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第1章 金属材料基础知识 1

1.1 金属材料是晶体材料 1

1.1.1　什么是晶体材料 1

1.1.2　金属的晶体结构 2

1.1.3　合金的晶体结构 4

1.1.4　实际金属的晶体结构 5

1.2　金属材料的结晶 7

1.2.1　纯金属的结晶 7

1.2.2　合金的结晶 8

1.3　铁碳合金 9

1.3.1　铁碳合金的基本相 9

1.3.2　铁碳合金相图 10

1.3.3　含碳量对铁碳合金组织性能的影响 17

1.3.4　铁碳合金相图的应用 18

1.4　冷热压力加工对金属材料组织性能的影响 19

1.4.1　冷压力加工对金属材料组织性能的影响 19

1.4.2　热压力加工对金属材料组织性能的影响 21

第2章　热处理基本知识 24

2.1　热处理的目的 24

2.2　热处理的分类 25

2.3　整体热处理与焊接 25

2.3.1　退火 25

2.3.2　正火 27

2.3.3　淬火 30

2.3.4　回火 33

第3章　焊接热过程 36

3.1　焊接热过程的特点 36

3.2　焊接热过程对焊接的影响 37

3.3　焊接热源 38

3.3.1　焊接热源种类 38

3.3.2　焊接热效率 41

3.3.3　焊件上加热区的热量分布 44

3.4　焊接温度场 45

3.4.1　焊接温度场的分布特征 45

3.4.2　影响焊接温度场的因素 50

3.5　焊接热循环 54

3.5.1　焊接热循环的主要参数 55

3.5.2　多层焊的焊接热循环 56

3.5.3　脉冲焊的焊接热循环 58

3.5.4　影响焊接热循环的因素 61

3.6　金属的加热与熔化 62

3.6.1　焊条的加热与熔化 62

3.6.2　母材的熔化与熔池 68

第4章　焊接化学冶金 71

4.1　焊接化学冶金的特点 71

4.1.1　焊接时焊缝金属的保护 71

4.1.2　焊接时化学冶金反应区及其反应条件 73

4.1.3　焊接规范对焊接化学冶金过程的影响 77

4.1.4　焊接化学冶金反应的不平衡性 78

4.2　焊接区内的气体 78

4.2.1　焊接区内气体的来源 78

4.2.2　焊接区内气相的成分 79

4.2.3　氮（N2）的影响 79

4.2.4　氢（H2）的影响 81

4.2.5　氧（O2）的影响 87

4.3　焊接时的熔渣 90

4.3.1　熔渣的作用 90

4.3.2　熔渣的成分和类型 91

4.3.3　熔渣的性能 91

4.3.4　熔渣对焊缝金属的氧化 94

4.3.5　焊缝的脱氧 95

4.4　焊缝金属的合金化 97

4.4.1　焊缝金属合金化的方式 97

4.4.2　合金元素的过渡系数及其影响因素 98

4.5　焊缝金属的脱硫、脱磷 101

4.5.1　脱硫（S） 101

4.5.2　脱磷（P） 102

第5章　焊接结晶过程 105

5.1　熔池结晶的特点 105

5.2　熔池金属的结晶过程 106

5.2.1　晶核的形成 107

5.2.2　晶核的成长 107

5.3　焊缝金属的化学不均匀性 108

5.3.1　显微偏析 108

5.3.2　区域偏析 109

5.3.3　层状偏析 110

5.4　焊接接头的熔合区 111

5.4.1　熔合区的形成 111

5.4.2　熔合区的不均匀性 112

5.5　焊缝中的夹杂物 113

5.5.1　焊缝中夹杂物的种类及其危害性 114

5.5.2　防止焊缝中产生夹杂物的措施 115

5.6　焊缝中的气孔 116

5.6.1　气孔的类型及其分布特征 116

5.6.2　形成气孔的气体及其产生气孔的原因 117

5.6.3　影响气孔形成的因素及防止措施 119

5.7　改善焊缝结晶组织的措施 123

5.7.1　改善焊缝一次结晶组织 124

5.7.2　改善焊缝二次结晶组织 125

第6章　焊接热影响区 128

6.1　焊接热影响区的形成与影响因素 128

6.2　焊接时加热过程热影响区的组织转变 129

6.2.1　焊接加热时热影响区组织转变特点 129

6.2.2　焊接加热时热影响区的晶粒长大 132

6.3　焊接时冷却过程热影响区的组织转变 134

6.3.1　连续冷却组织转变曲线图 134

6.3.2　焊接冷却时热影响区组织转变特点 137

6.3.3　焊接冷却时热影响区组织转变 140

6.4　焊接热影响区的组织和性能 142

6.4.1　焊接热影响区的组织 142

6.4.2　焊接热影响区的性能 149

第7章　焊接接头裂纹 154

7.1　焊接热裂纹 154

7.1.1　结晶裂纹 155

7.1.2　液化裂纹 160

7.1.3　高温失塑裂纹 162

7.1.4　多边化裂纹 162

7.2　焊接冷裂纹 163

7.2.1　冷裂纹的特征 163

7.2.2　冷裂纹的形成 165

7.2.3　影响冷裂纹形成的因素 167

7.2.4　防止冷裂纹的措施 168

7.3　消除应力裂纹 170

7.3.1　裂纹的主要特征 170

7.3.2　影响因素及防止措施 171

7.4　层状撕裂 172

7.4.1　层状撕裂的产生及其特征 173

7.4.2　影响层状撕裂的因素 173

7.4.3　防止层状撕裂的措施 175

7.5　应力腐蚀裂纹 176

7.5.1　应力腐蚀裂纹的特征 177

7.5.2　应力腐蚀裂纹的形成 177

7.5.3　影响应力腐蚀裂纹的因素 177

7.5.4　应力腐蚀裂纹的控制 178

附录1　有关的物理、化学知识简介 181

1.1　有关的物理知识 181

1.2　有关的化学知识 184

附录2　常用钢材焊接接头显微组织金相照片 188

2.1　低碳钢焊条电弧焊 188

2.2　T形接头焊条电弧焊 192

2.3 普通低碳低合金钢焊条电弧焊 195

附录3 金属焊接性及其试验方法简介 200

3.1 金属焊接性的定义 200

3.2 影响焊接性的因素 201

3.3 评定焊接性的准则 201

3.4 评定焊接性的方法 202

3.5 工艺焊接性试验方法示例 203

3.6 使用焊接性试验方法示例 212

附录4 国内常用焊接标准目录 224

参考文献 228