焊接材料研制理論與技術(shù)

緒論

0.1 焊接材料發(fā)展沿革

0.2 我國焊接材料研究與生產(chǎn)現(xiàn)狀

0.3 我國焊接材料與發(fā)達(dá)國家的差距

0.4 焊接材料發(fā)展趨勢

1 焊接冶金過程概論

1.1 焊接過程特點

1.2 焊條金屬的熔滴

1.3 焊接熔池

1.4 焊接熔渣

1.4.1 熔渣及熔渣的作用

1.4.2 對熔渣的基本要求

1.4.3 熔渣的組成與酸堿度

1.5 焊接過程反應(yīng)區(qū)

1.5.1 藥皮反應(yīng)區(qū)

1.5.2 焊條端熔滴形成區(qū)

1.5.3 熔滴反應(yīng)區(qū)

1.5.4 熔池反應(yīng)區(qū)

1.6 焊縫金屬的一次結(jié)晶

1.6.1 焊縫金屬一次結(jié)晶的特點

1.6.2 焊縫中的偏析

1.6.3 焊縫中的夾雜物

1.6.4 熔合區(qū)的性質(zhì)

2 焊縫金屬氣體及硫磷的控制

2.1 焊縫金屬的氧化及其控制

2.1.1 焊接時金屬氧化的影響

2.1.2 焊接時金屬的氧化

2.1.3 金屬氧化的控制

2.1.4 焊縫金屬的滲合金

2.2 氫對焊接接頭質(zhì)量的影響及其控制

2.2.1 氫在鋼中的溶解與擴(kuò)散

2.2.2 氫的危害

2.2.3 氫的來源及其控制

2.3 氮對焊接接頭質(zhì)量的影響及其控制

2.3.1 焊縫金屬被氮化的方式

2.3.2 氮對焊縫金屬性能的影響

2.3.3 氮的控制

2.4 硫磷雜質(zhì)及其控制

2.4.1 硫磷的危害

2.4.2 硫磷的來源及其控制

3 焊條

3.1 對焊條的基本要求

3.2 焊條的組成

3.2.1 焊芯

3.2.2 焊條藥皮

3.3 焊條工藝性能及其影響因素

3.3.1 焊條的穩(wěn)弧性

3.3.2 焊縫成型

3.3.3 焊條的脫渣性

3.3.4 焊條焊接時的飛濺

3.3.5 焊條熔化速度

3.3.6 焊條發(fā)塵量及煙氣的毒性

3.3.7 焊條全位置焊接的適應(yīng)性

3.3.8 焊條藥皮發(fā)紅

3.4 焊條分類及型號編制方法

3.4.1 焊條分類

3.4.2 焊條的型號和牌號

3.5 焊條配方設(shè)計

3.5.1 設(shè)計原則

3.5.2 設(shè)計方法

3.5.3 設(shè)計步驟

3.5.4 設(shè)計舉例

3.6 典型焊條的配方與冶金特點

3.6.1 鈦鈣型焊條E4303(結(jié)422)特點

3.6.2 低氫型焊條E5015(結(jié)507)特點

3.6.3 一種中等硬度堆焊焊條的特點

3.7 焊條制造簡述

3.7.1 焊絲制備

3.7.2 鐵合金的制備

3.7.3 水玻璃的制備

3.7.4 涂藥的制備與涂敷

3.7.5 焊條的烘干

4 焊劑

4.1 焊劑的分類

4.1.1 按焊劑用途分類

4.1.2 按焊劑制造方法分類

4.1.3 按焊劑化學(xué)成分分類

4.1.4 按焊劑化學(xué)性質(zhì)分類

4.1.5 按焊接顆粒結(jié)構(gòu)分類

4.2 焊劑的型號和牌號

4.2.1 焊劑的型號

4.2.2 焊劑的牌號

4.3 焊劑的質(zhì)量要求

4.4 焊劑的組成及用途

4.4.1 熔煉焊劑

4.4.2 陶質(zhì)焊劑(黏結(jié)焊劑)

4.4.3 燒結(jié)焊劑

5 焊絲

5.1 焊絲的分類

5.2 焊絲的型號和牌號

5.2.1 焊絲的型號

5.2.2 焊絲的牌號

5.3 焊絲的生產(chǎn)

5.3.1 實心焊絲的生產(chǎn)

5.3.2 藥芯焊絲的生產(chǎn)

5.4 焊絲表面質(zhì)量與處理

5.4.1 焊絲的表面質(zhì)量

5.4.2 焊絲的表面處理

5.5 實心焊絲

5.5.1 埋弧焊用實心焊絲

5.5.2 氣體保護(hù)焊用實心焊絲

5.5.3 電渣焊用實心焊絲

5.5.4 硬質(zhì)合金堆焊用實心焊絲

5.6 藥芯焊絲

5.6.1 埋弧焊

5.6.2 C02氣體保護(hù)焊

5.7 自保護(hù)焊絲

6 附錄

6.1 各種藥粉在焊接過程中和焊縫中

所起的作用與影響

6.2 各種藥粉在焊接過程中的反應(yīng)

6.3 某廠焊接材料生產(chǎn)用原材料標(biāo)準(zhǔn)

6.4 焊條配方示例

參考文獻(xiàn)2100433B

《焊接材料研制理論與技術(shù)》對焊接材料從被加熱到端部熔化，通過電弧區(qū)到達(dá)熔池，最終凝成焊縫的整個焊接過程中的物理現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)都有所述及，特別闡述了藥粉在焊接過程中和在焊縫中所起的反應(yīng)、作用及其影響，對于從事焊接工作的專業(yè)人員有實際指導(dǎo)意義。

《焊接材料研制理論與技術(shù)》可作為高等學(xué)校材料成形與控制工程專業(yè)的參考書，也可供從事焊接材料研制與生產(chǎn)以及從事焊接技術(shù)工作的工程技術(shù)人員參考。

2010年我國鋼材表觀消費量約為7.7億噸，我國焊材消費量與鋼材消費量的比約為0.6%，由此可知，2010年焊接材料的消費量在465萬噸左右。

2010年開始，我國焊接材料廠商近千家，已形成天津、自貢、上海、昆山、錦州等為主的幾個較大的企業(yè)集團(tuán)。由于國內(nèi)市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，國際著名焊接材料生產(chǎn)企業(yè)紛紛來華建廠，利用其技術(shù)優(yōu)勢和資本優(yōu)勢占領(lǐng)高端焊接材料市場，與國內(nèi)企業(yè)展開直接競爭。

我國焊接材料行業(yè)市場化程度較高，焊材中的普通低檔焊條和鍍銅焊絲技術(shù)含量較低，進(jìn)入門檻較低，近年來已呈現(xiàn)嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩。隨著市場競爭日益加劇，行業(yè)呈現(xiàn)出規(guī)模化、集團(tuán)化的經(jīng)營模式，國內(nèi)一些企業(yè)通過低價手段蠶食市場的同時，正加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，以期占領(lǐng)高端市場。

我國焊接材料行業(yè)的產(chǎn)品仍以手工焊條為主，2008年我國焊條在焊接材料中的比重為48.9%，自動化焊材實芯和藥芯焊絲在焊接材料中的比重共為40.5%，與日本、韓國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家80%的數(shù)值相比，我國自動化程度較高的焊材消耗比重仍然很低。

因此，未來中國焊接材料產(chǎn)品的發(fā)展戰(zhàn)略逐步轉(zhuǎn)移，由自動化程度較高的高效優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品逐步替代手工型產(chǎn)品，手工焊條產(chǎn)品逐步向高強、高韌、低氫、環(huán)保方向發(fā)展，以滿足不同品種、不同焊接結(jié)構(gòu)、不同服役條件下不同焊接技術(shù)要求。

1第1章概述

1.1焊接材料的作用1

1.1.1焊條、焊絲和焊劑的作用2

1.1.2熔渣在焊接過程中的作用3

1.1.3焊縫金屬的合金化5

1.2合金元素和有害雜質(zhì)8

1.2.1合金元素對焊接性能的影響8

1.2.2有害元素及含量控制9

1.3焊接材料的發(fā)展現(xiàn)狀13

1.3.1焊接材料的歷史發(fā)展13

1.3.2鋼材發(fā)展對焊材的影響13

1.3.3我國焊接材料的發(fā)展現(xiàn)狀15

1.3.4焊材發(fā)展中應(yīng)注意的問題18

19第2章電焊條

2.1電焊條的分類19

2.1.1按用途分類19

2.1.2按熔渣的酸堿性分類20

2.1.3按藥皮主要成分分類20

2.1.4按焊條性能分類22

2.2電焊條的組成22

2.2.1焊芯22

2.2.2藥皮25

2.3電焊條的型號和牌號28

2.3.1電焊條的型號28

2.3.2電焊條的牌號63

2.4焊條制造及藥皮配方設(shè)計69

2.4.1焊條的制造工藝流程69

2.4.2焊條設(shè)計原則、依據(jù)和方法70

2.4.3焊條藥皮設(shè)計步驟70

2.4.4典型焊條藥皮的配方設(shè)計73

2.5電焊條的選用77

2.5.1焊條的選用原則77

2.5.2碳鋼和低合金鋼焊條的選用78

2.5.3不銹鋼焊條的選用131

2.5.4鑄鐵及堆焊焊條的選用131

2.5.5有色金屬焊條的選用132

2.6電焊條檢驗技術(shù)133

2.6.1焊條原材料的檢驗133

2.6.2焊條生產(chǎn)過程中的技術(shù)檢驗135

2.6.3焊條成品的檢驗137

2.6.4焊條熔敷金屬理化性能試驗142

146第3章焊絲

3.1焊絲的分類及特點146

3.1.1實芯焊絲的分類及特點146

3.1.2藥芯焊絲的分類及特點147

3.2焊絲的型號與牌號150

3.2.1實芯焊絲的型號與牌號150

3.2.2藥芯焊絲的型號與牌號152

3.3焊絲的成分、性能和用途159

3.3.1實芯焊絲的成分、性能和用途159

3.3.2藥芯焊絲的成分、性能和用途174

3.4焊絲的選用176

3.4.1焊絲選用的要點176

3.4.2實芯焊絲的選用176

3.4.3藥芯焊絲的選用185

3.4.4自保護(hù)藥芯焊絲185

188第4章焊劑

4.1焊劑的分類及特點188

4.1.1按制造方法分類188

4.1.2按化學(xué)成分或渣系分類189

4.1.3按焊劑的化學(xué)性質(zhì)分類190

4.1.4按熔渣的堿度分類191

4.1.5按焊劑的用途分類191

4.2焊劑的型號與牌號191

4.2.1焊劑的型號192

4.2.2焊劑的牌號194

4.3焊劑的組成、性能及應(yīng)用特點197

4.3.1焊劑的組成197

4.3.2焊劑的工藝特點及用途200

4.4焊劑與焊絲的選配213

4.4.1對焊劑工藝性能及質(zhì)量的要求213

4.4.2低碳鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配214

4.4.3低合金鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配215

4.4.4不銹鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配217

4.4.5其他高合金鋼埋弧焊焊劑與焊絲的選配219

4.4.6有色金屬埋弧焊焊劑與焊絲的選配220

4.4.7電渣焊焊劑及焊絲的選配221

223第5章焊接用氣體

5.1焊接用氣體的分類223

5.1.1保護(hù)氣體223

5.1.2氣焊、切割用氣體224

5.2焊接用氣體的特性225

5.2.1二氧化碳?xì)怏w（CO2）225

5.2.2氬氣（Ar）229

5.2.3氦氣（He）230

5.2.4氧氣（O2）232

5.2.5可燃?xì)怏w（C2H2、C3H8、C3H6、CH4、H2）235

5.2.6氮氣（N2）240

5.3焊接用氣體的選用240

5.3.1根據(jù)焊接方法選用氣體241

5.3.2根據(jù)被焊材料選用氣體241

5.3.3混合氣體的性質(zhì)及選用244

5.3.4激光焊用保護(hù)氣體246

248第6章釬劑與釬料

6.1釬焊方法的分類248

6.2釬劑的分類及特點250

6.2.1對釬劑的基本要求250

6.2.2釬劑的分類251

6.2.3釬劑的型號與牌號256

6.3釬料的分類及特點258

6.3.1對釬料的基本要求258

6.3.2釬料的分類258

6.3.3釬料的型號與牌號259

6.3.4常用釬料的成分及熔化溫度260

6.4釬料的選用及釬焊工藝274

6.4.1釬料的選用原則274

6.4.2釬劑的選用275

6.4.3常用釬料的特性及用途276

6.4.4釬焊工藝及參數(shù)281

286第7章熱噴涂材料

7.1熱噴涂材料的分類286

7.1.1按材料形狀分類286

7.1.2按材料成分分類286

7.1.3按材料性質(zhì)分類288

7.2熱噴涂絲材的成分與特性290

7.2.1金屬及合金熱噴涂絲材290

7.2.2復(fù)合熱噴涂絲材293

7.3熱噴涂合金粉末的成分與特性293

7.3.1噴涂合金粉末293

7.3.2噴熔合金粉末296

7.3.3陶瓷及復(fù)合材料合金粉末298

7.3.4噴涂塑料粉末300

7.4熱噴涂材料的選用301

7.4.1根據(jù)熱噴涂工藝方法選用302

7.4.2根據(jù)被噴涂工件的使用要求選用302

7.4.3熱噴涂氣體的選用303

306第8章氣焊熔劑和ATIG活性劑

8.1氣焊熔劑的分類、成分及使用方法306

8.1.1氣焊熔劑的分類306

8.1.2氣焊熔劑的成分及用途307

8.1.3對氣焊熔劑的要求及使用方法309

8.2氣焊熔劑的選用309

8.2.1鎳及鎳合金氣焊熔劑310

8.2.2鎂及鎂合金氣焊熔劑310

8.2.3銅及銅合金氣焊熔劑310

8.2.4鋁及鋁合金氣焊熔劑311

8.3氬弧焊用活性劑312

8.3.1ATIG焊活性劑的特點312

8.3.2碳鋼ATIG焊活性劑313

8.3.3不銹鋼ATIG焊活性劑313

8.3.4鋁合金ATIG焊活性劑314

315第9章焊接用電極材料

9.1鎢極氬弧焊及等離子弧焊用電極315

9.1.1鎢極的種類及特點315

9.1.2鎢極承載電流的能力316

9.1.3鎢極的表面質(zhì)量和形狀尺寸317

9.1.4氬弧焊鎢極的選用318

9.2電阻焊用電極319

9.2.1電阻焊用電極的功能及損壞形式319

9.2.2電阻焊用銅電極材料320

9.2.3電阻焊用電極材料的選用要點325

9.3碳弧氣刨用電極327

9.3.1圓炭棒和矩形炭棒327

9.3.2炭棒的選用及特殊炭棒328

329第10章焊接材料的使用及保管

10.1電焊條的烘干、儲存和用量計算329

10.1.1電焊條的烘干329

10.1.2電焊條的儲存及保管332

10.1.3電焊條需用量的計算333

10.2焊絲的使用及保管338

10.2.1焊絲的吸潮性338

10.2.2焊絲的保管及質(zhì)量管理338

10.2.3焊絲需用量的計算339

10.3焊接用氣體的使用及保管342

10.3.1氣瓶的使用及保管342

10.3.2氧氣的使用及保管343

10.3.3乙炔的使用及保管344

10.3.4其他氣體的使用及保管345

10.4焊劑及釬焊材料的使用及保管345

10.4.1焊劑的使用及保管345

10.4.2釬焊材料的使用及保管347

10.4.3釬料、釬劑的安全注意事項347

參考文獻(xiàn)349

多年來，國家焊接材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心承擔(dān)了多項科技部、機械院、科技廳項目并自主研發(fā)了多臺非標(biāo)檢測設(shè)備，如鐵素體測量儀、水銀法擴(kuò)散氫含量測定儀、焊接材料工藝參數(shù)綜合測試儀等研制及環(huán)保型低煙塵焊條及焊接煙塵測試技術(shù)的研究、焊接電弧分析技術(shù)、焊接材料熱物理性能測試技術(shù)、焊接飛濺測量技術(shù)、焊條脫渣性測量技術(shù)、焊絲送絲穩(wěn)定性測試技術(shù)等研究工作。