無(wú)損檢測(cè)相關(guān)知識(shí)

無(wú)損檢測(cè)相關(guān)知識(shí)第一章金屬材料及熱處理基本知識(shí)第一節(jié)材料力學(xué)基本知識(shí)一.金屬材料的性能金屬材料是以金屬元素為基的材料1.使用性能：金屬材料所應(yīng)具備的性能

力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能2.工藝性能：材料適應(yīng)冷、熱加工的性能可鑄性可鍛性焊接性切削性二.金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能：金屬材料在外力的作用下抵抗變形和破壞的能力。性能指標(biāo)：強(qiáng)度,硬度,塑性,韌性。金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)表征：金屬抵抗各種損傷作用的能力的大小,它是判定金屬材料質(zhì)量的判據(jù),也是設(shè)計(jì)選材和進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。金屬材料在加工及使用過程中所受的外力稱為載荷根據(jù)載荷作用的不同，可以分為靜載荷、沖擊載荷和疲勞載荷三種.靜載荷：是大小不變或變動(dòng)很慢的載荷。沖擊載荷：是突然增加的載荷。疲勞載荷：是加于試樣或服役構(gòu)件所受的周期性或非周期性的載荷。也稱循環(huán)載荷。1、靜載時(shí)材料的力學(xué)性能（1）應(yīng)力與應(yīng)變①內(nèi)力的概念；內(nèi)力：材料內(nèi)部各部分之間互相作用的力②應(yīng)變和定義；應(yīng)變：機(jī)械零件和構(gòu)件內(nèi)任一點(diǎn)（單元體）因外力作用而引起的形狀和尺寸的相對(duì)改變；線應(yīng)變、角應(yīng)變、主應(yīng)變、體積應(yīng)變LL1PPN彈性應(yīng)變、塑性應(yīng)變③應(yīng)力應(yīng)力：物體在外力作用下而變形時(shí)，其內(nèi)部任一截面單位面積上的內(nèi)力大小應(yīng)力的種類：拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、交變應(yīng)力③應(yīng)力集中定義；受力零件或構(gòu)件在形狀、尺寸急劇變化的局部出現(xiàn)應(yīng)力顯著增大的現(xiàn)象(2)靜載拉伸試驗(yàn)根據(jù)拉伸試驗(yàn)可知低碳鋼的拉伸可分為彈性、屈服、強(qiáng)化、頸縮四個(gè)階段①?gòu)椥院蛣傂援?dāng)加載應(yīng)力不超過σe時(shí)，卸載后試樣能恢復(fù)原狀，即材料不產(chǎn)生永久變形，材料的這種性能稱為彈性，而σe為不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力，成為彈性極限；彈性變形：實(shí)質(zhì)是在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部的晶格發(fā)生了彈性的伸長(zhǎng)或歪扭，但未超過其原子之間的結(jié)合力，故外力除去后，其變形可以恢復(fù)。虎克定律：在應(yīng)力低于彈性極限σe

時(shí)，材料發(fā)生的變形為彈性變形，其特點(diǎn)是在外力去除后它可以完全恢復(fù)，并且其應(yīng)力與應(yīng)變?chǔ)懦杀壤?Eε。其中比例常數(shù)E稱為“彈性模量”，它反映材料對(duì)彈性變形的抗力，E越大，則使其產(chǎn)生一定彈性變形的應(yīng)力越大，因此它代表材料的“剛度”。。②強(qiáng)度強(qiáng)度:在外力的作用下，材料抵抗永久變形和斷裂的能力。根據(jù)載荷作用方式(拉、壓、扭、彎、剪)的不同，可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度等。A、屈服極限B、強(qiáng)度極限C、屈強(qiáng)比σs/σb的比值強(qiáng)度極限σb表示材料產(chǎn)生不均勻塑性變形的抗力。彈性極限σe

：材料只產(chǎn)生彈性變形時(shí)應(yīng)力的最高值屈服強(qiáng)度σs（屈服點(diǎn)）：材料在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力不再增加而應(yīng)變卻繼續(xù)增大時(shí)的應(yīng)力抗拉強(qiáng)度σb（強(qiáng)度極限）：材料抵抗外力破壞作用的最大能力③塑性塑性：材料在外力作用下斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。a.伸長(zhǎng)率：用規(guī)定試樣拉斷后的伸長(zhǎng)增量與原始長(zhǎng)度的比值來(lái)表示，以百分?jǐn)?shù)表示。b.斷面收縮率:是用試樣拉斷后，斷面面積的減縮量與原始截面積的比值來(lái)度量，以百分?jǐn)?shù)表示。（2）硬度硬度：材料抵抗局部塑性變形或表面損傷的能力硬度種類和試驗(yàn)方法：壓入法（布氏硬度HB、洛氏硬度HR）、劃痕法（維氏硬度HV）、回跳法（里氏硬度HL）a.布氏硬度HBW、HBSb.洛氏硬度HRA、HRB、HRC：c.維氏硬度HV材料硬度和強(qiáng)度之間的換算值（經(jīng)驗(yàn)值）軋制、退火或正火的低碳鋼

σb≈0.36HB高碳鋼及合金鋼

σb≈0.34HB調(diào)質(zhì)合金鋼

σb≈0.33HB鑄鐵

σb≈0.1HB2、動(dòng)載時(shí)材料的力學(xué)性能（1）沖擊韌性是指材料在外加沖擊載荷作用下斷裂時(shí)消耗能量大小的特性韌性是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)，韌性越低，則表明材料產(chǎn)生脆性破壞的傾向性越大。沖擊韌性的大小除取決于材料本身外，還受環(huán)境、溫度、試樣大小和缺口形狀等因素影響。沖擊韌性和塑性關(guān)系：沖擊韌性高的材料一般都有較高的塑性，但塑性指標(biāo)較高的材料卻不一定都有較高的沖擊韌性，是因?yàn)樵陟o載荷下能夠緩慢塑性變形的材料，在沖擊載荷下不一定能迅速發(fā)生塑性變形。強(qiáng)度和韌性的關(guān)系：在一定條件下，強(qiáng)度和韌性存在著矛盾，材料強(qiáng)度的提高時(shí)常伴隨著韌性的降低。（2）疲勞強(qiáng)度金屬材料在循環(huán)載荷作用下，承受近似無(wú)限次循環(huán)而不產(chǎn)生斷裂的性能疲勞強(qiáng)度都是通過疲勞試驗(yàn)測(cè)定的，用試樣在循環(huán)載荷作用下，在規(guī)定的循環(huán)次數(shù)內(nèi)不致產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力，來(lái)評(píng)定材料的疲勞強(qiáng)度。3、斷裂韌性實(shí)際使用的材料都會(huì)存在裂紋等缺陷，由于裂紋的存在，在裂紋尖端前沿存在著應(yīng)力集中，形成裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)，按斷裂力學(xué)分析，當(dāng)拉應(yīng)力逐漸增大時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度也逐漸增大，到某一定值時(shí)，就會(huì)使裂紋產(chǎn)生失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生斷裂，這個(gè)應(yīng)力值稱為斷裂韌性。它反映材料有裂紋存在時(shí)，抵抗脆性斷裂的能力?？赏ㄟ^實(shí)驗(yàn)測(cè)得，是材料本身的特性，與材料成分、熱處理及加工工藝有關(guān)。斷裂韌性為安全設(shè)計(jì)提供了一個(gè)重要的力學(xué)性能指標(biāo)。三、有關(guān)材料力學(xué)性能的一些知識(shí)1、冷脆性：金屬在低于某一溫度Tk時(shí)，將由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)為脆性狀態(tài)，沖擊韌性急劇下降的性質(zhì)。TK稱為冷脆轉(zhuǎn)變溫度或韌脆轉(zhuǎn)變溫度2、回火脆性：淬火鋼在回火過程中，總的趨勢(shì)是強(qiáng)度和硬度下降，而塑性和韌性上升，但是有些鋼在回火時(shí)，韌性非但不增高反而下降，這種現(xiàn)象稱為回火脆性。第二節(jié)

金屬學(xué)的基本知識(shí)一、純金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶（一）純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、晶體與非晶體物質(zhì)是由原子構(gòu)成的.根據(jù)原子在物質(zhì)內(nèi)的排列方式不同,可將物質(zhì)分為晶體和非晶體兩大類.（1）晶體：內(nèi)部原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)。特點(diǎn)是外形是有規(guī)則的，熔點(diǎn)固定，具有各向異性。（2）非晶體：內(nèi)部原子呈不規(guī)則排列的物質(zhì)。特點(diǎn)是沒有固定的熔點(diǎn)，并且是各向同性。2、晶格與晶胞：（1）晶格：為了便于分析各種晶體中的原子排列規(guī)律或形式,我們把表示晶體中原子排列形式的空間格子叫做晶格.（2）晶胞：組成晶格的這種最基本的幾何單元叫做晶胞.整個(gè)晶格都是由相同晶胞周期性的重復(fù)堆積而成。3、常見的晶格結(jié)構(gòu)（1）體心立方晶格（2）面心立方晶格（3）密排六方晶格（二）純金屬的結(jié)晶1、結(jié)晶的概念一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程統(tǒng)稱為凝固，如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是晶體狀態(tài)，則這種凝固又稱為結(jié)晶。一般金屬固態(tài)下都是晶體，所以金屬凝固過程可稱為結(jié)晶。結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w狀態(tài)的過程稱為結(jié)晶。2、過冷度金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，而實(shí)際結(jié)晶溫度與理論結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。3、純金屬的結(jié)晶過程純金屬的結(jié)晶其實(shí)就是晶核的形成和長(zhǎng)大的過程.（1）形核（2）長(zhǎng)大從結(jié)晶過程可知，金屬結(jié)晶的必要條件是具有過冷度，過冷度越大，實(shí)際結(jié)晶溫度越低，晶核形成數(shù)量越多，晶核長(zhǎng)大速率越快，結(jié)晶完成速度越快。（三）金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)1、單晶體和多晶體（1）晶粒金屬材料內(nèi)以晶界分開，晶格位向基本相同小晶體叫做晶粒。晶粒之間的界面稱為晶界.（2）單晶體：晶體內(nèi)部的晶格位向完全一致的晶體叫單晶體。（3）多晶體：由許多晶粒組成的晶體稱為多晶體。（4）細(xì)晶粒強(qiáng)化的原因金屬結(jié)晶后是由許多晶粒組成的多晶體。晶粒的大小對(duì)金屬的力學(xué)性能有很大的影響。一般情況下，晶粒越細(xì)小，金屬的強(qiáng)度、塑性、韌性越好。（5）細(xì)化晶粒的措施①增加過冷度②變質(zhì)處理③機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)、電磁振動(dòng)（6）晶體缺陷在金屬晶體中，由于晶體形成條件、原子熱運(yùn)動(dòng)及其他各種因素的影響，原子規(guī)則排列受到破壞，呈現(xiàn)出不完整，把這種區(qū)域稱為晶體缺陷。根據(jù)晶體缺陷的幾何特征，可分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷金屬主體原子中存在的另類原子稱為雜質(zhì),二、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（一）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的概念金屬在固態(tài)下，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的轉(zhuǎn)變過程稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。（二）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程的特點(diǎn)：1、純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)要發(fā)生原子重新排列，所以它也是一種結(jié)晶過程。

2、在發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的過程中，具有細(xì)化晶粒的作用。三、合金的相結(jié)構(gòu)和結(jié)晶（一）合金的概念1、合金：合金是兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。2、組元：組成合金最基本獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。

3、相：金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組分稱為相。4、組織：由單相或多相組成具有獨(dú)特微觀形貌特征的部分稱為組織。（二）合金的相結(jié)構(gòu)1、固溶體合金由液態(tài)結(jié)晶為固態(tài)時(shí)，一組元溶解在另一組元中，形成均勻的相稱為固溶體。（1）置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子代替一部分溶劑原子占據(jù)溶劑晶格中一些結(jié)點(diǎn)位置時(shí)，所形成的晶體相。（2）間隙固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中不占據(jù)結(jié)點(diǎn)位置，而嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙內(nèi)時(shí)，所形成的晶體相。

2、金屬化合物是合金中各組元按一定整數(shù)比結(jié)合而成的晶體相。它具有自己特殊的晶格，熔點(diǎn)較高，硬而脆。金屬化合物相分布在固溶體相的基體上，就能提高合金的硬度和強(qiáng)度。以金屬化合物作為強(qiáng)化相來(lái)強(qiáng)化合金性能的方法稱為第二相強(qiáng)化。

3、機(jī)械混合物機(jī)械混合物是由兩相或兩相以上經(jīng)混合而成的多相組織的物質(zhì)。其各組成相仍保持著它原有晶格類型和性能，所以機(jī)械混合物的性能介于各組成相性能之間。（三）合金的結(jié)晶1、合金的結(jié)晶過程合金結(jié)晶后可形成不同類型的固溶體、金屬化合物和機(jī)械混合物。其結(jié)晶過程如同純金屬一樣，仍為晶核形成和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)過程，需要一定的過冷度，最后形成多晶粒組成的晶體。2、合金與純金屬結(jié)晶的不同之處：（1）純金屬結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行，只有一個(gè)臨界點(diǎn)，而合金絕大多數(shù)是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶，結(jié)晶的始、終溫度不同，有兩個(gè)或兩個(gè)以上臨界點(diǎn)（含重結(jié)晶）。（2）合金在結(jié)晶過程中，在局部范圍內(nèi)相的化學(xué)成分有變化，當(dāng)結(jié)晶終止后，整個(gè)晶體的平均化學(xué)成分為原合金的化學(xué)成分（3）合金結(jié)晶后其組織一般有三種情況：?jiǎn)蜗喙倘荏w；單相金屬化合物或同時(shí)結(jié)晶出兩相機(jī)械混合物（即共晶體或共析體）；結(jié)晶開始形成單相固溶體（或單相化合物），剩余液體又同時(shí)結(jié)晶出兩相機(jī)械混合物四、鐵碳合金合金狀態(tài)圖（一）鐵碳合金的基本組織和性能1、鐵素體（F）碳溶于α-鐵或δ-鐵中的固溶體，晶格類型保持體心立方晶格；鐵素體的溶碳能力極差，在727℃溶碳量最大時(shí)也僅有0.022%；鐵素體的強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性和韌性；在770℃以下具有鐵磁性，超過770℃則喪失鐵磁性；鐵素體組織適于壓力加工。2、奧氏體（A）碳溶于γ-鐵中的固溶體，晶格類型保持面心立方晶格；溶碳能力較大，僅存在于727℃以上的高溫范圍內(nèi)，不具有鐵磁性；其強(qiáng)度、硬度較高，而塑性和韌性也較好；奧氏體組織也適于壓力加工3、滲碳體（Fe3C）鐵和碳的金屬化合物，硬度很高，而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大，在217℃以下具有鐵碳性；滲碳體不能單獨(dú)使用，只能作為強(qiáng)化相存在于鐵碳合金系中，它的數(shù)量、形態(tài)、大小、分布對(duì)合金的性能產(chǎn)生不同的影響。4、珠光體（P）層片狀鐵素體與滲碳體組成的機(jī)械混合物；具有較高的強(qiáng)度和硬度，又具有一定的塑性和韌性，是一種綜合力學(xué)性能較好的組織；珠光體適于壓力加工和切削加工。5、萊氏體是鑄鐵或高碳合金鋼中由奧氏體（或其轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物）與碳化物（包括滲碳體）組成的共晶組織；性能與滲碳體相似，即硬而脆。在鐵碳合金5種基本組織中，鐵素體、奧氏體、滲碳體都是單相組織，是基本相，而珠光體、萊氏體是由基本相混合組成的兩相組織。（二）鐵碳合金狀態(tài)圖鋼和鑄鐵主要由鐵和碳兩種元素組成，統(tǒng)稱為鐵碳合金。鐵碳合金狀態(tài)圖就是研究鐵碳合金的成分、溫度和組織之間變化關(guān)系的圖解。從某種意義上講，鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。1、鐵碳合金狀態(tài)圖上的主要特性點(diǎn)：A-純鐵熔點(diǎn)B-包晶轉(zhuǎn)變時(shí)液相的成分C-共晶點(diǎn)

D-滲碳體熔點(diǎn)E-碳在γ鐵中的最大溶解度F-共晶滲碳體的成分G-α鐵和γ鐵的轉(zhuǎn)變點(diǎn)H-碳在δ鐵中的最大溶解度J-包晶點(diǎn)

K-共晶滲碳體的成分N-γ鐵和δ鐵的轉(zhuǎn)變點(diǎn)P-碳在α鐵中的最大溶解度S-共析點(diǎn)Q-室溫時(shí)碳在α鐵中的最大溶解度

2、鐵碳合金狀態(tài)圖中特性連接線的意義:ABCD線:為液相線.液態(tài)鐵碳合金冷卻至此線時(shí)開始結(jié)晶,此線以上為液相區(qū).冷卻時(shí)含碳量小于4.3%的合金在AC線開始結(jié)晶出奧氏體，大于4.3%的合金在CD線開始結(jié)晶出滲碳體稱為一次滲碳體。AHJECF線:為固相線,鐵碳合金冷卻至此線時(shí)全部結(jié)晶完畢.全部結(jié)晶為奧氏體。此線以下是固相區(qū)。ES線:又稱Acm線.它是碳在奧氏體中的溶解度曲線。溫度在1148℃時(shí)，奧氏體的溶碳能力最大為2.11%，隨著溫度降低，溶解度沿此線降低，到727℃時(shí)，奧氏體的溶碳量為0.77%，大于0.77%的合金冷卻到此曲線時(shí)析出二次滲碳體。PQ線:鐵碳合金冷卻時(shí)從鐵素體中析出三次滲碳體的的開始線.GS線:又稱A3線.亞共析鋼冷卻時(shí)從奧氏體中析出鐵素體的開始線，也是同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的開始線。ECF線:即共晶線，它是一條重要的水平線，溫度為1148℃，液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在恒溫條件下，將從液體中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，即發(fā)生共晶反應(yīng)。所形成的共晶體為萊氏體。PSK線:即共析線，又稱A1線.

也是一條重要的水平線，溫度為727℃，鐵碳合金冷卻至此線時(shí),將從奧氏體中同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物,稱為共析反應(yīng).

所形成的共析體為珠光體。HJB線:即包晶線.鐵碳合金冷卻至此線時(shí),由液相和δ鐵反應(yīng)生成奧氏體根據(jù)生成條件的不同，滲碳體可分為一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體五種。它們的不同形態(tài)與分布，除對(duì)鐵碳合金性能有不同影響外，就其本身來(lái)講，并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。3、鐵碳合金狀態(tài)圖中主要相區(qū)：根據(jù)特性點(diǎn)和特性線的分析，簡(jiǎn)化鐵碳合金狀態(tài)圖，主要有4個(gè)單相區(qū)和5個(gè)雙相區(qū)鐵碳合金狀態(tài)圖中的相區(qū)單相區(qū)兩相區(qū)相區(qū)相組成相區(qū)相組成ACD線以上液相（L）ACEL+AAESG奧氏體（A）CDFL+Fe3CGPQ鐵素體（F）GSPA+FSEFKA+Fe3CPSK線以下F+Fe3C4、鐵碳合金的分類E點(diǎn)成分是鋼與生鐵的分界線，E點(diǎn)左邊的鐵碳合金稱為鋼（含碳量小于0.0218%的稱為純鐵)。E點(diǎn)右邊的稱為生鐵。鐵碳合金工業(yè)純鐵WC<0.0218%鋼WC<2.11%生鐵WC>2.11%亞共析鋼WC在0.0218%-0.77%共析鋼WC=0.77%過共析鋼WC在0.77%-2.11%

1.工業(yè)純鐵（C<0.0218%）常溫組織為F，F(xiàn)e3CIII數(shù)量極少，經(jīng)常忽略。2.鋼(0.0218～2.11)%C亞共析鋼：(0.0218～0.77)%C,常溫組織為F+P。共析鋼：C=0.77%，常溫組織為P。過共析鋼：(0.77～2.11)%C，常溫組織為P+Fe3CII。3.生鐵(白口鐵)

(2.11～6.69)%C生鐵的共同特點(diǎn)是在ECF線上都有共晶反應(yīng)，都有萊氏體的組織存在。生鐵也分為三種：亞共晶生鐵：(2.11～4.3)%C，常溫組織為：P+Fe3CII+Ld′。共晶生鐵：C=4.3%，常溫組織為L(zhǎng)d′。過共晶生鐵：(4.3～6.69)%C，常溫組織為L(zhǎng)d′+Fe3CI。5、典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析（三）鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用1、鐵碳合金成分、組織和性能之間的關(guān)系（1）含碳量對(duì)鐵碳合金平衡組織的影響隨著含碳量的增加。合金中滲碳體相呈線性關(guān)系增加，當(dāng)含碳量為6.69%時(shí)，合金成為完全的滲碳體，而鐵素體的量減少到零。鋼中含碳量為0.77%時(shí)，室溫下全為珠光體組織。鋼中含碳量離共析成分越遠(yuǎn)，珠光體成分越少，而鐵素體或二次滲碳體組分相應(yīng)增加。（2）含碳量對(duì)機(jī)械性能的影響鐵碳合金的力學(xué)性能隨著含碳量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性降低；但強(qiáng)度又隨組織變化而變化，當(dāng)鋼中含碳量≤0.77%時(shí)，強(qiáng)度隨珠光體相對(duì)量的增加而增加；當(dāng)鋼中含碳量＞0.77%時(shí)，因二次滲碳體沿晶界不斷析出，使強(qiáng)度的增加趨勢(shì)減緩；當(dāng)鋼中含碳量＞0.9%時(shí)，二次滲碳體沿晶界形成完整的網(wǎng)狀形態(tài)，使強(qiáng)度呈迅速下降趨勢(shì)；當(dāng)鋼中含碳量≥2.11%時(shí)，合金的基體已成為脆硬的滲碳體，強(qiáng)度很低，具有很高的硬度和脆性。（3）含碳量對(duì)工藝性能的影響對(duì)切削加工性來(lái)說(shuō)，一般認(rèn)為中碳鋼的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量過高或過低，都會(huì)降低其切削加工性能。

2、鐵碳合金狀態(tài)圖的主要用途（1）在選材方面的應(yīng)用（2）在鑄造方面的應(yīng)用（3）在鍛造方面的應(yīng)用(4)在焊接方面的應(yīng)用(5)在熱處理方面的應(yīng)用（6）是研究開發(fā)新材料的重要理論依據(jù)第三節(jié)鋼的熱處理一、熱處理的基本概念（一）熱處理的概念；熱處理是將固態(tài)金屬及合金按要求進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所要求性能的一種工藝過程。（二）熱處理的作用改善鋼的性能，有兩個(gè)主要途徑：一.是調(diào)整鋼的化學(xué)成分，加入合金元素，二.是對(duì)鋼進(jìn)行熱處理（三）熱處理的基本要素?zé)崽幚砉に囍杏腥蠡疽兀杭訜?、保溫、冷卻。這三大基本要素決定了材料熱處理后的組織和性能。

（四）熱處理的基本類型1．普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火等。2．表面熱處理包括感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、滲碳、氮化和碳氮共滲等。3．其它熱處理包括可控氣氛熱處理、真空熱處理和形變熱處理等。

：（五）鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度對(duì)鋼來(lái)說(shuō)其臨界溫度常用的有A1-表示共析鋼加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變,冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的溫度A3-表示亞共析鋼加熱時(shí),先共析鐵素體完全溶入奧氏體的溫度,或冷卻時(shí)先共析鐵素體開始從奧氏體中析出的溫度Acm-表示過共析鋼加熱時(shí),先共析滲碳體完全溶入奧氏體的溫度,或冷卻時(shí)先共析滲碳體開始從奧氏體中析出的溫度二、鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變-----奧氏體的形成（一）加熱時(shí)奧氏體的形成過程1．共析鋼的加熱轉(zhuǎn)變

第一階段：奧氏體晶核的形成第二階段：奧氏體的長(zhǎng)大第三階段：殘余滲碳體的溶解第四階段：奧氏體成分的均勻化工程上把奧氏體晶粒尺寸大小定義為晶粒度，并分為8級(jí)，其中1～4級(jí)為粗晶粒，5級(jí)以上為細(xì)晶粒，超過8級(jí)為超細(xì)晶粒。2．非共析鋼的加熱轉(zhuǎn)變亞共析鋼與過共析鋼的珠光體加熱轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體過程與共析鋼轉(zhuǎn)變過程是一樣的，即在Ac1溫度以上加熱無(wú)論亞共析鋼或是過共析鋼中的珠光體均要轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。不同的是還有亞共析鋼的鐵素體的轉(zhuǎn)變與過共析鋼的二次滲碳體的溶解。

亞共析鋼加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變亞共析鋼在室溫平衡狀態(tài)下的組織為珠光體+鐵素體，當(dāng)加熱溫度超過Ac1時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體，提高加熱溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，則鐵素體逐漸轉(zhuǎn)變奧氏體，當(dāng)加熱溫度超過Ac3時(shí)，鐵素體完全消失，全部組織為奧氏體過共析鋼加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變過共析鋼在室溫平衡狀態(tài)下的組織為珠光體+滲碳體，當(dāng)加熱溫度超過Ac1時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變，奧氏體，提高加熱溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，則滲碳體逐漸將逐漸溶入奧氏體中，在溫度超過Accm時(shí)，滲碳體全部溶解，全部組織為奧氏體

(二）鋼的加熱工藝選擇鋼的加熱工藝包含加熱溫度與加熱時(shí)間.1、加熱時(shí)間指的是升溫與保溫時(shí)間的總和。加熱工件到要求的溫度（實(shí)為零件表面溫度）所需時(shí)間為升溫時(shí)間。保溫時(shí)間是工件表面與心部都達(dá)到要求的溫度所需時(shí)間。升溫時(shí)間主要取決于加熱速度。保溫時(shí)間取決于鋼的化學(xué)成分、工件尺寸與形狀以及加熱爐類型等諸因素2、加熱溫度加熱溫度的選擇，原則上可根據(jù)鋼的相圖參考確定。（三）鋼的加熱缺陷1．鋼加熱時(shí)常見的缺陷：（1）氧化（2）脫碳（3）過熱（4）過燒

2．加熱缺陷的防止辦法（1）真空加熱（2）可控氣氛加熱（3）鹽浴加熱三、鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變—奧氏體A的分解（一）等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（TTT曲線）即過冷奧氏體在一定溫度下隨時(shí)間變化組織轉(zhuǎn)變情況；它反映了奧氏體在快速冷卻到臨界點(diǎn)以下在各不同溫度的保溫過程中，溫度、時(shí)間與轉(zhuǎn)變組織、轉(zhuǎn)變量的關(guān)系。（二）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）過冷奧氏體依冷卻速度變化組織轉(zhuǎn)變情況

臨界冷卻速度越小，奧氏體越穩(wěn)定，因而即使在較慢的冷卻速度下也會(huì)得到馬氏體（三）TTT曲線與CCT曲線的區(qū)別1、TTT曲線是選擇熱處理冷卻制度的參考，CCT曲線更能反映熱處理冷卻狀況，作為選擇熱處理冷卻制度的依據(jù)。2、C曲線的影響因素；碳含量：曲線靠左，表明過冷奧氏體易于分解，穩(wěn)定性低，靠右則穩(wěn)定性高，隨著碳含量的增加，C曲線靠右合金元素：所有溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移。不形成碳化物的形成元素只改變C曲線位置，強(qiáng)碳化物的形成元素形成兩個(gè)C曲線四、鋼的熱處理基本工藝及應(yīng)用（一）退火與正火正火是將鋼加熱到Ac3或Accm以上保溫再在空氣中冷卻的熱處理工藝；退火是將鋼加熱到相變溫度Ac1以上或以下，較長(zhǎng)時(shí)間保溫并緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的一種工藝。

1．退火（1）完全退火（再結(jié)晶退火）完全退火是將鋼件或鋼材加熱到Ac3以上20℃～30℃，經(jīng)完全奧氏體化后進(jìn)行隨爐緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。

（2）球化退火鋼隨爐升溫加熱到Ac1以上Accm以下的雙相區(qū)，較長(zhǎng)時(shí)間保溫，并緩慢冷卻的工藝。這種工藝主要適用于共析或過共析的工模具鋼，目的是讓其中的碳化物球化（?；┖拖W(wǎng)狀的二次滲碳體，因此叫做球化退火。

（3）去應(yīng)力退火為了消除由于變形加工以及鑄造、焊接過程引起的殘余內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的退火稱為去應(yīng)力退火。

（4）擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火是將工件加熱到略低于固相線的溫度（亞共析鋼通常為1050℃～1150℃），長(zhǎng)時(shí)間（一般10～20小時(shí)）保溫，然后隨爐緩慢冷卻到室溫。擴(kuò)散退火的主要目的是均勻鋼內(nèi)部的化學(xué)成分。

2．正火正火與退火的主要區(qū)別在于冷卻速度不同，正火冷卻速度較大，得到的珠光體組織很細(xì)，因而強(qiáng)度和硬度也較高。正火主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：（1）消除網(wǎng)狀二次滲碳體（2）作為最終熱處理（3）改善切削加工性能（二）鋼的淬火將亞共析鋼加熱到Ac3以上，共析鋼與過共析鋼加熱到Ac1以上（低于Accm）的溫度，保溫后以大于Vk的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝叫淬火1．淬火溫度的確定2．加熱時(shí)間的確定3．淬火冷卻介質(zhì)的確定4．淬火方法

5．鋼的淬透性（1）淬透性的概念鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層（也稱為淬透層）深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來(lái)表示。

（2）影響淬透性的因素影響淬透性的主要因素是化學(xué)成分，除Co以外，所有溶于奧氏體中的合金元素都提高淬透性。另外，奧氏體的均勻性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都會(huì)影響淬透性。（3）淬透性的測(cè)定及其表示方法淬透性的測(cè)定方法很多，目前應(yīng)用得最廣泛的是“末端淬火法”，簡(jiǎn)稱端淬試驗(yàn)

三、鋼的回火回火一般是緊接淬火以后的熱處理工藝，回火是淬火后再將工件加熱到Ac1溫度以下某一溫度，保溫后再冷卻到室溫的一種熱處理工藝。1．鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變

2．回火工藝低溫回火：250℃～350℃范圍內(nèi)回火中溫回火：350℃～500℃范圍內(nèi)回火高溫回火：500℃～650℃范圍內(nèi)回火3．回火脆性在250℃～350℃和500℃～650℃鋼的沖擊韌性明顯下降，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。（1）低溫回火脆性淬火鋼在250℃～350℃范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆性叫做低溫回火脆性

（2）高溫回火脆性淬火鋼在500℃～650℃范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱為高溫回火脆性（四）奧氏體不銹鋼熱處理工藝（1）固溶處理。將鋼加熱到1050～1150℃后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫，這樣鋼的耐蝕性會(huì)有很大改善。（2）穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進(jìn)行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固處理后，將鋼加熱到850～880℃保溫后空冷，此時(shí)Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成鉻的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。

（3）去應(yīng)力處理去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300～350℃回火。五、其它熱處理方法簡(jiǎn)介（一）表面淬火（二）化學(xué)熱處理

六、熱處理工藝缺陷與零件結(jié)構(gòu)（一）熱處理工藝缺陷及其防止措施1．硬度不足或出現(xiàn)軟點(diǎn)2．零件變形與開裂（二）熱處理件結(jié)構(gòu)工藝性（三）熱處理工藝應(yīng)用分析第四節(jié)承壓類特種設(shè)備常用材料一、

鍋爐、壓力容器及壓力管道對(duì)鋼材性能的要求

①在設(shè)計(jì)溫度和設(shè)計(jì)壓力下鋼材的力學(xué)性能,主要指強(qiáng)度,塑性和韌性②在與腐蝕介質(zhì)接觸條件下鋼材的抗腐蝕性能③冶金質(zhì)量和制造性能按工作條件分為兩大類：

（一）用以制造室溫及中溫承壓元件的鋼板與鋼管

1

、有較高的室溫強(qiáng)度

2、還需要考慮時(shí)效韌性

3、

較低的缺口敏感性4、良好的加工工藝性能和焊接性能5、在選材料時(shí)還需考慮①材料中碳的當(dāng)量值(保證材料具有較好的可焊性)

②適當(dāng)?shù)暮附硬牧虾秃附庸に嚔鄄牧暇哂辛己玫乃苄寓芰己玫牡捅督M織

⑤鋼材的分層、非金屬夾雜物、氣孔、疏松等缺陷盡可能減少(防止裂紋的產(chǎn)生)

（二）用以制造高溫承壓元件的鋼板與鋼管

1

、具有足夠的蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和持久塑性2

、具有良好的高溫組織穩(wěn)定性

3

、具有良好的的高溫抗氧化性4

、具有良好的加工工藝性

二、

鍋爐壓力容器及壓力管道用鋼的分類

（一）鋼的分類按化學(xué)成分分類,鋼可分為：合金鋼、低合金鋼、非合金鋼1、碳素鋼的分類1）按鋼中含碳量低碳鋼:含碳量≤0.25%中碳鋼:含碳量=0.25%-0.6%高碳鋼:含碳量≥0.6%2）按鋼的質(zhì)量普通碳素鋼:含硫量≤0.050%含磷量≤0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼:含硫量≤0.040%含磷量≤0.040%高級(jí)碳素鋼:含硫量≤0.030%含磷量≤0.035%3）按鋼的用途碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼4）按冶煉時(shí)脫氧程度澆注制度沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼5）按冶煉方法和設(shè)備平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼6）按制造加工形式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼2、合金鋼分類1）按合金元素的加入量低合金鋼:合金總量≤5%中合金鋼:合金總量5%-10%高合金鋼:合金總量>10%2)按鋼的用途合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能合金鋼3)按鋼的組織珠光體鋼奧氏體鋼鐵素體鋼馬氏體鋼等4)按所含主要合金元素鉻鋼鉻鎳鋼錳鋼硅錳鋼等（二）鍋爐壓力容器及壓力管道常用鋼材1、工作溫度低于500℃的鋼材

碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼

2、工作溫度高于500℃的鋼材

低合金高強(qiáng)鋼和奧氏體不銹鋼

三.

鍋爐壓力容器及壓力管道常用鋼材的性能（一）低碳鋼

1、低碳鋼的性能適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度良好的塑性、韌性，工藝性能和加工性能好2、低碳鋼中主要成分對(duì)性能的影響1

）碳的影響

碳增加，強(qiáng)度增大，塑性減少，可焊性變差，時(shí)效敏感性降低，但塑性和韌性降低，焊接性能變差，淬硬傾向變大.2

）錳的影響

脫氧(FeO)脫硫可增加強(qiáng)度,細(xì)化組織,提高韌性3

）硅的影響

脫氧可提高強(qiáng)度,硬度,彈性,但會(huì)降低塑性和韌性4

）硫的影響

熱脆性5

）磷的影響

冷脆性6）氧的影響

降低強(qiáng)度、塑性7

）氮的影響

提高強(qiáng)度、硬度，降低塑性時(shí)效:鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性，特別是沖擊韌性在一定范圍內(nèi)自發(fā)改變的現(xiàn)象熱時(shí)效:低碳鋼加熱至570∽720℃，然后快冷，再放置一段時(shí)間后韌性降低的現(xiàn)象

應(yīng)變時(shí)效:經(jīng)過冷變形(變形量超過5%)的低碳鋼,再加熱至250∽350℃時(shí)韌性降低的現(xiàn)象8

）氫的影響

氫脆

（二）

低合金結(jié)構(gòu)鋼

又稱為

低合金高強(qiáng)度鋼

有較高的強(qiáng)度和較好的塑性和韌性。1、16MnR和16Mng的性能1）良好的力學(xué)性能2）良好的焊接性3）耐大氣腐蝕性優(yōu)于碳素鋼，但缺口敏感性大于碳素鋼2、15MnVR的性能1）良好的力學(xué)性能2）良好的焊接性3）缺口敏感性和時(shí)效敏感性大于16MnR（三）

不銹耐酸鋼

有較高的抗拉強(qiáng)度，較低屈服點(diǎn)，極好的塑性和韌性，焊接性能和冷彎成型性能好不銹鋼按典型組織分為：馬氏體〔M)型不銹鋼；鐵素體（F）型不銹鋼；奧氏體（A）型不銹鋼；奧氏體-鐵素體（A-F）雙相型不銹鋼；沉淀硬化型不銹鋼

1）奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕奧氏作不銹鋼在450～850℃保溫或緩慢冷卻時(shí)，會(huì)出現(xiàn)晶問腐蝕。含碳量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱影響區(qū)也會(huì)出現(xiàn)晶間腐蝕。

防止晶間腐蝕的方法：（1）降低鋼中的碳量（2）加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物（TiC或NbC）的元素（3）通過調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵素體雙相組織（4）采用適當(dāng)熱處理工藝2）奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂防止的最主要途徑：是加入Si2～4％并從冶煉上將N含量控制在0.04％以下，此外還應(yīng)盡量減少P等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙相鋼3）奧氏作不銹鋼的形變強(qiáng)化單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能（四）

低溫用鋼

低溫用鋼有良好的低溫韌性,碳含量增加,鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度急劇上升,因此低溫用鋼的含碳量多限制在0.2%以下；錳含量增加使得鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度下降,改善鋼的低溫韌性;鎳具有與錳相似的改善鋼的低溫韌性的功能第二章焊接基本知識(shí)一.常用焊接方法（一）焊接的概念1、焊接兩種或兩種以上材質(zhì)(同種或異種),通過加熱或加壓或二者并用,來(lái)達(dá)到原子之間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程叫焊接.2、焊接技術(shù)的發(fā)展歷史（二）焊接方法的分類1、熔焊熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。2、壓焊壓焊是在加壓條件下，使兩工件在固態(tài)下實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合，又稱固態(tài)焊接。

3、釬焊釬焊是使用比工件熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將工件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于工件熔點(diǎn)的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕工件，填充接口間隙并與工件實(shí)現(xiàn)原子間的相互擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)焊接的方法。軟釬焊硬釬焊（三）鍋爐壓力容器常用焊接方法焊條電弧焊埋弧自動(dòng)焊氣體保護(hù)焊等1、氣體保護(hù)電弧焊氣體保護(hù)電弧焊是利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。1）氬弧焊氬弧焊是使用氬氣為保護(hù)氣體的電弧焊2)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊利用二氧化碳?xì)怏w（純度>99.98%的CO2）作為保護(hù)氣體的電弧焊2、埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊是電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒的自動(dòng)電弧焊接方法埋弧自動(dòng)焊與焊條電弧焊相比有以下特點(diǎn)：①生產(chǎn)率高②焊接品質(zhì)高而且穩(wěn)定③節(jié)省金屬材料④勞動(dòng)條件好

3、SMAW（焊條電弧焊）電弧焊：利用電弧作為焊接熱源的熔焊方法稱為電弧焊。焊條電弧焊：用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法，稱為焊條電弧焊。

1）焊條電弧焊特點(diǎn)：焊條電弧焊的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，能進(jìn)行全位置焊接，能焊接不同的接頭、不規(guī)則焊縫。但生產(chǎn)效率低，焊接品質(zhì)不夠穩(wěn)定，對(duì)焊工操作技術(shù)要求較高，勞動(dòng)條件差。手工電弧焊多用于單件小批生產(chǎn)和修復(fù)，一般適用于2mm以上各種常用金屬的焊接。

2)電弧焊焊條

電焊條由金屬焊芯和藥皮兩部分組成（1）焊芯焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯作用：作為電極產(chǎn)生電弧，焊芯熔化后作為填充金屬與熔化了的母材混合形成焊縫（2）藥皮涂敷在焊芯表面的有效成為藥皮作用：1）提高電弧燃燒穩(wěn)定性2）保護(hù)焊接熔池3）保證焊縫脫氧4）加入合金元素5）改善焊接工藝性能（3）酸性焊條和堿性焊條的特點(diǎn):酸性焊條藥皮中含有酸性氧化物和少量有機(jī)物,氧化性較強(qiáng),施焊時(shí)合金元素?zé)龘p較多,焊縫金屬氧含量較多,所以焊縫的力學(xué)性能,特別是沖擊韌性較低.酸性焊條難于脫硫脫磷,故焊條的抗裂性較差.但酸性焊條的工藝性能良好,成形美觀,特別是對(duì)銹,油,水的敏感度不大,抗氣孔性好.堿性焊條藥皮中含有堿性氧化物和較多的鐵合金,使焊條有足夠的脫氧能力,焊縫金屬氫含量較低,藥皮中某些成分能有效的脫硫脫磷,故焊條的抗裂性好.焊縫的力學(xué)性能,特別是沖擊韌性較好,但對(duì)銹,油,水較敏感,抗氣孔能力差,電弧穩(wěn)定性差,在深坡口中施焊時(shí),脫渣性不好;發(fā)塵量大（4）焊條選用原則1）根據(jù)被焊的金屬材料類別選擇相應(yīng)的焊條種類2）焊縫性能要和母材性能相同3）焊條工藝性能要滿足施焊操作需要3）焊接電弧極性接法：①正接：焊件接正極，電極接負(fù)極②反接：焊件接負(fù)極，電極接正極

（四）焊接規(guī)范焊條電弧焊的焊接規(guī)范，主要就是對(duì)焊接電流的大小類型和焊條直徑的選擇。根據(jù)所焊接工件的材質(zhì)選擇焊條牌號(hào)，至于焊接速度和電弧長(zhǎng)度，通常由焊工根據(jù)焊條牌號(hào)和焊縫所在空間的位置，在施焊過程中適度調(diào)節(jié)。

1、焊條直徑

2、焊接電流3、焊縫層數(shù)4、焊縫的空間位置

（五）焊接位置及特點(diǎn)1、焊接位置的概念焊接時(shí),焊接接頭所處的空間位置稱為焊接位置,2、基本焊接位置（1）鋼板對(duì)接焊縫和角焊縫的基本焊接位置:平焊立焊橫焊平角焊立角焊仰角焊（2）管子環(huán)焊縫的基本焊接位置:水平轉(zhuǎn)動(dòng)垂直固定水平固定450位置

二、

焊接接頭（一）焊接接頭形式用焊接方法連接的接頭叫焊接接頭對(duì)接接頭搭接接頭角接接頭T字接頭

（a）對(duì)接接頭；（b）角接接頭；（c）搭接接頭

焊接接頭的三種形式1．對(duì)接接頭結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面處于同一平面或同一弧面內(nèi)進(jìn)行焊接的接頭。特點(diǎn)：受熱均勻，受力對(duì)稱，便于無(wú)損檢測(cè)，焊接質(zhì)量容易得到保證2．角接接頭和T型接頭結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處的中面相互垂直或相交成某一角度進(jìn)行焊接的接頭。角接接頭和T字接頭都形成角焊縫兩構(gòu)件成T字形焊接在一起的接頭，叫T型接頭。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不連續(xù)，承載后受力狀態(tài)不如對(duì)接接頭，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，且焊接質(zhì)量也不易得到保證。

3．搭接接頭結(jié)構(gòu)：兩個(gè)相互連接零件在接頭處有部分重合在一起，中面相互平行，進(jìn)行焊接的接頭。特點(diǎn)：屬于角焊縫，與角接接頭一樣，在接頭處結(jié)構(gòu)明顯不連續(xù)承載后接頭部位受力情況較差。（二）坡口形式開坡口的目的：是保證電弧能深入焊縫的根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，獲得較好的焊縫形態(tài)。

1、坡口形狀基本坡口形狀：Ⅰ形、V形、單邊V形、U形、J形。雙V形坡口由兩個(gè)V形坡口和一個(gè)I形坡口組合而成2、坡口形式的選擇原則①保證焊透②填充于焊縫部位的金屬盡可能少③便于焊接④減少焊接變形量（三）焊接接頭形式和坡口形式的關(guān)系序號(hào)接頭形式圖示坡口形式

特點(diǎn)1對(duì)焊接頭不開坡口V，X，U形坡口

應(yīng)力集中較小，有較高的承載力2角焊接頭不開坡口V，K形坡口卷邊適用厚度在8mm以下適用厚度在8mm以下適用厚度在2mm以下3T形接頭不開坡口VK形坡口適用厚度在30mm以下的不受力構(gòu)件適用厚度在30mm以上的只承受較小剪應(yīng)力構(gòu)件4搭接接頭

不開坡口適用厚度在12mm以下的鋼板

（四）焊接接頭的組成焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)三部分組成1）焊縫金屬：焊接加熱時(shí)，焊縫處的溫度在液相線以上，母材與填充金屬形成共同熔池，冷凝后成為焊縫組織。

2）熔合區(qū)：焊縫與母材交接的過渡的區(qū)域，它是剛好加熱到熔點(diǎn)與凝固溫度區(qū)間的部分3）熱影響區(qū)：在焊接過程中，焊縫兩側(cè)金屬因焊接熱作用而產(chǎn)生組織和性能變化的區(qū)域。（五）焊接接頭的組織和性能1、焊接接頭的組織和性能1）焊接工件上溫度的變化與分布2）焊縫的組織和性能①焊縫金屬經(jīng)過從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟囊淮谓Y(jié)晶過程；固相下發(fā)生的二次結(jié)晶過程。②低碳鋼、低合金鋼和奧氏體不銹鋼的焊縫組織3）焊接熱影響區(qū)和熔合區(qū)的組織和性能低碳鋼（不易淬火鋼）熱影響區(qū)熔合區(qū)：此區(qū)成分及組織極不均勻，強(qiáng)度下降，塑性很差，是產(chǎn)生裂紋及局部脆性破壞的發(fā)源地；過熱區(qū)：過熱組織，塑性大大降低，沖擊韌性值下降正火區(qū)：力學(xué)性能優(yōu)于母材部分相變區(qū)：力學(xué)性能較差2、改善焊接接頭組織性能的方法焊后正火處理正確選擇焊接方法和焊接過程三、

焊接應(yīng)力與變形（一）焊接應(yīng)力和變形產(chǎn)生的原因焊接過程中對(duì)焊件進(jìn)行了局部的不均勻的加熱，是產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形的根本原因。（二)焊接變形的基本形式1、收縮變形2、角變形3、彎曲變形4、波浪形變形5、扭曲變形（三)防止和減少焊接變形的措施1、合理設(shè)計(jì)焊接構(gòu)件2、采取必要的技術(shù)措施反變形法、加裕量法、剛性?shī)A持法、選擇合理的焊接順序（四)焊接變形的矯正方法①機(jī)械矯正法②火焰加熱矯正法（五)消除焊接應(yīng)力的措施①選擇合理的焊接順序②焊前預(yù)熱③加熱“減應(yīng)區(qū)”，在焊接結(jié)構(gòu)上選擇合適的部位加熱后再焊接，可大大減少焊接應(yīng)力。④焊后熱處理

(六)焊接缺陷及防治措施1)焊接接頭的缺陷常見的焊接缺陷有焊縫外形尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、氣孔、夾渣、未焊透和裂縫等缺陷。其中以未焊透和裂縫的危害性最大。2)焊接缺陷的防止1是制訂正確的焊接技術(shù)指導(dǎo)文件；2是針對(duì)焊接缺陷產(chǎn)生的原因在操作中防止

(七)合理設(shè)計(jì)焊接件的結(jié)構(gòu)1)焊縫的布置2)焊接接頭及坡口形式的選擇四、

鍋爐壓力容器常用鋼材的焊接一、鋼材的焊接性金屬材料的焊接性亦稱為可焊性，是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。主要指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。（1）工藝焊接性（2）使用焊接性二、低碳鋼焊接低碳鋼塑性好，一般沒有淬硬傾向，對(duì)焊接熱過程不敏感，焊接性良好。通常情況下，焊接不需要采取特殊技術(shù)措施，選用各種焊接方法都容易獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。在低溫下焊接剛性較大的低碳鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮采取焊前預(yù)熱，以防止裂紋的產(chǎn)生。厚度大于50mm的低碳鋼結(jié)構(gòu)或壓力容器等重要構(gòu)件，焊后要進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。電渣焊的焊件，焊后要進(jìn)行正火處理。三、低合金鋼焊接特點(diǎn)（1）熱影響區(qū)易有淬硬傾向（硬度增高，塑性、韌性降低）（2）易出現(xiàn)冷裂紋且常具有延遲特性（3）產(chǎn)生冷裂紋的因素（一）低合金鋼在焊接過程中選用的焊條1）超低氫焊條2）高韌性焊條3）高韌性超低氫焊條4）耐吸潮焊條（二）低合金鋼用焊接材選用的原則1）根據(jù)產(chǎn)品對(duì)焊縫性能要求選擇焊接材料2）選擇焊接材料時(shí)，還要考慮工藝條件的影響3）對(duì)厚板、拘束度大及冷裂傾向大的焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選用超低氫焊接材料4）為確保產(chǎn)品使用的安全性，選擇高韌性焊接材料5）為提高生產(chǎn)率來(lái)選擇6）為改善衛(wèi)生條件采用低塵低毒焊條。（三）低合金鋼的強(qiáng)化機(jī)理低合金高強(qiáng)度的強(qiáng)化機(jī)理與碳素鋼不同，碳素鋼主要通過鋼中的碳含量形成珠光體、貝氏體和馬氏體來(lái)達(dá)到強(qiáng)化；而低合金高強(qiáng)鋼的強(qiáng)化主要是通過晶粒細(xì)化、沉淀硬化及亞結(jié)構(gòu)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。四、奧氏體不銹鋼焊接特性1、奧氏體不銹鋼焊接性能奧氏體不銹鋼的焊接性能良好，焊接時(shí)一般不需要采取特殊技術(shù)措施，主要應(yīng)防止晶界腐蝕和熱裂紋。

1)焊接接頭的晶界腐蝕晶界腐蝕是不銹鋼焊接過程中在450—800oC溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)，晶界處將析出鉻的碳化物，致使晶粒邊界出現(xiàn)貧鉻，當(dāng)晶界附近的金屬含鉻量低于臨界值12％時(shí)，便會(huì)發(fā)生明顯的晶界腐蝕，使焊接接頭耐腐蝕性嚴(yán)重降低的現(xiàn)象。應(yīng)該采取的技術(shù)措施是：①合理選擇母材②選擇超低碳焊條，減少焊縫金屬的含碳量，減少和避免形成鉻的碳化物，從而降低晶界腐蝕傾向。③采取合理的焊接過程和規(guī)范④焊后進(jìn)行熱處理

2)焊接接頭的熱裂紋奧氏體不銹鋼由于本身導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，焊接條件下會(huì)形成較大拉應(yīng)力，同時(shí)晶界處可能形成低熔點(diǎn)共晶，導(dǎo)致焊接時(shí)容易出現(xiàn)熱裂紋措施是：①減少雜質(zhì)來(lái)源，避免焊縫中雜質(zhì)的偏析和聚集。②加入一定量的鐵素體形成元素，如Mo、Nb等，使焊縫成為奧氏體+鐵素體雙相組織，防止柱狀晶的形成。③采取合理的焊接過程和規(guī)范采用小電流、快速焊、不橫向擺動(dòng)，以減少母材向熔池的過渡。

五、焊接缺陷1、外觀缺陷咬邊、焊瘤、凹坑、未焊滿、燒穿成形不良、錯(cuò)邊、塌陷、表面氣孔、弧坑縮孔、角變形、扭曲等2、氣孔焊接時(shí),熔池中的氣泡在凝固時(shí)未能逸出而形成空穴"3、夾渣4、裂紋按尺寸分為宏觀裂紋,微觀裂紋,超顯微裂紋產(chǎn)生溫度分為熱裂紋和冷裂紋按產(chǎn)生原因分為再熱裂紋,層狀撕裂和應(yīng)力腐蝕裂紋5、未焊透6、未熔合第三章

無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)一、無(wú)損檢測(cè)概論1、無(wú)損檢測(cè)定義定義:在不損壞試件的前提下,以物理或化學(xué)方法為手段,借助先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備器材,對(duì)試件的內(nèi)部和表面的結(jié)構(gòu),性質(zhì),狀態(tài)進(jìn)行檢查和測(cè)試的方法2、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的主要功能1）無(wú)損檢測(cè)2）材質(zhì)檢查3）幾何度量4）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控3、無(wú)損檢測(cè)的目的保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障使用安全、改進(jìn)制造工藝、降低生產(chǎn)成本4、無(wú)損檢測(cè)發(fā)展的三個(gè)階段：無(wú)損探傷、無(wú)損檢測(cè)、無(wú)損評(píng)價(jià)5、無(wú)損檢測(cè)方法：射線檢測(cè)（RT）、超聲波檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）渦流檢測(cè)（ET）、聲發(fā)射檢測(cè)（AE）6、無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用特點(diǎn)1.無(wú)損檢測(cè)要與破壞性檢測(cè)相結(jié)合2.正確選用實(shí)施無(wú)損檢測(cè)的時(shí)機(jī)3.選用正確的無(wú)損檢測(cè)方法4.綜合應(yīng)用各種無(wú)損檢測(cè)方法6、缺陷的種類（1）鋼焊縫中常見缺陷（2）鑄件中常見缺陷氣孔、夾渣、夾砂、密集氣孔、冷隔、縮孔和疏松、裂紋、（3）鍛件中常見缺陷縮孔和縮管、非金屬夾雜物、夾砂、龜裂、鍛造裂紋、白點(diǎn)、（4）軋材中常見缺陷鋼管：縱裂紋、橫裂紋、表面劃傷、翹皮的折疊、夾渣和分層鋼棒和型材：內(nèi)部缺陷、表面缺陷、鋼板：分層、裂紋、線狀缺陷、非金屬夾雜物、夾渣、折疊、偏析7、使用中常見的缺陷（1）疲勞裂紋（2）應(yīng)力腐蝕裂紋（3）氫損傷（氫鼓泡、氫致裂紋）（4）摩擦腐蝕（5）空化浸蝕二、射線檢測(cè)1.射線檢測(cè)：是指用Ｘ射線或伽瑪射線來(lái)檢測(cè)材料和工件、并以射線照相膠片作為記錄介質(zhì)和顯示方法的一種無(wú)損檢測(cè)方法2.射線檢測(cè)原理3射線檢測(cè)設(shè)備4、射線檢測(cè)特點(diǎn)（1）可獲得缺陷的直觀圖象，定性、定量（對(duì)長(zhǎng)、寬度尺寸）準(zhǔn)確。（2）檢測(cè)結(jié)果有直接記錄，可長(zhǎng)期保存。（3）對(duì)體積型缺陷（氣孔、夾渣類）檢出率很高，對(duì)面積型（裂紋、未熔合）缺陷如照相角度不適當(dāng)，容易漏檢（4）適宜檢測(cè)厚度小于100mm的工件，厚度增大照相絕對(duì)靈敏度下降。厚工件的小尺寸缺陷漏檢的可能性增大。（5）適宜檢驗(yàn)對(duì)接焊縫，不宜檢角焊縫及板材、棒材、鍛件等。（6）對(duì)缺陷在工件厚度方向的位置、尺寸（高度）的確定比較困難。（7）檢測(cè)成本高，速度慢。（8）射線對(duì)人體有害。三、超聲波檢測(cè)1、超聲波檢測(cè)超聲波檢測(cè)指用超聲波來(lái)檢測(cè)材料和工件、并以超聲檢測(cè)儀作為顯示方式的一種無(wú)損檢測(cè)方法2、超聲波檢測(cè)原理3、超聲波檢測(cè)工藝

2.超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)（1）面積型缺陷的檢出率高、體積型缺陷的檢出率低（2）適宜檢驗(yàn)厚度較大的工件（3）實(shí)用于各種試件，包括對(duì)接焊縫，角焊縫、板材、管材、棒材、鍛件，以及復(fù)合材料等的檢測(cè)。（4）檢測(cè)成本低，速度快，檢測(cè)儀器?。?）無(wú)法得到缺陷的直觀圖像，定性困難，定量精度不高（6）檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見證記錄（7）對(duì)缺陷在厚度方向上定位較準(zhǔn)確（8）材質(zhì)、晶粒度對(duì)超聲波探傷由影響

四、磁粉1.磁粉檢測(cè)原理2.磁粉檢測(cè)的特點(diǎn)（1）適宜鐵磁材料探傷，不能用于非鐵磁材料檢驗(yàn)。（2）可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢查內(nèi)部缺陷?？蓹z出的缺陷埋藏深度與工件狀況、缺陷狀況以及工藝條件有關(guān)，一般為1～2mm，較深者可達(dá)3～5mm。（3）檢測(cè)靈敏度很高，可以發(fā)現(xiàn)極細(xì)小的裂紋以及其他缺陷。（4）檢測(cè)成本很低，速度快。（5）工件的形狀和尺寸有時(shí)對(duì)探傷有影響，因其難以磁化而無(wú)法探傷。五、滲透檢測(cè)1、滲透檢測(cè)的基本原理2、滲透檢測(cè)的特點(diǎn)（1）除了疏松多孔性材料外任何種類的材料，如鋼鐵材料、有色金屬、陶瓷材料和塑料等材料的表面開口缺陷都可以用滲透探傷。（2）形狀復(fù)雜的部件也可用滲透探傷，并一次操作就可大致做到全面檢測(cè)。（3）同時(shí)存在幾個(gè)方向的缺陷，用一次探傷操作就可完成檢測(cè)，形狀復(fù)雜的缺陷，也很容易觀察出顯示痕跡。（4）不需要大型的設(shè)備，攜帶式噴罐著色滲透探傷，不需水、電，十分便于現(xiàn)場(chǎng)使用。（5）試件表面光潔度影響大，探傷結(jié)果往往容易受操作人員技術(shù)的影響。（6）可以檢出表面張口的缺陷，但對(duì)埋藏缺陷或閉合型的表面缺陷無(wú)法檢出。（7）檢測(cè)程序多，速度慢。（8）檢測(cè)靈敏度比磁粉探傷低。（9）材料較貴、成本較高。（10）有些材料易燃、有毒。3、滲透檢測(cè)操作的基本步驟：滲透、清洗、顯象、觀察4、滲透探傷方法（1）水洗型熒光滲透探傷法。（2）后乳化型熒光滲透探傷法。（3）溶劑去除型熒光滲透探傷法。（4）水洗型著色滲透探傷法。（5）后乳化型著色滲透探傷法。（6）溶劑去除型著色滲透探傷法。4、顯象法的種類（1）濕式顯象法（2）快干式顯象法（3）干式顯象法（4）無(wú)顯象劑式顯象法第四章鍋爐基礎(chǔ)知識(shí)1.鍋爐的定義鍋爐是利用燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能或其它能源的熱能,把介質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的熱能轉(zhuǎn)化設(shè)備2、鍋爐的特點(diǎn)鍋爐在高溫、高壓力狀態(tài)下工作，一般都要求連續(xù)運(yùn)行，而不能任