)電設(shè)備.整流弧焊機(jī)

AX-320型直流電焊機(jī)(2)手工電弧焊機(jī)分類:直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)二類。36(3)特點(diǎn):交流弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、使用可靠，同時維修方便，是最常用的手工電弧焊設(shè)備，但電弧穩(wěn)定性較直流弧焊機(jī)差，當(dāng)使用低氫型焊條或等離子弧切割時，則必須用直流弧焊機(jī)。但直流弧焊機(jī)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪音大、成本高及維修較困難等缺點(diǎn)。整流弧焊機(jī)，是一種將交流電變?yōu)橹绷麟姷幕『冈O(shè)備，它與直流弧焊機(jī)相比，具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、噪音小、制造維修方便等優(yōu)點(diǎn)。有代替部分直流弧焊機(jī)的趨勢。(3)特點(diǎn):交流弧焊機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低、373.焊條手工電弧焊焊條是由焊條芯和藥皮（涂料）兩部分組成。焊條前端藥皮有45°左右的倒角，便于引弧。尾部有一段裸焊芯，占焊條總長1/16，便于焊鉗夾持，并有利于導(dǎo)電。(1)焊條芯:焊條芯起導(dǎo)電和填充焊縫金屬作用。焊條芯（焊絲）的含碳量較低（一般≤0.1%），雜質(zhì)較少，是經(jīng)過特殊冶煉而成的。其化學(xué)成分應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB1300-77《焊接用鋼絲》的要求。常用的焊條芯牌號有：焊08（H08）,用于一般焊接結(jié)構(gòu);焊08A（H08A）,用于重要焊接結(jié)構(gòu);焊08MnA(H08MnA)用于埋弧自動焊鋼絲.焊接合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼等焊條，則應(yīng)采用相應(yīng)的焊條芯材料。(2)藥皮:藥皮則用以保證焊接順利進(jìn)行并得到質(zhì)量良好的焊縫金屬。主要作用是：1)提高燃弧的穩(wěn)定性（加入穩(wěn)弧劑）。2)防止空氣對熔融金屬的有害作用（加入造氣劑、造渣劑）。3)保證焊縫金屬的脫氧，加入合金元素，使焊縫金屬有合乎要求的化學(xué)成分和機(jī)械性能（加入脫氧劑、合金劑）。3.焊條38藥皮原料的種類、名稱及其作用原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧劑碳酸鉀，碳酸鈉，長石，大理石，鈦白粉，鈉水玻璃，鉀水玻璃改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性脫氧劑錳鐵，硅鈦，鈦鐵，鋁鐵，石墨，木炭降低藥皮或熔渣的氧化性（先期脫氧）和脫除金屬中氧造渣劑大理石，螢石，菱苦土，長石，花崗石，黃土，鈦鐵礦，錳礦，赤鐵礦，鈦白粉，金紅石造成具有一定物理化學(xué)性能的熔渣，并可良好的改善焊縫成形造氣劑淀粉，木屑，釬維素，大理石進(jìn)一步加強(qiáng)對焊接區(qū)的保護(hù)合金劑錳鐵，硅鐵，鈦鐵，鉻鐵，鎢鐵，釩鐵，石墨使焊縫金屬獲得必要的合金成分粘結(jié)劑鉀水玻璃，鈉水玻璃將藥皮牢固地粘結(jié)在焊條鋼芯上稀渣劑螢石，長石，鈦鐵礦，鈦白粉，錳礦增加熔渣的流動性，降低熔渣的粘度藥皮原料的種類、名稱及其作用原料種類原料名稱作用穩(wěn)弧39(3)電焊條的型號及選用1)焊條的型號根據(jù)GB5117-85標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碳素鋼焊條型號的編制是以字母“E”加四位數(shù)字組成，即E××××?！癊”表示焊條，前兩位數(shù)字表示熔敷金屬的最低抗拉強(qiáng)度值。第三位數(shù)字表示焊接位置，以“0”“1”表示焊條適用于全方位焊接；“2”表示焊條適用于平焊及平角焊。第三位和第四位數(shù)字組合時，表示焊接電流種類和藥皮類型，“03”表示鈦鈣型藥皮，交直流兩用；“15”表示低氫型藥皮，只能用直流電源（反接法）焊接。例如E4315各部分含義如下所示：E—焊條43—熔敷金屬抗拉強(qiáng)度的最小值≥420Mpa,1—焊條的焊接位置為全方位焊接15—藥皮類型及電流種類為低氫鈉型藥皮直流反接(3)電焊條的型號及選用40按藥皮熔渣的性質(zhì)分為:酸性焊條和堿性焊條兩大類。藥皮熔渣中酸性氧化物比堿性氧化物多的稱為酸性焊條，反之則稱堿性焊條.例:E4301、E4303、E4322屬于酸性焊條：E5015、E5016則屬于堿性焊條。堿性焊條也稱低氫型焊條。

酸性焊條藥皮中對金屬中含氧化作用的FeO、TiO2、MnO等氧化性較強(qiáng)，致使藥皮中合金元素?zé)龘p較大，焊縫金屬中含氫及其它雜質(zhì)也較多，所以焊縫金屬的機(jī)械性能，特別是沖擊韌性與塑性較堿性焊條低。但酸性焊條由于碳的氧化，造成熔池沸騰，有利于已熔入熔池中的氣體逸出，所以對鐵銹、油脂、水分的敏感性不大。這類焊條應(yīng)用最廣泛，適用于一般低碳鋼及強(qiáng)度較低的低合金鋼的焊接。按藥皮熔渣的性質(zhì)分為:酸性焊條和堿性焊條兩大類。41堿性焊條特點(diǎn)：A.焊接時大理石分解成CaO和大量CO2作為保護(hù)氣體。與酸性焊條相比較，保護(hù)氣體中氫很少，而且藥皮中的螢石CaF2在高溫時分解并形成HF，進(jìn)一步去氫，焊縫中的氫很低，因此又稱低氫型焊條。B.CaO與錳鐵能很好的起脫硫作用。C.有較多的鐵合金，藥皮脫氧能力強(qiáng)，焊縫金屬的合金化效果較好。堿性焊條性能:由于堿性焊條脫氧、脫硫好，且焊縫金屬中氫又很低，所以抗裂縫性能較強(qiáng)。焊縫的機(jī)械性能好，特別是沖擊韌性較高。堿性焊條用途:主要用于重要結(jié)構(gòu)，如鍋爐壓力容器和合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。但堿性焊條藥皮中含有氟，氟有反電離作用，為了使電弧穩(wěn)定性燃燒，一般采用直流進(jìn)行焊接，只有在藥皮中加入較多穩(wěn)弧劑后，才適用于交直流電源兩用，同時對鐵銹、水分、油脂很敏感，易產(chǎn)生氣孔，焊件需徹底清理，焊條必須烘干。另外，氟在焊接中，生成有毒氣體，應(yīng)注意場地通風(fēng)。堿性焊條特點(diǎn)：A.焊接時大理石分解成CaO和大量CO42幾種常用碳綱焊條的國標(biāo)型號及用途型號舊牌號藥皮類型焊接電源主要用途焊接位置E4303結(jié)422鈦鈣型直流或交流焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)全方位焊接E4301結(jié)423鈦鐵礦型直流或交流焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)全方位焊接E4322結(jié)424氧化鐵型直流或交流焊接低碳鋼結(jié)構(gòu)平角焊E5015結(jié)507低氫鈉型直流反接焊接重要的低碳鋼或中碳鋼結(jié)構(gòu)全方位焊接E5016結(jié)506低氫鉀型直流或交流焊接重要的低碳鋼或中碳鋼結(jié)構(gòu)全方位焊接幾種常用碳綱焊條的國標(biāo)型號及用途舊牌號藥皮類型焊接電源主要432)電焊條的選用原則通常應(yīng)根據(jù)焊件的化學(xué)成分、機(jī)械性能、抗裂性、耐腐蝕性以及高溫性能等要求，選用相應(yīng)的焊條種類。再考慮焊接結(jié)構(gòu)形狀、受力情況、工作條件和焊接設(shè)備等方面來選用具體的型號與牌號。低碳鋼和低合金鋼焊件，一般要求母材與焊縫金屬等強(qiáng)度，因此可根據(jù)鋼材等級選用相應(yīng)焊條。(但應(yīng)注意，鋼材是按屈服強(qiáng)度（бs）定等級的。而結(jié)構(gòu)鋼焊條的等級是指抗拉強(qiáng)度（бb），切不可將鋼材的бs誤認(rèn)為是бb)。對同一等級的酸性焊條或堿性焊條的選用，應(yīng)考慮鋼板厚度、結(jié)構(gòu)形狀、負(fù)荷性質(zhì)和鋼材的抗裂性能而定。通常對要求性能好、抗裂能力強(qiáng)、低溫性能好的，應(yīng)選用堿性焊條。受力不復(fù)雜，母材質(zhì)量較好，選用酸性焊條。要求全位置焊接，應(yīng)選用鈦鈣型焊條。機(jī)械性能要求不高，焊件清潔有困難，可選用氧化鐵型類焊條。對特殊性能要求的鋼種，如耐熱鋼和不銹鋼等，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條，以保證焊縫金屬主要成分與母材相同。2)電焊條的選用原則444.手工電弧焊工藝(1)接頭型式及坡口由于焊件的結(jié)構(gòu)形狀、厚度及使用條件不同，常用的接頭型式有對接接頭，丁字接頭、角接接頭及搭接接頭.為了使焊縫根部能焊透，一般在焊件厚度大于3～6mm時，應(yīng)開坡口，坡口型式有V型、X型、K型、U型等。開坡口時要留鈍邊，以防止燒穿，并留一定間隙能使根部焊透。選擇坡口、間隙時主要考慮：保證焊透，坡口容易加工，節(jié)省焊條及焊后變形量小。4.手工電弧焊工藝45(2)焊縫的空間位置焊接時，按焊縫在空間的位置不同，可分為平焊、橫焊、立焊和仰焊。由于平焊操作容易，勞動強(qiáng)度小，熔滴容易過渡，熔渣覆蓋較好，焊縫質(zhì)量較高。因此，應(yīng)盡量采用平焊。(2)焊縫的空間位置46(3)焊接規(guī)范的選擇焊接規(guī)范是指焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的各個工藝參數(shù)的總稱。手工電弧焊焊接規(guī)范參數(shù)主要有：焊條直徑、焊接電流、焊接速度和電弧長度等。1)焊條直徑的選擇：取決于板厚、接頭型式、焊接位置等。焊件厚度≤4mm時，焊條直徑一般不超過焊件厚度，板厚愈大，可選較粗直徑的焊條。平焊時焊條直徑可大一些，仰焊、立焊、橫焊時焊條直徑一般不超過4mm。多層焊，第一層應(yīng)采用直徑不超過3.2～4mm焊條，以保證根部焊透。一般情況下，根據(jù)焊件厚度選定焊條直徑，如表2-3。根據(jù)焊件厚度選定焊條直徑焊件厚度，mm234～56～12>12焊條直徑，mm2.03.23.2～44～55～6(3)焊接規(guī)范的選擇根據(jù)焊件厚度選定焊條直徑234～5472)焊接電流：按焊條產(chǎn)品說明書推薦或參照下式選用I=Kd

式中K為系數(shù)，按下表選取。據(jù)焊條直徑選取系數(shù)K值

增大電流能提高生產(chǎn)率，增加熔深，適于焊厚板。但過大易造成咬邊，增加飛濺且藥皮易脫落，或焊條熔化過快，而基本金屬未完全熔化，造成未焊透。但電流過小也易造成夾渣及未焊透缺陷。仰焊、橫焊時電流比平焊應(yīng)小5～15%，立焊時應(yīng)更小一些。焊條直徑d，mm1.62～2.53.24～6系數(shù)K15～2520～3030～4040～60根據(jù)焊條直徑選取系數(shù)K值3)焊接速度和電弧長度：焊接速度和電弧長度一般根據(jù)焊縫尺寸和焊條特性掌握。電弧不宜過長，一般為2～4mm。2)焊接電流：按焊條產(chǎn)品說明書推薦或參照下式選用I=K48三、氣焊與氣割1.氣焊氣焊是利用氧氣和可燃?xì)怏w混合燃燒所產(chǎn)生的熱量將焊件和焊絲熔化而進(jìn)行的焊接方法。特點(diǎn):氣焊主要采用氧—乙炔火焰?；鹧鏈囟缺入娀囟鹊停a(chǎn)率低。不如電弧焊廣泛，但氣焊也有它的優(yōu)點(diǎn)，A.對焊件輸入熱量調(diào)節(jié)方便，熔池溫度、形狀及焊縫尺寸等容易控制；設(shè)備簡單；B.操作靈活方便；C.特別適合薄件（最小厚度：鋼0.5mm，紫銅1.5mm，鋁0.5mm，鉛1mm）及釬焊刀具和鑄鐵焊補(bǔ)等。(1)氧—乙炔焰氧—乙炔焰是由乙炔和氧混合后燃燒產(chǎn)生的火焰。有三種火焰；中性焰、碳化焰和氧化焰，如圖:

氣焊火焰種類與外形中性焰的溫度分布圖三、氣焊與氣割氣焊火焰種類與外形中性焰的溫度分布491)中性焰中性焰也叫正常焰，O2/C2H2比值為1～1.2?；鹧嬗裳嫘?，內(nèi)焰和外焰組成。中性焰的內(nèi)焰溫度可達(dá)3150℃，焊接時，常在內(nèi)焰區(qū)進(jìn)行，它的氣體成分是CO和H2，具有還原性，可保護(hù)熔池，防止熔化的金屬被空氣侵襲.中性焰是應(yīng)用最廣泛的一種火焰，常用于低、中碳鋼、不銹鋼、紫銅、鋁及鋁合金的焊接。2)氧化焰氧化焰O2/C2H2比值>1.2。焰芯變短，內(nèi)焰區(qū)消失，整個火焰長度變短,燃燒有力，火焰溫度最高可達(dá)3400℃左右，火焰具有氧化性，影響焊縫質(zhì)量，應(yīng)用較少。但焊接黃銅及鍍鋅鐵皮時，能使熔池表面形成一層氧化薄膜，以防止鋅的蒸發(fā)。3)碳化焰碳化焰O2/C2H2比值小于1。火焰較長，焰芯輪廓不清。乙炔過多時，產(chǎn)生黑煙。碳化焰最高溫度約3000℃，焊接時，會向熔池滲碳，常用于鑄鐵、高碳鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等。1)中性焰50(2)氣焊設(shè)備及工具氣焊設(shè)備及工具包括：氧氣瓶、減壓器、乙炔發(fā)生器、回火防止器、膠管及焊炬.氣焊設(shè)備示意圖⑴氧氣瓶：氧氣瓶是涂有天藍(lán)色的無縫鋼瓶。在使用時應(yīng)注意不允許沾染油脂、撞擊或受熱過高，以防爆炸。⑵減壓器（氧氣表）：減壓器是用來顯示氧氣瓶內(nèi)氣體的壓力，并將瓶內(nèi)高壓氣體調(diào)節(jié)成工作需要的低壓氣體，同時保持輸出氣體的壓力和流量穩(wěn)定不變。(2)氣焊設(shè)備及工具氣焊設(shè)備示意圖⑴氧氣瓶：氧氣瓶是51⑶乙炔發(fā)生器：乙炔發(fā)生器是利用電石和水相互作用而制取乙炔的設(shè)備。按其作用原理分浸離式、注水式和排水式.以浸離式為例說明其原理如下：當(dāng)電石與水接觸時，立即產(chǎn)生乙炔。隨乙炔壓力升高，浮筒升起，直到電石與水脫離而停止反應(yīng)。工作時，由于乙炔的消耗使浮筒內(nèi)的壓力降低，浮筒靠自重下沉，電石浸入水中，又產(chǎn)生乙炔氣。如此循環(huán)，直到電石反應(yīng)完畢為止。乙炔發(fā)生器

⑶乙炔發(fā)生器：乙炔發(fā)生器是利用電石和水相互作用而制取乙炔52⑷回火防止器回火防止器工作示意圖⑷回火防止器氣焊氣割時，由于某種原因使混合氣體的噴射速度小于其燃燒速度，火焰逆流入乙炔管路，這種現(xiàn)象稱為回火?；鼗鸷螅紵龤怏w如蔓延到乙炔發(fā)生器，就可能發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故，回火防止器就是防止乙炔回火而引起爆炸的安全裝置。正常工作時，由乙炔發(fā)生器產(chǎn)生的乙炔氣進(jìn)止回閥，經(jīng)水清洗后從乙炔出口管送往焊炬。回火時，高溫高壓的燃燒氣體經(jīng)乙炔出口管倒流入回火防止器筒內(nèi)，將水下壓，關(guān)閉止回閥，切斷乙炔氣源，同時推開安全閥，燃燒氣體排入大氣，防止了火焰回?zé)烈胰舶l(fā)生器而造成的事故

⑷回火防止器回火防止器工作示意圖⑷回火防止器53⑸焊炬焊炬（焊槍）是使氧氣與乙炔均勻地混合并能調(diào)節(jié)其混合比例，以形成適合焊接要求穩(wěn)定燃燒的火焰。打開焊炬上的氧氣與乙炔閥門，兩種氣體便進(jìn)入混合室內(nèi)均勻地混合，從焊嘴噴出，點(diǎn)火燃燒。焊嘴可根據(jù)工件不同而調(diào)換，一般焊炬?zhèn)溆?種大小不同的焊嘴。

焊炬示意圖

⑸焊炬焊炬示意圖54⑹膠皮管膠皮管是用來輸送氧氣和乙炔的，要求有適當(dāng)長度（不能短于5m）和承受一定壓力。氧氣管為紅色，允許工作壓力為1.5MPa(15at)，乙炔管為黑或綠色，允許工作壓力為0.5MPa(5at)。⑹膠皮管55二、氣割1、氣割原理及氣割條件氣割（火焰切割）是用預(yù)熱火焰把金屬表面加熱到燃點(diǎn)，然后打開切割氧氣，使金屬氧化燃燒放出巨熱，同時，將燃燒生成的氧化熔渣從切口吹掉，從而實(shí)現(xiàn)金屬切割的工藝.要獲得平整優(yōu)質(zhì)的割縫，被割金屬材料應(yīng)具備以下幾個條件：⑴金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)，否則形成熔割，使切口凹凸不平。⑵金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于基本金屬的熔點(diǎn)，否則高熔點(diǎn)的氧化物會阻礙下層金屬與氧氣接觸，而使切割中斷。⑶金屬導(dǎo)熱性要低。二、氣割56根據(jù)上述條件，含0.4%C以下的中、低碳鋼完全可以滿足上述條件，順利切割。當(dāng)含碳量為0.4～0.7%時，要預(yù)熱后再進(jìn)行切割。切割高碳鋼和強(qiáng)度高的低合金鋼時，有淬硬和冷裂傾向，要采取提高預(yù)熱火焰功率、降低切割速度或?qū)⒐ぷ黝A(yù)熱等措施。不銹鋼、鑄鐵件可采用振動火焰切割或氧熔劑切割。銅合金絲預(yù)熱后，可采用氧熔劑切割。氣割示意圖根據(jù)上述條件，含0.4%C以下的中、低碳鋼完全可以滿572、氣割設(shè)備及工具氣割設(shè)備與氣焊設(shè)備基本相同。只有割炬與焊炬不同。割炬與焊炬相比，多一個切割氧氣的開關(guān)及通道。割嘴中間部分為氧氣通道，其四周呈環(huán)狀或梅花狀孔，并同心布置成加熱火焰的噴口，

割炬示意圖

2、氣割設(shè)備及工具割炬示意圖583、氣割應(yīng)用范圍氣割具有設(shè)備簡單、操作方便、切割厚度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于碳鋼和低合金鋼的切割。除用于鋼板下料外，還用于鑄鋼、鍛鋼件毛壞的切割和表面清理、修理時的拆卸，某些場合還可用精密切割代替零件機(jī)加工。近來研究證明，采用丙烷或天然氣代替乙炔，可顯著提高切口質(zhì)量，降低切割成本。切割方法除氣割外，還有電弧切割、等離子切割、激光切割等。等離子切割主要用于不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金板材，有較好的效果，其應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。激光切割的特點(diǎn)是切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、切口光潔、但設(shè)備較復(fù)雜。3、氣割應(yīng)用范圍59第四節(jié)常用金屬材料的焊接一、金屬材料的可焊性

金屬材料的可焊性是指被焊金屬材料在采用一定工藝方法、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式的條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度?？珊感缘拇_定主要包括兩方面：

1、工藝可焊性主要指焊接接頭出現(xiàn)各種裂縫的可能性，亦稱抗裂性。

2、使用可焊性主要指焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、硬度、抗裂縫擴(kuò)展能力等）及其它特殊性能（如耐熱、耐低溫等）。第四節(jié)常用金屬材料的焊接一、金屬材料的可焊性60可焊性可通過估算或試驗(yàn)的方法來評定。鋼材的可焊性是采用估算法，因?yàn)橛绊戜摬目珊感缘闹饕蛩厥腔瘜W(xué)成分。各種元素中，含碳量對鋼的影響最大。含碳量越高，可焊性越差，故常把鋼材的各種元素的影響折合成相當(dāng)于碳量成分的影響，亦稱“碳當(dāng)量法”。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：C當(dāng)量淬硬傾向可焊性預(yù)熱<0.4%0.4～0.6%>0.6%不明顯逐漸明顯很強(qiáng)優(yōu)良較差不好一般不需要應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱較高溫度預(yù)熱利用碳當(dāng)量法估算可焊性是粗略的，因?yàn)殇摬目珊感赃€要受結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境等因素影響。因此，實(shí)際工作中，除初步估算外，還應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行抗裂性或使用可靠性等試驗(yàn)?？珊感钥赏ㄟ^估算或試驗(yàn)的方法來評定。鋼材的可焊性是采用61二、焊接接頭組織熔化焊和部分壓力焊焊件接頭都經(jīng)過加熱，然后迅速冷卻的過程。因而焊縫及其臨近的區(qū)域金屬材料都受到一次不同溫度的加熱和冷卻的影響，其組織性能都發(fā)生相應(yīng)的變化，故臨近焊縫區(qū)域又叫熱影響區(qū)。圖為低碳鋼分別用熔化焊和壓力焊焊后焊縫和熱影響區(qū)組織變化示意圖。焊接接頭組織變化示意圖二、焊接接頭組織焊接接頭組織變化示意圖62

下面介紹熔化焊的情況。焊縫（熔化區(qū)）部分的金屬溫度最高，冷卻時結(jié)晶從溶池壁開始并垂直于池壁方向發(fā)展，最后形成柱狀鐵素體和珠光體組織，其機(jī)械性能依含碳量及焊接規(guī)范而定。熱影響區(qū)大體上分半熔化區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)及其它幾個區(qū)段。其中以半熔化區(qū)及過熱區(qū)對焊接接頭質(zhì)量影響最大。半熔化區(qū)是焊縫與固態(tài)焊件交界區(qū)，這里晶粒粗大、塑性差，是容易產(chǎn)生應(yīng)力集中及裂縫的區(qū)段，希望越窄越好。低碳鋼半熔化區(qū)較窄，影響不大。過熱區(qū)在Ac3以上100～200℃至半熔化區(qū)之間，仍處于高溫，晶粒長大十分嚴(yán)重，常常形成過熱組織。塑性、韌性都很低，也是容易產(chǎn)生裂縫的區(qū)段。正火區(qū)略低于過熱區(qū)溫度，這區(qū)段冷卻后晶粒得到細(xì)化，機(jī)械性能得到改善。其它各區(qū)對焊接性能影響不大?？傊瑧?yīng)盡量減小焊接接頭熱影響區(qū)。熱影響區(qū)的大小與焊接方法、焊接規(guī)范、焊接材質(zhì)、焊后冷卻速度等因素有關(guān)。為消除減少熱影響區(qū)有害影響，可通過改變焊接方法及焊后熱處理的方法。正常規(guī)范下，各種焊接方法相比，以氣焊時熱影響區(qū)為最大，手工電弧焊小得多，埋弧自動焊更小，電阻焊及等離子弧焊則幾乎無過熱區(qū)。在焊接中碳鋼、高碳鋼時，過熱區(qū)、正火區(qū)、甚至部分相變區(qū)都是淬火區(qū)，會出現(xiàn)淬火組織（如馬氏體、屈氏體），硬度高、脆性大、易出現(xiàn)裂縫。焊接鑄鐵時，除產(chǎn)生淬火組織外，半熔化區(qū)易出現(xiàn)白口組織，難以機(jī)加工，更易出現(xiàn)裂縫。因此，必須采取預(yù)熱等措施，以消除白口組織及淬火組織，保證焊接質(zhì)量。下面介紹熔化焊的情況。63三、碳鋼和合金鋼的焊接1、低碳鋼的焊接低碳鋼的含碳量≤0.25%，可焊性良好。這類鋼采用各種方法焊接時，一般不需要采取特殊工藝措施，都能獲得良好的焊接接頭。但厚度大于50mm的結(jié)構(gòu)或受動負(fù)荷的重要結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)考慮焊前預(yù)熱及焊后進(jìn)行熱處理，以減少內(nèi)應(yīng)力，并采用低氫型焊條。2、中、高碳鋼焊接中碳鋼可焊性較差，高碳鋼則更差。中碳鋼焊接主要特點(diǎn)是：在熱影響區(qū)及焊縫中容易產(chǎn)生裂縫；在相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)、正火區(qū)及部分相變區(qū)均會出現(xiàn)馬氏體組織，形成淬火區(qū)；在焊縫中容易產(chǎn)生氣孔。因此，盡可能選用抗裂性好的焊條。

預(yù)熱是焊接中碳鋼的重要措施。一般情況，對35、45鋼預(yù)熱溫度約為150～250℃，剛度較大或含碳量更高，則預(yù)熱溫度應(yīng)更高一些。如不允許預(yù)熱時，可選用鎳鉻不銹鋼焊條。用各種焊條焊接中碳鋼時，均應(yīng)采用小電流、細(xì)焊條，開坡口進(jìn)行多層焊，以防止母材過多熔入焊縫。

高碳鋼焊接特點(diǎn)與中碳鋼基本相似。由于含碳量更高可焊性更差，這類鋼一般不用來制造焊接結(jié)構(gòu)，主要是焊補(bǔ)一些損壞零件。三、碳鋼和合金鋼的焊接2、中、高碳鋼焊接預(yù)熱是643、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接我國低合金鋼含碳量都較低。由于其它化學(xué)成分不同，所以性能上有很大差異，可焊性差別也較顯著。強(qiáng)度級別低的低合金鋼含合金元素少，碳當(dāng)量低，具有良好的可焊性，如Q295、Q345等一類級別較低的鋼材，在常溫下焊接時與對待低碳鋼一樣。在低溫、大剛度結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時，應(yīng)根據(jù)厚度選擇預(yù)熱溫度，選用低氫型焊條，焊后進(jìn)行回火，以消除應(yīng)力。對于強(qiáng)度級別高的低合金，一般需要≥150℃的預(yù)熱，還應(yīng)及時進(jìn)行600～650℃焊后熱處理或在焊前將焊件加熱至200～350℃，保溫2～6小時，進(jìn)行消氫處理，加速氫逸出，防止冷裂縫。4、中、高合金鋼焊接中、高合金鋼，合金元素更多，一般情況下，可焊性更差，必須根據(jù)具體情況采取焊前消除應(yīng)力、預(yù)熱、嚴(yán)格控制焊接規(guī)范、焊后熱處理、并選用相應(yīng)焊條等措施。3、低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接65四、鑄鐵的焊補(bǔ)鑄鐵件的鑄造缺陷以及鑄鐵零件在使用過程中發(fā)生局部損壞或斷裂，都需要焊補(bǔ)。但鑄鐵的可焊性差，易產(chǎn)生裂縫、氣孔，并易產(chǎn)生白口組織，使加工困難。隨著焊接工藝的改進(jìn)，焊接材料的研制和定型，鑄鐵焊補(bǔ)技術(shù)的廣泛掌握，使用損壞的鑄鐵零件及鑄件缺陷大部分可以焊補(bǔ)修復(fù)。鑄鐵焊補(bǔ)常分為熱焊法和冷焊法兩種：1、熱焊法：焊前將焊件預(yù)熱（整體或局部）到500～700℃，焊補(bǔ)過程中溫度不應(yīng)低于400℃，焊后緩冷。熱焊法能有效地防止白口和裂縫的產(chǎn)生，焊后易于機(jī)加工。但成本較高，生產(chǎn)率低、勞動條件差。一般用于小型及焊后需要加工的復(fù)雜和重要鑄件。熱焊法多采用鑄鐵芯焊條，可用電弧焊或氣焊。四、鑄鐵的焊補(bǔ)662、冷焊法：焊前不預(yù)熱或預(yù)熱溫度低于400℃。冷焊法生產(chǎn)率高、勞動條件較好、成本低。但易出現(xiàn)裂縫、氣孔及白口組織。手工電弧焊冷焊過程中，為減少熔深，盡量采用小電流，短孤、窄焊縫、短焊道（10～50mm）、斷續(xù)焊，并在焊后及時輕輕錘擊以減小應(yīng)力。層間冷卻到60～70℃（或到預(yù)熱溫度）再繼續(xù)施焊。焊后要求機(jī)加工的鑄件焊補(bǔ)常用純鎳、鎳鐵、鎳銅鑄鐵焊條（鑄308、鑄408、鑄508），但價格很高。如焊后不需要機(jī)加工的鑄件缺陷焊補(bǔ)可采用氧化型鋼芯鑄鐵焊條（鑄100）、高釩鑄鐵焊條（鑄116、鑄117）、銅鐵鑄鐵焊條（鑄607、鑄612）等成本較低的焊條。2、冷焊法：焊前不預(yù)熱或預(yù)熱溫度低于400℃。冷焊法672-17、什么是可焊性？如何估計鋼材的可焊性？2-18、手工電弧焊時，低碳鋼的熱影響區(qū)與中、高碳鋼的熱影響區(qū)有什么不同？中、高碳鋼焊接時為了防止裂縫、應(yīng)采取什么措施？2-19、鑄鐵焊補(bǔ)有哪些困難、通常采用哪些方法？2-17、什么是可焊性？如何估計鋼材的可焊性？68最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件6915機(jī)械基礎(chǔ)215機(jī)械基礎(chǔ)270第五節(jié)黑色金屬材料黑色金屬材料:是指鐵碳合金材料，即鋼和鑄鐵。鋼是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金，按其化學(xué)成分和性能不同，可分為碳素鋼和合金鋼兩大類；鑄鐵是指含碳量大于2.11%的鐵碳合金，按其碳在生鐵中存在的形態(tài)不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵等。一、碳素鋼碳素鋼（簡稱碳鋼）除了鐵和碳外，還含有少量的硫、磷、錳、硅等雜質(zhì).1、雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響⑴硫硫是煉鋼時由原料進(jìn)入鋼中的，它是一種有害元素，必須嚴(yán)格控制。因?yàn)樗芘c鐵形成共晶體（FeS—Fe），熔點(diǎn)985℃。當(dāng)把鋼加熱至1000～1200℃進(jìn)行熱加工時，由于該共晶體已經(jīng)熔化，結(jié)果導(dǎo)致鋼在熱狀態(tài)下脆斷，這一現(xiàn)象稱為熱脆性。第五節(jié)黑色金屬材料71最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件72最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件73最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件74最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件75最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件76最新15機(jī)械基礎(chǔ)2課件77二、合金鋼合金鋼:是在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，在鋼中有意加入一定量的一種或幾種合金元素，從而具有某種特定性能的鋼。加入鋼中的合金元素常見的有：Si、Mn、W、Mo、Ti、Nb、B、Cu、Al、Co、V、Cr、Ni、及Re（稀土元素）等。加入各種合金元素的作用是：1）提高鋼的機(jī)械性能，如強(qiáng)度、硬度、韌性等；2）改善鋼的熱處理工藝性能，如提高淬透性、減少淬火變形等；3）獲得某些特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、耐熱等性能。1.合金鋼的分類⑴按用途分類①合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造重要的機(jī)械零件和工程構(gòu)件；②合金工具鋼：用于制造重要的刃具、量具和模具；③特殊性能鋼：具有特殊的物理性能和化學(xué)性能的鋼。⑵按合金元素含量分類①低合金鋼：合金元素總含量小于5%。②中合金鋼：合金元素總含量5~10%。③高合金鋼：合金元素總含量大于10%。二、合金鋼782、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼分:低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼（滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼）、彈簧鋼、滾動軸承鋼等幾種。牌號:兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字。其中前兩位數(shù)字表示鋼中平均含量的萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中所含的合金元素，而后面的數(shù)字表示合金元素平均含量的百分?jǐn)?shù)。例如，40Ｃr表示平均含碳量為0.4％、含鉻量小于1.5%；60Ｓi2Mn表示平均含碳量為0.6%，含硅量為2.0%，含錳量小于1.5%。注:當(dāng)合金元素的平均含量小于1.5%時，只標(biāo)明元素，而不標(biāo)出含量，但滾動軸承鋼例外.當(dāng)合金元素的平均含量為1.50~2.49%、2.50~3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……時，在相應(yīng)的合金元素符號后標(biāo)2、3、4、5……等數(shù)字。如20CrNi3。

高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼在牌號后加字母A，如60Si2MnA。

特級優(yōu)質(zhì)合金鋼在牌號后加字母E，如30CrMnSiE。2、合金結(jié)構(gòu)鋼79

⑴低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼（又稱普通低合金結(jié)構(gòu)鋼）:是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量（不大于3%）合金元素而形成的鋼。含碳量:較低（C＜0.2％），主加元素為錳，起固溶強(qiáng)化作用.性能:較高的強(qiáng)度、韌性及良好的焊接性能、耐蝕性等特性。應(yīng)用:橋梁、車輛、船舶、壓力容器、建筑鋼筋等。牌號:表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，Q345鋼-表示屈服強(qiáng)度≥345Mpa的低合金結(jié)構(gòu)鋼。常用的低合金結(jié)構(gòu)鋼有Q295、Q345、Q390等。⑴低合金結(jié)構(gòu)鋼80

⑵合金滲碳鋼

合金滲碳鋼:經(jīng)滲碳淬火、低溫回火后使用的鋼。

性能:表硬心韌.

成分:低碳(0.1~0.20%C),加Cr、Mn、Ni、B等元素.

滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火+低溫回火.

用途:低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。⑵合金滲碳鋼81⑶合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼:調(diào)質(zhì)處理后具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能的合金鋼。成分:中碳(0.25~0.5%C)，

①提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒：Ti、V④防止第二類回火脆性：W、Mo調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工組織：S回常用鋼號及用途:常用鋼號:40Cr、40CrNi。用途:制造較小的齒輪、軸、螺栓等零件。制造大截面重載荷零件，如曲軸等用高淬透性的40CrNiM等.回火索氏體圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸⑶合金調(diào)質(zhì)鋼回火索氏體圓錐齒輪柴油機(jī)凸輪軸82⑷合金彈簧鋼合金彈簧鋼:制造各種彈簧或減振元件的專用合金結(jié)構(gòu)鋼。性能:高的屈服強(qiáng)度，足夠的韌性成分:中高碳.碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒：V熱處理及組織特點(diǎn):⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理（250~300℃）。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火.用于>φ10mm大截面彈簧.使用狀態(tài)下的組織：T回常用鋼號及用途:常用鋼號:65Mn、60Si2Mn用途:制造較大截面彈簧。如火車、汽車和拖拉機(jī)的板彈簧和螺旋彈簧等。⑷合金彈簧鋼83熱卷大彈簧彈簧絲汽車板簧大型熱卷彈簧熱卷大彈簧彈簧絲汽車板簧大型熱卷彈簧84⑸滾動軸承鋼

滾動軸承鋼:制造軸承套和滾動體專用鋼種

性能:高的硬度、耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度和足夠的韌性。

成分:高碳(0.95~1.1%C)，主加Cr①Cr、Mn、Si：提高淬透性②Cr還提高耐磨性和耐蝕性當(dāng)>1.65%Cr時，因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。

熱處理和組織特點(diǎn):滾動軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：預(yù)備熱處理：球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火⑵組織：M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）

常用鋼號及用途:應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。無鉻軸承：GSiMnMoVRE這類鋼還可用于制造模具、量具等。⑸滾動軸承鋼85滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承86三、鑄鐵鑄鐵:含碳量大于2.11%并含有較多Si、Mn、S、P等雜質(zhì)的鐵碳合金，稱為鑄鐵。工業(yè)上常用的鑄鐵含碳量一般在2.5～4.0%的范圍內(nèi)。鑄鐵優(yōu)點(diǎn):優(yōu)良的鑄造性，良好的切削加工性、耐磨性和減振性以及低的缺口敏感性；鑄鐵熔煉工藝及設(shè)備簡單、成本低廉，經(jīng)合金化后具有良好的耐熱性和耐蝕性。鑄鐵缺點(diǎn):塑性、韌性較差，強(qiáng)度也較低，只能用鑄造工藝方法成型零件，而不能用壓力加工方法成型零件。鑄鐵的分類按碳在鑄鐵的存在形式：白口鑄鐵：碳主要以滲碳體形式存在，性能硬而脆。斷口呈銀白色，很少使用?；铱阼T鐵：碳主要以石墨形式存在，斷口呈暗灰色，應(yīng)用廣。麻口鑄鐵：碳一部分以石墨形式存在，另一部分以滲碳體形式存在?；铱阼T鐵按石墨的形狀：灰鑄鐵：石墨呈片狀;球墨鑄鐵：石墨呈球狀;可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀;蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀.三、鑄鐵871.灰口鑄鐵:鑄鐵中的碳幾乎全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈暗灰色，故稱為灰口鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。(1)化學(xué)成分、組織和性能1)化學(xué)成分:Wc=2.7~3.6%;WSi=1~2.5%2)組織:灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵1.灰口鑄鐵:鑄鐵中的碳幾乎全部或大部分以片狀石墨形883)灰鑄鐵的性能A.力學(xué)性能灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)比相應(yīng)基體的鋼低（30-50%)。抗壓強(qiáng)度、硬度與相同基體的鋼相似。B.其它性能a.鑄造性能好。由于鑄鐵硅含量高，成分接近于共晶。b.減摩性好。由于石墨本身有潤滑作用。c.減振性好。由于石墨可以吸收振動能量。d.切削性能好。由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀。e.缺口敏感性低3)灰鑄鐵的性能89(2)孕育處理常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣(2)孕育處理孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣90

(3)灰鑄鐵的牌號和應(yīng)用灰口鑄鐵的牌號以“HT+數(shù)字”表示，其中漢語拼音字母表示灰口鑄鐵，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。例如，HT200即表示最低抗拉強(qiáng)度為200Mpa的灰口鑄鐵.HT100,HT150,HT200,HT300,HT350。制造承受壓力和震動的零件，如機(jī)床、床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)變速箱體(3)灰鑄鐵的牌號和應(yīng)用大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-91(4)灰鑄鐵的熱處理熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)?；诣T鐵強(qiáng)度只有碳鋼的30~50%，熱處理強(qiáng)化效果不大?；诣T鐵常用的熱處理有：①去應(yīng)力退火(時效處理)：人工時效，加熱溫度500~560℃隨爐緩冷。自然時效大型鑄件②消除白口組織的軟化退火加熱溫度800~900℃，隨爐緩冷到500~400℃出爐空冷。③表面淬火(4)灰鑄鐵的熱處理922.可鍛鑄鐵:可鍛鑄鐵（又稱瑪鋼）是將白口鑄鐵經(jīng)退火處理，使鑄鐵中Fe3C發(fā)生分解，而形成團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。(1)可鍛鑄鐵的化學(xué)成分和組織1)化學(xué)成分生產(chǎn)過程：第一步：澆注成白口鑄鐵件第二步：進(jìn)行長時間可鍛化退火化學(xué)成分：Wc=2.2~2.8%;WSi=1~1.8%2)可鍛鑄鐵的組織組織：基體（F、P）＋團(tuán)絮狀G.鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。2.可鍛鑄鐵:可鍛鑄鐵（又稱瑪鋼）是將白口鑄鐵經(jīng)退火93(2)可鍛鑄鐵的牌號、性能及其應(yīng)用性能：強(qiáng)度為相同基體鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼，比灰鑄鐵的力學(xué)性能好。名為可鍛，實(shí)不可鍛牌號：以“KT+數(shù)字+數(shù)字”表示，其中KT表示可鍛鑄鐵，前組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，后組數(shù)字表示最小延伸率。例如，KT350-10表示最低抗拉強(qiáng)度為350Mpa，最小延伸率為10%的可鍛鑄鐵。常用牌號:KTH330-08,KTH350-10,KTZ450-06用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等可鍛鑄鐵管件(2)可鍛鑄鐵的牌號、性能及其應(yīng)用可鍛鑄鐵管件943.球墨鑄鐵:球墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中，加入一定量的球化劑（鎂、稀土鎂合金等）和孕育劑（硅鐵），使石墨呈球狀分布的鑄鐵。由于石墨呈球狀，對基體的割裂作用更小，因而強(qiáng)度、塑性和韌性都高于灰口鑄鐵和可鍛鑄鐵。(1)球鐵的化學(xué)成分、組織、性能1)化學(xué)成分：Wc=3.6~4.0%;WSi=2~3.2%.2)球墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+球狀G鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

3.球墨鑄鐵:球墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中，加入一定量95(2)球墨鑄鐵的性能與熱處理力學(xué)性能：強(qiáng)度是相同基體鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比(0.2/b)高,約為0.7~0.8,而鋼一般只0.3~0.5，比其它鑄鐵的強(qiáng)度、塑性、韌性都高，也具有其它鑄鐵的優(yōu)良性能，如鑄造性能、切削加工性等。球墨鑄鐵可進(jìn)行各種熱處理強(qiáng)化。熱處理有退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等。

(3)球墨鑄鐵的牌號和應(yīng)用球墨鑄鐵的牌號以“QT+數(shù)字+數(shù)字”表示，其中QT表示球墨鑄鐵，前組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，后組數(shù)字表示最小延伸率。如QT600-2表示最低抗拉強(qiáng)度為600Mpa，最小延伸率為2%的球墨鑄鐵。常用牌號:QT400-18,QT450-10,QT600-3應(yīng)用:承受震動、載荷大的零件，如曲軸、傳動齒輪等。以鋼代鐵，以鑄代鍛(2)球墨鑄鐵的性能與熱處理96核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸97思考題:1-5、什么是鐵素體、奧氏體、珠光體、滲碳體及萊氏體？并說明它們的符號、組織及性能的特點(diǎn)。1-6、默繪Fe-Fe3C狀態(tài)圖，指出圖中主要點(diǎn)、線表示的意義，并說明各相區(qū)內(nèi)的組織名稱。1-7、分析含碳量分別為0.45％、0.77％、1.2％鐵碳合金從液態(tài)緩冷到室溫的結(jié)晶過程和室溫組織。1-8、什么叫熱處理？熱處理的目的是什么？熱處理有哪些基本類型？1-9、什么是鋼的退火？退火的目的是什么？1-10、什么是鋼的淬火？淬火的目的是什么？1-11、什么是鋼的回火？為什么鋼淬火后一般要進(jìn)行回火處理？1-12、鑄鋼齒輪毛坯為什么先進(jìn)行退火后再進(jìn)行切削加工？又為什么切削加工成型后再進(jìn)行淬火及回火才能使用？1-13、碳素鋼中常存的雜質(zhì)有哪些？對鋼的機(jī)械性能有何影響？1-14、碳素鋼如何根據(jù)化學(xué)成分、用途、冶金質(zhì)量分類？1-15、指出下列各種碳素鋼的類別、大致含碳量、冶金質(zhì)量及應(yīng)用舉例：Q235A、45、80、T10、T12A1-16、什么是合金鋼？合金鋼比碳素鋼有哪些優(yōu)越的性能？1-17、合金滲碳鋼和合金調(diào)質(zhì)鋼在化學(xué)成分和性能上有何區(qū)別？1-18、什么是鑄鐵？鑄鐵一般分為哪幾種？1-19、什么是灰口鑄鐵？灰口鑄鐵哪些性能優(yōu)于鋼？1-20、什么是球墨鑄鐵？球墨鑄鐵的性能為什么優(yōu)于灰口鑄鐵？1-21、金屬材料的機(jī)械性能有哪些？思考題:98第二章金屬的焊接一、概述

焊接:是通過局部加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使分離的工件牢固地連接在一起的一種加工方法。焊接的分類:1.熔化焊：利用局部加熱將兩工件的結(jié)合處加熱到熔化狀態(tài)，并形成共同熔池，一般還加填充金屬，凝固后就形成牢固的焊接接頭的方法。熔化焊：氣焊、電弧焊（包括手工電弧焊、埋弧自動焊、）、電渣焊、等離子弧焊、氣電焊（二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氬弧焊）及激光焊等。2.壓力焊：利用加壓力（或同時加熱）使兩工件接合面緊密接觸并產(chǎn)生一定塑性變形，使它們的原子組成新的結(jié)晶，形成焊接接頭的方法。壓力焊：鍛焊、電阻焊（包括對焊、點(diǎn)焊、滾焊）、氣壓焊、超聲波焊等。3.釬焊：對被焊工件和作為填充金屬的釬料進(jìn)行加熱，工件金屬不熔化，待熔點(diǎn)低的釬料被熔化后滲透到工件接頭之間，與固態(tài)的被焊金屬相互溶解和擴(kuò)散，釬料凝固后將兩工件焊接在一起的方法。釬焊：烙鐵釬焊、火焰釬焊、電接觸釬焊、高頻釬焊等。第二章金屬的焊接99焊接優(yōu)點(diǎn)：能減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省金屬、節(jié)約工時、生產(chǎn)率高；便于自動化、機(jī)械化；接頭致密性好等焊接缺點(diǎn):焊接是局部加熱的過程，冶金過程是復(fù)雜的，容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力、變形和其它缺陷。焊接應(yīng)用:占鋼總產(chǎn)量60%左右的鋼材是經(jīng)各種形式的焊接而后投入使用的，例如：高爐爐殼、機(jī)車、車輛、汽車、船舶、飛機(jī)、鍋爐、高壓容器、大型建筑結(jié)構(gòu)等等都需要進(jìn)行焊接。焊接優(yōu)點(diǎn)：能減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省金屬、節(jié)約工時、生產(chǎn)率100二、手工電弧焊電弧焊:是利用電弧放電時產(chǎn)生的熱量來熔化焊條和工件，從而獲得牢固焊接接頭的方法。1.焊接電弧焊接電弧:是在電極與工件間的氣體介質(zhì)中強(qiáng)烈持久的放電現(xiàn)象。電極可以是碳棒、鎢極或焊條，一般手工電弧焊都使用焊條。(1)電弧的產(chǎn)生焊接時，先將焊條與工件瞬時接觸，由于短路產(chǎn)生高溫，使接觸處金屬迅速熔化并產(chǎn)生金屬蒸氣，同時，將附近的空氣強(qiáng)烈加熱，當(dāng)焊條迅速提起02～4mm時，焊條與工件（兩極）間充滿了高溫的、易電離的金屬蒸氣。由于質(zhì)點(diǎn)的熱碰撞及焊接電壓的作用，陰極表面發(fā)射出電子并撞擊氣體分子，使氣體分子成為正離子、負(fù)離子及自由電子，正離子奔向陰極，負(fù)離子及電子奔向陽極，并分別撞擊兩極，產(chǎn)生高溫，使氣體介質(zhì)進(jìn)一步電離，從而在兩極間產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象，即電弧。二、手工電弧焊101(2)焊接電弧的組成及熱量分布焊接電弧是由陰極區(qū)、弧柱和陽極區(qū)三部分組成.

1)陰極區(qū)：是放射出大量電子的部分。要消耗一定的能量，產(chǎn)生熱量較少，約占電弧總熱量的38%，陰極區(qū)（鋼材）溫度可達(dá)2400K。

2)陽極區(qū)：受電子撞擊和吸入電子的部分。獲得很大能量，放出熱量較多，約占電弧總熱量的42%，陽極區(qū)（鋼材）溫度可達(dá)2600K。

3)弧柱：指兩極之間氣體空間區(qū)，溫度最高可達(dá)5000～8000K，熱量約占20%。

直流電源兩種不同的接法：正接和反接。焊件接正（+）極，焊條接負(fù)（-）極，稱為正接或正接法。正接時，熱量大部分集中焊件上，可加速焊件熔化，有較大熔深，這種接法應(yīng)用得最多。反接法常用于薄板焊件、鑄鐵、有色金屬。當(dāng)進(jìn)行交流電焊接時，由于電流方向交替變化、兩極溫度大致相等，不存在正接、反接的問題。

(2)焊接電弧的組成及熱量分布102焊接電弧的組成電弧靜特性曲線電弧電壓與焊接電流之間的關(guān)系叫電弧靜特性。

焊接電弧的組成電弧靜特性曲線電弧電壓與焊接電流之間的關(guān)系1032.手工電弧焊接設(shè)備(1)電弧焊設(shè)備必須滿足下列要求：1)有適當(dāng)?shù)目蛰d電壓為了保證引弧，目前一般直流電弧焊機(jī)的空載電壓為55~90V，交流電焊機(jī)為60~80V。2)有陡降的外特性在引弧時電源能供給較高的電壓和較小的電流，當(dāng)電弧穩(wěn)定燃燒時，電流增大，適應(yīng)電弧靜特性特點(diǎn)，電壓急劇降低。當(dāng)焊條與焊件短路時，短路電流不應(yīng)超過工作電流1.5倍。在手工焊時，焊工手的抖動，或工件表面不平整，弧長免不了有一些變化，此時，要求焊接電流變化要小。因此，必須具有陡降外特性的電源，才能滿足這些要求.3)有良好的調(diào)節(jié)特性焊接電流可根據(jù)不同材料的厚度和性質(zhì)，選用所需要的電流。4)設(shè)備結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、牢固和便于維修。

2.手工電弧焊接設(shè)備104(2)手工電弧焊機(jī)分類:直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)二類。交流電焊機(jī)實(shí)際上是符合焊接要求的一種特殊降壓變壓器。焊接空載電壓為60～80V，工作電壓為20～30V，短路時焊接電壓會自動降低，趨近于零，使短路電流不致過大，電流調(diào)節(jié)范圍可從幾十安到幾百安。直流電焊機(jī)有二種，一種是焊接發(fā)電機(jī)，另一種是焊接整流器。直流焊接發(fā)電機(jī)是由交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)所組成的特殊型式發(fā)電設(shè)備.整流弧焊機(jī)

AX-320型直流電焊機(jī)(2)手工電弧焊機(jī)分類:直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)二