《焊接冶金學——材料焊接性》總結
第一章：概述
1. 常見的焊接方法的工作原理及其特點
(1) 手工焊條電弧焊接：
工作原理：手工電弧焊由焊接電源、焊接電纜、焊鉗、焊條、焊件、電弧構成迴路，焊接時
電弧在焊條與被焊件之間燃燒, 電弧熱使工件和焊條同時熔化成熔池，焊條的藥皮熔化或燃燒, 產生渣氣，保護熔池；當電弧向前移動時, 熔池冷卻凝固而新的熔池不斷產生, 形成連續的焊縫。
優點：裝置簡單，操作靈活，適應性強。
缺點：生產效率低，勞動強度大，對焊工要求高，質量不易保證。
(2)埋弧自動焊接
工作原理：焊接動作由機械裝置自動完成，電弧在顆粒狀焊劑層下燃燒，連續送進的焊絲在焊劑覆蓋下和母材、焊劑一起熔化，形成焊縫的一種方法。
優點：生產效率高，焊縫質量穩定，節能，勞動條件好
缺點：無法進行立焊、橫焊或仰焊；靈活性較差，無法焊接不規則焊縫；無法焊接1mm以下的薄板。
(3) 非熔化極氬弧焊：
工作原理：以非熔化極（鎢極）作為電極，工件作為另乙個電極，電弧在非熔化極和工件之間燃燒，使焊材及母材熔化成液態形成熔池，同時外加惰性氣體作為電弧介質並保護電弧及焊接區的一種焊接方法。
優點：氬氣保護，可焊接易氧化、氮化、化學活潑性強的有色金屬、不鏽鋼和各種合金；
鎢極電弧穩定，可焊接薄件；焊縫成分可控，無飛濺，成形美觀。
缺點：焊縫厚度淺，熔敷速度小，生產率較低；鎢極承載電流的能力較差，過大的電流會引起鎢極熔化和蒸發，其微粒有可能進入熔池，造成汙染（夾鎢）；惰性氣體（氬氣、氦氣）較貴，和其它電弧焊方法（如手弧焊、埋弧焊、co2氣體保護焊等）相比，生產成本較高。
(4)熔化極氣保焊
工作原理：熔化極氣體保護焊採用可熔化的焊絲與被焊工件之間的電弧作為熱源來熔化焊絲與母材金屬，並向焊接區輸送保護氣體，使電弧、熔化的焊絲、熔池及附近的母材金屬免受周圍空氣的有害作用。連續送進的焊絲金屬不斷熔化並過渡到熔池，與熔化的母材金屬融合形成焊縫金屬，從而使工件相互連線起來。
優點：流密度大，熱量集中，熔敷率高，焊接速度快。熔深大，適用焊接較厚的焊件（板厚為8~25mm）；可獲得低氫含量的焊縫。
缺點：弧光強，煙氣大。
(5) 雷射焊：
工作原理：利用高能量的雷射脈衝對材料進行微小區域內的區域性加熱，雷射輻射的能量通過熱傳導向材料的內部擴散，將材料熔化後形成特定熔池，冷卻結晶形成焊縫。
優點：熱源集中，無電極，無汙染，接頭haz小
缺點：焊接位置要求精準；焊縫快速凝固，易產生氣孔，雷射裝置貴，成本高。
第二章焊接性及其試驗評定
1. 焊接性：指材料在一定的焊接工藝條件下（採用一定的焊接方法、焊接材料、工藝引數及結構型式條件下），獲得優質焊接接頭的難易程度和該焊接接頭能否在使用條件下可靠執行。
2. 焊接性的影響因素（焊接性分析考慮的著手點）
材料：母材的化學成分，狀態，效能
設計：接頭的應力狀態，能否自由變形
工藝：焊接方法和工藝措施
環境：服役溫度、服役介質、載荷性質
3. 焊接性試驗的內容（焊接性分析幾個具體方面）
（1）熱裂紋：結晶裂紋、液化裂紋、多變化裂紋
產生原因：s、p形成低熔點共晶；熱應力。
影響因素：合金狀態圖型別及結晶溫度；合金元素；力學因素
（2）冷裂紋
產生原因：焊接熱迴圈（接頭存在淬硬組織）、焊接應力、擴散氫
影響因素：淬硬傾向（m，晶格畸變），氫致開裂（延遲裂紋），拘束應力
（3）脆性斷裂：
產生原因：接頭脆性組織、硬脆非金屬夾雜物、時效脆化、冷作硬化
影響因素：冶金反應、熱迴圈、結晶
（4）使用效能：
力學效能：強度、塑性、韌性
特殊效能：腐蝕，低溫衝擊韌性，高溫蠕變強度，厚鋼板的層狀撕裂、低合金鋼的應力腐蝕
4. 焊接性試驗方法：
（1）碳當量法：鋼中合金元素的含量按相當於若干碳含量折算並疊加起來，作為粗略評定鋼材冷裂傾向的引數指標，即所謂碳當量（ce或ceq）。
ceq＜0.4%時，焊接性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應考慮預熱。
ceq=0.4%～0.6%時焊性較差。焊前工件需要適當預熱，焊後應注意緩冷，要採取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。
ceq＞0.6%時，焊接性不好。焊前工件必須預熱到較高溫度，焊接時要採取減少焊接應力和防止開裂的工藝措施，焊後要進行適當的熱處理，才能保證焊接接頭質量。
（2）焊接haz最高硬度法的試驗原理（為何可以表徵材料的冷裂性？）
haz最高硬度允許值就是剛好不出現冷裂紋的臨界硬度值。即若實際haz的硬度高於haz最高硬度允許值，那麼這個接頭有可能產生冷裂紋；若在最高硬度允許值內，一般認為此接頭不會產生冷裂。
由給定的焊接工藝條件和規範引數估算被焊材料haz的最高硬度，以此間接推斷母材的淬硬傾向和冷裂敏感性。根據給定材料的最大許用硬度來確定焊前預熱及焊後熱處理工藝規範。
（3）斜y形坡口對接試驗（小鐵研）和插銷試驗（it）表徵材料的冷裂性傾向的原理
1. 斜y形坡口對接試驗原理：目的用於評定低合金結構鋼焊縫及haz的冷裂敏感性，確定防止冷裂紋的臨界預熱溫度。
按照試驗方法施焊，然後對焊縫進行裂紋檢測。用肉眼或手持5-10倍放大鏡來檢測焊縫和熱影響區的表面和斷面是否有裂紋，計算試樣的表面裂紋率、根部裂紋率和斷面裂紋率。一般認為試樣表面裂紋率≤20%，無根部裂紋，實際構件不發生冷裂紋。
2. 插銷試驗原理：用於測定低合金鋼焊接熱影響區冷裂紋敏感性。
試驗過程是將被焊鋼材加工成圓柱形的插銷試棒，將插銷試棒插入底板相應的孔中，使帶缺口一端與底板表面平齊，按選定的焊接方法和嚴格控制的工藝引數，在底板上熔敷一層堆焊焊道，焊道中心線通過試棒的中心，其熔深應使缺口尖端位於熱影響區的粗晶區。試棒持續載入，直到斷裂，得出試驗條件下的臨界應力。根據臨界應力值的大小估測材料冷冽敏感性。
（4）hcs，cst，cts ，trc，rrc，rbjc，etrc，ztt，zwt，各代表什麼意思？
hcs：熱裂紋敏感係數 cst：臨界應變增長率 cts：搭接接頭焊接裂紋試驗
trc：拉伸拘束裂紋試驗 rrc：剛性拘束裂紋試驗 rbjc：剛性固定對接裂紋試驗
wtrc：窗形拘束裂紋試驗 ztt：z向拉伸試驗 zwt：z向視窗試驗
fisco：壓板對接裂紋試驗
哪些是冷裂紋試驗方法，哪些是熱裂紋試驗方法？
5. 選擇和制定焊接性試驗方法的原則：
可比性：焊接性試驗的條件要盡量與實際焊接時的條件一致
針對性：焊接性試驗應針對具體的焊接結構
再現性：焊接性試驗的結果要穩定可靠，具有較好的再現性
經濟性：考慮成本
第三章合金結構鋼的焊接
本章需要掌握的概念：
自回火：m轉變點較高的低碳合金鋼，在淬火的過程中，先形成低碳m，由於形成溫度較高，在其它m不斷轉變的過程中，因工件自身的溫度而得到回火，並消除應力，從而不需要專門的回火工序，這種現象稱為「自回火」
調質處理：淬火+回火的熱處理工藝稱為調質處理。調質可以使鋼的效能得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械效能。
斷裂韌度kic：反應含裂紋的構件抵抗裂紋失穩擴充套件的能力。當應力或裂紋尺寸增大到某臨界值時，裂紋尖端一定區域內應力超出材料斷裂強度，從而導致裂紋失穩擴充套件，材料斷裂。
該臨界值即稱為斷裂韌度kic。
等強匹配：焊接接頭的強度等級與母材的強度等級在同一數量上稱為等強匹配。即焊縫的屈服強度與母材的屈服強度相當。
淬透性：材料在一定條件下淬火時獲得淬透層深度的能力，用規定條件下試樣淬透層深度和硬度分布來表徵。
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