焊接工程基础(2)
焊接材料（王学）
一、焊接冷裂纹
1，冷裂纹的种类有哪些？
答：淬硬裂纹（产生硬而脆的高碳M）；低塑性冷裂纹（焊接应变超过材料塑性）；氢致延迟裂纹。
2，氢致延迟裂纹具有哪些特征？
答：有延迟特性，焊后几分钟至几天出现；往往沿晶启裂，穿晶扩展，断口闪亮发光，无高温氧化色；产生的温度较低，主要产生在焊缝附近的HAZ的焊根、焊趾和焊道下面，当焊缝强度高时，也有可能在焊缝产生。
3，产生氢致延迟裂纹的三要素是什么？
答：钢种的淬硬倾向；氢的作用；拘束应力。
4，何为拘束度，他与板厚有何关系？
答：拘束度：单位长度焊缝在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。
拘束度R=Eδ/L，可见，拘束度与板厚成正比。
5，用应力扩散理论解释氢致裂纹的产生过程？
答：该理论认为，金属内部的缺陷提供了裂纹的裂源，在缺陷的前沿会形成应力集中的三向应力区。在应力的诱导下，使氢向高应力区扩散，并发生聚集。当氢的浓度达到一定值时，将促使位错移动或增值。此时缺口尖端微区的塑性应变量，随氢的浓度的增加而增大。当氢的浓度达到临界值时，便发生局部开裂现象，导致裂纹的向前扩展；并在裂纹尖端形成新的三向应力区，促使氢向新的三向应力区内扩散聚集。此时裂纹暂停向前的扩展，只有当裂纹尖端局部的氢浓度达到临界值时，裂纹才能进一步扩展。
6，为什么氢致裂纹一般出现在熔合线附近的HAZ，而不是焊缝？
答：（1），焊缝中A发生分解时，HAZ尚未发生A分解，这时，焊缝中的H的溶解度急剧下降，并且在F+P中扩散很快。因此，氢很快从焊缝越过熔合线向尚未分解的HAZ扩散。（2），氢在A中扩散速度小，扩散距离有限在熔合线附近形成了富[H]地带。（3），当滞后相变的HAZ由A向M转变时，氢便以过饱和状态残留在M中，促进这个区域进一步脆化，在热应力下致裂。【注：溶解度A》F；扩散系数F》A】
7，预热有哪些作用？
升高，避免产生淬硬组织；T100下降，T200上升，有利于氢的逸出，答：T
分解
降低焊接应力。
8，什么是后热？他能否全部代替预热？
答：后热：焊后立即进行300-350°C，1小时的加热保温处理。他不能全部代替预热，因为后热只能使扩散氢充分逸出，而不能避免产生淬硬组织。
二、焊接热裂纹
1，什么是焊接热裂纹，结晶裂纹有哪些特征？
答：焊接热裂纹是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的裂纹。（可分为结晶裂纹、液化裂纹、多变化裂纹3种）
下限温度略低于金属的固相线；2）产生结晶裂纹的特征：1）产生温度：上限温度是液固阶段与固液阶段的交界温度，
部位：在焊缝中产生，经常出现在焊缝中心；3）断口特征：有明显的氧化色彩，微观端口是沿晶液膜分离断口；4）金相特征：裂纹沿一次结晶组织的晶粒中。2，什么是脆性温度区间？
答：对结晶裂纹最为敏感温度区间，T B越大，裂纹敏感性越大。
3，分析化学成分对结晶裂纹的影响。
答：1），S和P在钢中形成低熔点共晶，在结晶过程中形成了液态薄膜，从而显著增大裂纹倾向；2）C是主要影响元素，并能加剧其他元素的有害作用，C 增加，结晶温度区间增大。C增加，初生相由δ向A转化，而S、P在A中溶解度w在δ相中低很多，被析出，S、P就会富集晶界，因而增大裂纹倾向；3）Mn具有脱硫作用，置换FeS为MnS，同时能改善硫化物的分布状态，从而提高抗裂性；4）Ni易于与硫形成低熔点共晶，增大裂纹倾向。
4，防止结晶裂纹的措施有哪些？
答：冶金方面：1），控制焊缝中S、P等有害杂质成分的含量。一方面通过限制焊材与被焊材S、P含量，另一方面通过碱性焊条或焊剂进行冶金脱S、脱P；2）改善焊缝的组织形态。向熔池中加入变质剂，如Ti、Mo、V、Ni等，通过细化晶粒来减少液态薄膜的有害作用；在焊接A不锈钢，通过向熔池中加入适量F，使焊缝中产生A+δ双向组织，提高抗裂性。
工艺方面：1）调整焊接工艺参数。适当降低电流，减少熔深来防止中心线裂纹；2）降低接头的拘束条件。采取合理的焊接顺序，选择刚性小的接头形式，对称施焊和放射交叉焊接顺序均可分散应力。
5，为什么焊接A不锈钢时采用A+δ双向组织，可以明显提高焊缝的抗热裂性？答：1）打乱粒状晶方向，破坏液态薄膜的连续性；
2）δ相具有比A相溶解更多的S、P有利作用。
三、再热裂纹
1，简述再热裂纹的主要特征和形成机理。
答：特征：1）产生时间：焊后再次加热时，例如焊后热处理或长期在一定温度下工作时产生；2）产生温度：对于低合金钢、耐热钢来讲，敏感温度为500-700；3）产生部位：均产生在HAZ的CGHAZ（粗晶区），走向一般沿熔合线，遇FGHAZ （细晶区）就停止扩散；4）产生钢种：会有一定沉淀强化元素的材料；5）再次加热前特征：接头存在较大残余应力或应力集中；6）金相特征：均沿晶开裂。
机理：1）晶内沉淀强化作用：Cr、Mo、V、Ti、Mn等元素的碳化物、氮化物，在一次焊接热作用下因受热而固溶（》1100°），在焊后由于冷却快来不及析出，而在二次加热或热处理过程中，由晶内析出这些碳氮化物，从而使晶内强化，晶界相对弱化。2）晶界杂质析聚弱化作用：对于含有S、P、Sb、Sn、As等元素的钢来说，在再热温度范围，这些元素容易向晶界析聚，削弱晶界间结合力，与回火脆性类似。
2，如何防止再热裂纹？
答：1），应用低强焊缝。可减轻HAZ应力集中，生产中常用高塑性焊条焊接表层。2）焊前预热。可减少焊接残余应力，同时改善CGHAZ组织，提高变形
能力，一般比防止冷裂纹To更高。3）减少焊接残余应力和应力集中。从设计上改进接头形式，减少接头的刚度和焊后打磨焊缝，利用TIG对焊缝表层进行一次重熔。4）合理选择消除应力回火温度。原则是避开敏感温度。
四，金属焊接性及试验方法
1，什么叫工艺焊接性和使用焊接性？
答：工艺焊接性：指材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质、致密、无缺陷焊接接头的能力。使用焊接性：指在一定的焊接工艺条件下，获得的焊接接头或整体结构满足技术规定的使用性能的程度。
2，何为热焊接性，影响因素有哪些？
答：热焊接性：熔焊时，一定的焊接热循环对HAZ组织和使用性能产生影响的程度。影响因素：
3，何为冶金焊接性，影响因素有哪些？
答：冶金焊接性：焊接时，在一定的焊接冶金条件下，物理化学变化对焊缝性能和产生缺陷的影响的程度。影响因素：
4，什么是熔合比，影响因素有哪些？
答：焊缝金属由母材和填充金属组成，局部熔化的母材在焊缝金属中所占的比例叫熔合比。影响因素：熔合比取决于工艺参数、焊接方法、坡口形状、母材热物理性质。
5，何为碳当量，用碳当量法评价钢的冷裂纹敏感性有什么问题？
答：碳当量：把钢中包括碳在内的合金元素对淬硬冷裂的影响折合成碳的相当含量。
存在的问题：碳当量法只考虑了化学成分对淬硬倾向的影响，而未考虑接头拘束度、扩散氢等的影响，适用的钢材范围有限。
6，何为冷裂纹敏感指数，如何根据他来估算最低预热温度？
答：冷裂纹敏感指数Pc：由化学成分的冷裂纹敏感指数Pcm，熔敷金属的扩散氢含量[H]和板厚δ或拘束度R共同确定的焊接性评定指标。 Pc=Pcm+[H]/60+δ/600
最低预热温度Tc=1440Pc-392
7，简述斜Y坡口和插销实验方法，并比较他们的优缺点。
答：试验方法：
插销法与斜Y坡口试验相比，优点：1）所需材料比较少，被试材料主要消耗于插销，底板可使用其他性能相近材料； 2）可以取得准确的定量数据； 3）时间较小，低于规定断口。缺点：1），需要专门设备； 2）切口加工要求高，缺口到插缝顶端距离必须准确，试验技术需熟练。
8，什么是临界断裂应力，他与冷裂倾向有何关系？
答：临界断裂应力σcr：当拉伸应力降到某一值时，插销恰好永不断裂，该应力值即临界断裂应力。临界断裂应力σcr越大，裂纹敏感性越小。
五、合金结构钢简介 & 热轧钢及正火钢
1，试述热轧及正火钢的冶金特点及用途。
答：冶金特点：C<0.25%，含合金元素总量<3%，σs=295-490MPa。
用途：用于制造锅炉、压力容器、桥梁、船舶及起重设备。
2，试述低碳钢的冶金特点及用途。
答：特点：C<0.20%，具有回火M或回火B组织，具有高的强度和良好的塑韧性。σs=450-980MPa。
用途：制造高压容器、推土机、重型汽车、工程起重机、核动力装置、航空航海等装备的构件。
3，试述中碳钢的冶金特点及用途。
答：特点：0.25% 用途：制造汽轮机、燃气机主轴叶轮、转子飞机机翼主架、坦克基体等。 4，比较热轧钢、正火钢、低碳调质钢、中碳调质钢的强化机理的差别。 答：热轧钢强化机理：主要依靠合金元素的固溶强化作用来提高强度，也有些钢同时利用Mo、V等碳化物析出沉淀强化。 正火钢强化机理：在热轧钢的基础上增强碳化物或氮化物形成元素如V、Mo、Ti 等进一步沉淀强化和细化晶粒而形成。 低碳调质钢强化机理：加入合适的合金元素，提高钢的淬透性和M的回火稳定性，采取淬火+回火处理措施来提高强度和保证韧性。 中碳调至钢强化机理：淬火+高温回火，得到回火S组织，880MPa。或淬火+低温回火，得到回火M组织，1370—1760MPa。 5，热轧钢及正火钢的焊接性如何，焊接时容易出现哪些问题。 答：热轧钢的焊接性优良，正火钢的焊接性较好。 热轧钢会出现时效脆化；正火钢有再热裂纹倾向，并出现过热脆化。 6，什么是层状撕裂，它与钢种的强度是否有关？ 答：大型厚壁结构，在焊接过程中含板厚方向出现较大拉伸应力，如果钢中有较多夹杂，那么沿着钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹叫层状撕裂。它的产生与钢种的强度级别无关，主要与钢中夹杂物的量及分布形态有关。 7，什么是过热区脆化，为何正火钢的过热敏感性比热轧钢大？ 答：过热区脆化：热轧钢焊接时近缝区中被加热到1000℃以上粗晶区，易产生晶粒长大现象。正火钢过热敏感性比热轧钢大，这是因为正火钢除固溶强化外，还有Ti、V、N 等元素的沉淀强化作用，这些元素限制了晶粒的长大。 8，什么是时效脆化，15MnVN与16Mn哪个淬硬倾向大，为什么？ 答：时效脆化： 16Mn的淬硬倾向要大， 9，试述热轧及正火钢焊接工艺要点，他们选择焊接材料的原则是什么？ 答：根据等强原则选择焊材，另外，厚板或420MPa以上的钢材应采用碱性焊条（低氢型）；对于含碳量偏高的钢，由于淬硬倾向增大，为防止延迟裂纹，热输入应大一些，对于含有Mo、V、Ti的正火钢，由于过热敏感性大，热输入应小 一些；除了电渣焊由于过热区晶粒过于粗大，焊后需进行正火处理，其余一般不进行PWHT，对于要求抗应力腐蚀、低温使用的容器、厚壁结构、以及σs≥490°MPa的正火钢，焊后需进行消除应力的高温回火处理。 10,分析18MnMoNb的焊接性，制订他的焊接工艺。 答：一般情况下，应进行150-180°预热，拘束度大的焊件提高到180-230°，焊接结束或中断焊接时，应立即对焊接接头进行250-350°下保温2小时的后热处理；热输入应控制在20KJ/cm以内；一般都要进行PWHT，加热温度比母材回火温度低30°。 六、低、中C调质钢 1，低C调质钢的焊接性如何，焊接时容易出现哪些问题？ 答：低C调质钢的焊接性较好。问题：由于这类钢中含有C化物形成元素（如V，Mo，Nb，Cr等），因此具有一定的再热裂纹倾向；冷却速度慢引起HAZ脆化；HAZ加热温度处于母材原来回火温度至Ac1线的区域，导致软化 2，低C调质钢HAZ脆化和软化的原因是什么？ 答：脆化原因：冷却速度慢（即T8/5过大），使得A晶粒粗化和形成上贝氏体+M-A组元，两者都引起HAZ脆化。软化原因：HAZ加热温度高于母材原来回火温度至Ac1线的区域，C化物积聚长大而使刚才软化，而且温度越接近于Ac1线，软化越严重。 3，试述低C调质钢的焊接工艺特点。 答：对于σs≥686MPa的钢，最适合的焊接方法是熔化极气体保护焊，对于σs ≥980MPa的钢，最适合TIG或真空电子束焊；焊后一般不进行调制处理，所选焊材应接近母材的力学性能，另外，焊材应具有低氢或超低氢性能；在满足HAZ 韧度的前提下，焊接热输入E应尽量大些；低温预热（+后热），以降低马氏体转变时的冷却速度，创造M自回火条件，来避免冷裂纹；没必要进行PWHT（否则可能出现再热裂纹）。 4，为何低C调质钢的预热温度不能太高？ 答：因为若预热温度太高，会增加过热区脆性。 5，为何低C调质钢可以取消低PWHT？ 答：因为调整焊接工艺，可以使焊态下得到低C马氏体+下贝氏体组织，这样接头具有高的强度和韧性，因此这类钢没必要进行PWHT，反之，可能出现再热裂纹。 6：试述HQ80C低C钢的焊接工艺。 答：进行低温预热，随着板厚增加，预热温度有所上升；热输入应控制在20KJ/cm 以内；一般不进行PWHT，如必须，应避开再热裂纹敏感温度区间（550-600°），应在650-700°。 7，中C调质钢的焊接性如何，焊接时容易出现哪些问题？ 答：中C调质钢的焊接性很差。问题：具有较大的冷裂纹、热裂纹倾向；容易出现软化和脆化。 8，中C调质钢的过热区脆化机理与低C钢有何不同？ 答：中碳调质钢是由于含碳量高、合金元素多，钢的淬硬倾向大，在过热区极易产生淬硬的片状马氏体（即高碳马氏体），导致严重脆化；低碳调质钢是由于冷却速度慢（即T8/5过大），使得A晶粒粗化和形成上贝氏体+M-A组元，两者都引起HAZ脆化。 9，为何焊接中C调质钢时，冷裂纹倾向明显增大？ 答：两个原因：HAZ和焊缝容易形成片状马氏体（即高碳马氏体），硬度高，脆性大；Ms低，难以产生自回火效应。 10，影响中C调质钢HAZ软化的因素有哪些？ 答：焊接热输入、受热时间、冷却速度、钢的强度。线能量越小，受热时间越短，冷却速度越大，钢的强度越高，软化越严重。 11，试述中C调质钢的焊接工艺要点。 答：在退火状态下的焊接一般情况下都必须预热，在200-350°；选择与母材成分相似的填充材料，为防止热裂纹、冷裂纹应严格限制焊材中致裂和致脆元素（如S，P，C，H，Si等）；焊后应立即进行淬火回火处理，如果不能尽快进行，应在焊后立即进行一次中间热处理，就是等于或略等于To下保温一段时间或进行650-680°高温回火，然后进行调质处理。 在淬火加回火状态下的焊接热量集中，能量密度大的方法常采用气保焊，尤其是TIG的效果较好；所选焊材，在回火状态下强度与母材相当；对于焊前高温回火的钢，To一般控制在200-300°，对于焊前低温回火的钢，To一般应控制在比母材原回火温度低50°；为了减少HAZ的软化和脆化，应选用较小的焊接热输入E；焊后应立即进行回火处理，回火温度应避开钢的回火脆性温度，应比母材回火温度低50°。 12，试述30CrMnSiA中C调质钢的焊接性。 答：焊接性差，有冷裂和热裂倾向，HAZ会出现脆化和软化。 第一章 1.三种典型晶胞结构： 体心立方： Mo 、Cr 、W 、V 和 α-Fe 面心立方： Al 、Cu 、Ni 、Pb 和 β-Fe 密排六方： Zn 、Mg 、Be 体心立方 面心立方 密排六方 实际原子数 2 4 6 原子半径 a r 4 3= a r 4 2= a r 21= 配位数 8 12 12 致密数 68% 74% 74% 2.晶向、晶面与各向异性 晶向：通过原子中心的直线为原子列，它所代表的方向称为晶向，用晶向指数表示。 晶面：通过晶格中原子中心的平面称为晶面，用晶面指数表示。 （晶向指数、晶面指数的确定见书P7。） 各向异性：晶体在不同方向上性能不相同的现象称为各向异性。 3.金属的晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 4.晶体缺陷与强化：室温下金属的强度随晶体缺陷的增多而迅速下降，当缺陷增多到一定数量后，金属强度又随晶体缺陷的增加而增大。因此，可以通过减少或者增加晶体缺陷这两个方面来提高金属强度。 5..过冷：实际结晶温度Tn 低于理论结晶温度To 的现象称为过冷。 过冷度 n T T T -=?0 过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度也越大。 6.结晶过程：金属结晶就是晶核不断形成和不断长大的过程。 7.滑移变形：单晶体金属在拉伸塑性变形时，晶体内部沿着原子排列最密的晶面和晶向发生了相对滑移，滑移面两侧晶体结构没有改变，晶格位向也基本一致，因此称为滑移变形。 晶体的滑移系越多，金属的塑性变形能力就越大。 8.加工硬化：随塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低，这称为加工硬化。 9.再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程称为再结晶。 作用：消除加工硬化，把金属的力学和物化性能基本恢复到变形前的水平。 10.合金：两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 11.相：合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并有界面与其他部分隔开的均匀组成部分称为“相”。 分类：固溶体和金属间化合物 第二章 1.铁碳合金相图（20分） P22 电焊工培训资料 一、基本知识 1.什么叫焊接? 答：两种或两种以上材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接. 2.什么叫电弧？ 答：由焊接电源供给的，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧。 〈1〉按电流种类可分为：交流电弧、直流电弧和脉冲电弧。 〈2〉按电弧的状态可分为：自由电弧和压缩电弧（如等离子弧）。 〈3〉按电极材料可分为：熔化极电弧和不熔化极电弧。 3.什么叫母材？ 答：被焊接的金属---叫做母材。 4.什么叫熔滴？ 答：焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴---叫做熔滴。 5.什么叫熔池？ 答：熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分---叫做熔池。 6.什么叫焊缝？ 答：焊接后焊件中所形成的结合部分。 7.什么叫焊缝金属？ 答：由熔化的母材和填充金属（焊丝、焊条等）凝固后形成的那部分金属。 8.什么叫保护气体？ 答：焊接中用于保护金属熔滴以及熔池免受外界有害气体（氢、氧、氮）侵入的 ?--保护气体。 9.什么叫焊接技术？ 答：各种焊接方法、焊接材料、焊接工艺以及焊接设备等及其基础理论的总称—叫焊接技术。 10.什么叫焊接工艺？它有哪些内容？ 答：焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。 11.什么叫CO2焊接？ 答：用纯度> 99.98% 的CO2做保护气体的熔化极气体保护焊—称为CO2焊。 12.什么叫MAG焊接？ 答：用混合气体75--95% Ar + 25--5 % CO2 ，（标准配比：80%Ar + 20%CO2 ）做保护气体的熔化极气体保护焊—称为MAG焊。 13.什么叫MIG焊接？ 答：〈1〉用高纯度氩气Ar≥ 99.99%做保护气体的熔化极气体保护焊接铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属； 〈2〉用98% Ar + 2%O2 或95%Ar + 5%CO2做保护气体的熔化极气体保护焊接实心不锈钢焊丝的工艺方法--称为MIG焊。 〈3〉用氦+氩惰性混合气做保护的熔化极气体保护焊。 14.什么叫TIG（钨极氩弧焊）焊接？ 答：用纯钨或活化钨（钍钨、铈钨、锆钨、镧钨）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，简称TIG焊。 《材料工程基础》复习思考题 第一章绪论 1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？ 10、如何区分传统材料与先进材料？ 18、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？ 21、纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？ 第二章材料的液态成形技术 3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？ 4、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？ 6、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？ 9、试述铸件产生变形和开裂的原因及其防止措施。 13、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？ 第三章材料的塑性成形技术 1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？ 2、金属常见的塑性成形方法有哪些？ 4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？ 第四章材料的粉末工艺 1、粉末冶金工艺有何特点？其主要的工艺过程包括？ 7、雾化制粉的方法有哪些？如何提高雾化制粉的效率？ 13、粉体为什么能烧结？烧结的推动力是什么？ 第五章材料的连接工艺 1、简述金属的可焊性及其影响因素。 2、简述焊接接头的组织结构。 5、简述钎焊的工艺特点及常用的钎焊材料。 第六章材料的表面处理 2、简述电镀和化学镀的异同（工艺及适应材料）。 6、三束表面改性技术的定义、特点和局限性。 第七章金属材料 1、金属材料的主要强化方式有哪些？ 3、什么是钢的淬硬性和淬透性？其主要影响因素？ 4、合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？ 第八章单晶与半导体工艺 1、简述芯片的主要制备工艺步骤。 第九章纤维的制备 1、为什么纤维通常具有高强度、高模量且韧性好的特点？ 2、简述熔融纺丝和溶液纺丝的异同。 第十章复合材料制备工艺 3、什么是玻璃钢？它的制备工艺和主要应用？ 4、简述复合材料的强韧化机理。 第十一章陶瓷材料 2、先进陶瓷是如何分类的？ 4、简述陶瓷的主要成形方法。 8、为什么金属通常具有良好的塑性，而陶瓷却是脆性的？ 10、简述陶瓷与玻璃在结构和性能上的差异。 11、什么是钢化玻璃？对玻璃进行钢化的主要方法有哪些？ 第十二章高分子材料 1 何谓高分子化合物？它与一般有机化合物有什么不同？ 2 聚合物的分子形状及其特点是什么？ 3 合成高分子的化学反应有哪些？ 焊接材料基础知识问答 焊接基础 1. 什么叫焊接材料？包括哪些内容？ 答：焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极、衬垫等。 2.什么叫焊丝？ 答：焊接时作为填充金属，同时用来导电的金属丝—叫焊丝。分实心焊丝和药芯焊丝两种。常用的实心焊丝型号：ER50-6（牌号：H08Mn2SiA）。 3.为什么MAG焊接接头比CO2焊接接头的冲击韧性高？ 答：MAG焊接时，活性气体仅为20%，焊丝中的合金元素过渡系数高，焊缝的冲击韧性高。CO2焊活性气体为100%，焊丝中的锰、硅合金元素联合脱氧，其合金元素过渡系数略低，焊缝的冲击韧性不如MAG焊高。如唐山神钢MG-51T焊丝（相当于ER50-6）其常温冲击韧性值：MAG：160J；CO2：110J。 4.什么叫药芯焊丝？ 答：由薄钢带卷成圆形钢管，同时在其中填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝。 5.为什么药芯焊丝用CO2气体保护？ 答：按保护方式区分药芯焊丝有两种类型：药芯气保焊丝和药芯自保焊丝。药芯气保焊丝一般用CO2气体作保护，属于气渣联合保护形式，焊缝成形好，综合机械性能高。 6.为什么药芯焊丝焊缝表面会出压痕气孔？ 答：因药芯焊丝是由薄钢带卷成的管状焊丝，属于有缝焊丝；空气中的水分会通过缝隙侵入药芯，焊药潮湿（无法烘干），造成焊缝有压痕气孔。 7.为什么对CO2气体纯度有技术要求？ 答：一般CO2气体是化工生产的副产品，纯度仅为99.6%左右，含有微量的杂质和水分，会给焊缝带来气孔等缺陷。焊接重要产品一定要选用CO2纯度≥99.8%的气体，焊缝气孔少，含氢量低，抗裂性好。 8.为什么对氩气纯度有较高技术要求？ 答：目前市场上有三种氩气：普氩（纯度99.6%左右）、纯氩（纯度99.9%左右）、高纯氩（纯度99.99%），前两种可焊接碳钢和不锈钢；焊接铝及铝合金、钛及钛合金等有色金属一定要选用高纯氩；避免焊缝及热影响区被氧化无法进行焊接。 1.焊接：固体材料间牢固结合的方式之一 物理本质：使两个被连接的固体材料表面原子彼此接近到到金属晶格距离，形成原子间的键合。 条件：加热、加压 目的：破坏氧化膜和吸附层，使材料表面紧密接触 温度越高，所需要的焊接压力也越低（右图） 焊接分为四个区域 Q: 电阻焊？ 从冶金角度来看，将焊接分为： 液相焊接：电弧焊、气电焊、电渣焊、高能束焊、化学热焊，熔化，利用液相相容性实现原子间的结合 固相焊接：电阻焊···，焊接温度通常低于母材熔点，利用压力实现原子结合液-固相焊接：钎焊，待焊母材不接触，利用中间液相（熔化的钎料）相联系 2.电弧焊 基本概念： 在工件与焊条两电极之间的气体介质中持续强烈的放电现象称为电弧。焊条电弧焊是工业生产中应用最广泛的焊接方法，它的原理是利用电弧放电所产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程。 Q: 焊条和工件哪个是阴极，哪个是阳极？ 电弧焊工艺过程： 1）接电：焊接电弧的静特性和电焊机的外特性（调节特性） a.空载电压保证引弧，此时输出电 流为零Q: 引弧的时候空 载？ b.短路时电压为零但焊接电流最 大Q: 何时短路？ c.正常工作时，稳定工作点是电弧 静态特性和电焊机外特性曲线 的交点(a1. a2. a3.) 电弧的静特性：电弧维持一定的稳定弧长燃烧时，电弧两端的电压与通过电弧的电流之间有一定的关系，相当于把焊接电弧看成是一个非线性电阻。 焊接电源的外特性曲线：电焊机的输出电流和电压的关系曲线，能够调节。 非接触式引弧：高频或高电压脉冲使阴极产生强电场发射 2）引弧 接触式引弧：焊条和工件瞬时接触短路产生电阻热，接触金属熔 化；焊条和工件迅速拉开一个微小距离；阴极产生热电子发射向阳 极运动；气体介质进一步电离，使电弧温度进一步升高 所谓焊机，是指用加热的方法，控制适当的条件，采用合适的规范，通过焊料，把两个金属母材焊接在一起。冷却以后，焊缝和两端的母材凝结成为一个坚固的整体。 按照焊料来分，分为铜焊、铝焊、钢材焊接、锡焊、塑料焊等等，分别采用氩弧焊机、交（直）流手工（自动）焊机、滚锡机、浸锡机、回流焊机、波峰焊机等等。 按照电弧性质可分为：交流、直流、氩弧、二保、波峰等等种类； 按照焊接方位可分为：电焊机、气焊设备、对焊机、点焊机、电渣压力焊机、埋弧焊机、激光熔接机等等；按照焊接规范可分为从30A~2500A全系列焊机；按照焊接动作分为：手动、半自动、全自动、焊接机器人。 点焊时，先加压使两个工件紧密接触，然后接通电流。由于两工件接触处电阻较大，电流流过所产生的电阻热使该处温度迅速升高，局部金属可达熔点温度，被熔化形成液态熔核。断电后，继续保持压力或加大压力，使熔核在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。而电极与工件间的接触处，所产生的热量因被导热性好的铜(或铜合金)电极及冷却水传走，因此温升有限，不会出现焊合现象。焊完一个点后，电极将移至另一点进行焊接。当焊接下一个点时，有一部分电流会流经已焊好的焊点，称为分流现象。分流将使焊接处电流减小，影响焊接质量。因此两个相邻焊点之间应有一定距离。工件厚度越大，焊件导电性越好，则分流现象越严重，故点距应加大。不同材料及不同厚度工件上焊点间最小距离如表4—7所示。 影响点焊质量的主要因素有：焊接电流、通电时间、电极压力及工件表面清理情况等。 根据焊接时间的长短和电流大小，常把点焊焊接规范分为硬规范和软规范。 硬规范：硬规范是指在较短时间内通以大电流的规范。它的生产率高，焊件变形小，电极磨损慢，但要求设备功率大，规范应控制精确。适合焊接导热性能较好的金属。 软规范：软规范是指在较长时间内通以较小电流的规范。它的生产率低，但可选用功率小的设备焊接较厚的工件。适合焊接有淬硬倾向的金属。 电极压力的选择： 点焊电极压力应保证工件紧密接触顺利通电，同时依靠压力消除熔核凝固时可能产生的缩孔和缩松。工件厚度越大，材料高温强度越大(如耐热钢)，电极压力也应越大。但压力过大时，将使焊件电阻减小，从电极散失的热量将增加，也使电极在工件表面的压坑加深。因此电极压力应选择合适。 焊件的表面状态对焊接质量影响： 焊接工程基础复习题 一、名词解释（每题2分，共20分） 1、焊接工艺评定：为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果的评价。 2、焊接(生产)工艺规程：凡是用文字、图形和表格等形式，对某个焊件科学地规定其工艺过程案和规及采用相应工艺装备的技术文件，称之为焊接(生产)工艺规程。 3、生产过程：在任工厂或车间里，通过人们的劳动，使原材料或半成品的形状和重量不断地按照人们的意图发生改变的过程，称为生产过程。 4、工艺过程：工艺过程是直接改变工件的几形状、尺寸、力学性能以及物理化学性能等的那一部分生产过程，是生产过程中处理工艺技术面问题的直接技术措施，因而也是进行生产的基础。 5、工序：一个工人或一组工人在一个工作地点，用一种设备加工一个或一组工件所进行的一切动作称为工序。 6、安装：工件在夹固一次的期间所完成的一切动作称为安装，它是工序的组成单元。 7、工位：工件在加工设备中，如各种机械加工机床（如卷板机或刨边机等）、装配焊接夹具、焊接设备及焊接变位机械中所占的每个位置称为工位。 8、工步：工序中在加工设备、工具和工艺规均保持不变的情况下所完成的动作，称为工步。 9、工艺过程卡(工艺过程综合卡)：这是简要说明零件整个生产过程的一种卡片。它包括零件生产过程所经历的工序名称及序号，完成各个工序的车间和工段。工 艺过程卡相当于工艺规程的总纲，在焊接结构制造中零件的下料加工(简称备料)多用这种卡片。 10、工艺卡：是以工序为单位详细说明霉件或部件加工法和加工过程，直接具体指导加工的文件，它分为备料、装配、焊接工艺卡。对焊接结构制造中装配和焊接这两个主要工序，工艺规程常以工艺卡形式出现。 11、检验卡：此类卡片是指导产品检验的技术文件，容应包括：检验项目、尺寸公差及技术要求、执行标准；检验设备、工具名称和规格；检验数量和百分数(抽检或同检)；检验简图，说明检验的定位式、测量法及操作等。 12、装配-焊接：装配和焊接是两个既有紧密联系，又各自有自己工艺容的工艺过程，实质上是两个独立的工序。所谓装配，是将已经加工制备好了的各个分散的结构零件，采取适当的工艺法按照施工图样组合在一起。而焊接则是将组合好的构件，用规定的焊接法，采取正确的焊接工艺参数进行焊接加工，使之牢固地连接成为一个整体，使得金属材料最终变成了所要制作的结构产品。可见，装配和焊接工艺过程，构成了焊接结构制造整个过程中最重要的邻分，也是最关键的生产环节，最主要的生产工艺过程。 13、矫正(又称为矫形)：就是使钢板或工件在外力的作用下产生与原来变形相反的塑性变形，以消除弯曲、扭曲、皱折、表面不平等变形，从而获得正确形状的过程。 14、放样：按设计图样在放样平台上，将其局部或全部按1: 1的比例画出结构部件或零件的图形和平面展开尺寸。 15、划线：是根据设计图样及工艺上的要求(如留取加工余量、焊缝收缩量等)，按1:1的比例，将待加工工件形状、尺寸及各种加工符号划在钢板或经初加工的 1.工程材料按属性分为：金属材料、陶瓷材料、碳材料、高分子材料、复合材料、半导体材料、生物材料。 2.零维材料：是指亚微米级和纳米级（1—100nm）的金属或陶瓷粉末材料，如原子团簇和纳米微粒材料； 一维材料：线性纤维材料，如光导纤维； 二维材料：就是二维薄膜状材料，如金刚石薄膜、高分子分离膜； 三维材料：常见材料绝大多数都是三位材料，如一般的金属材料、陶瓷材料等； 3.工程材料的使用性能就是在服役条件下表现出的性能，包括：强度、塑性、韧性、耐磨性、耐疲劳性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能，及声、光、电、磁等功能性能；工程材料按使用性能分为：结构材料和功能材料。 4.金属材料中原子之间主要是金属键，其特点是无方向性、无饱和性； 陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键，离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性； 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键，其中，组成分子的结合键是共价键和氢键，而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱，但由于高分子材料的分子很大，所以分子间的作用力也相应较大，这使得高分子材料具有很好的力学性能； 半导体材料中主要是共价键和离子键，其中，离子键是无方向性的，而共价键则具有高度的方向性。 5.晶胞：是指从晶格中取出的具有整个晶体全部几何特征的最小几何单元；在三维空间中，用晶胞的三条棱边长a、b、c（晶格常数）和三条棱边的夹角α、β、γ这六个参数来描述晶胞的几何形状和大小。 6.晶体结构主要分为7个晶系、14种晶格； 7.晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[uvw]； 晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为（hkl）。 8.实际晶体的缺陷包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷，其中体缺陷有气孔、裂纹、杂质和其他相。 9.实际金属结晶温度Tn总要偏低理论结晶温度T0一定的温度，结晶方可进行，该温差ΔT=T0—Tn即称为过冷度；过冷度越大，形核速度越快，形成的晶粒就越细。 10.通过向液态金属中添加某些符合非自发成核条件的元素或它们的化合物作为变质剂来细化晶粒，就叫变质处理；如钢水中常添加Ti、V、Al等来细化晶粒。 11.加工硬化是指随着塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度明显提高，塑性和韧性明显降低，也即形变强化；加工硬化是一种重要的强化手段，可以提高金属的强度并使金属在冷加工中均匀变形；但金属强度的提高往往给进一步的冷加工带来困难，必须进行退火处理，增加了成本。 12.金属学以再结晶温度区分冷加工和热加工：在再结晶温度以下进行的塑性变形加工是冷加工，在再结晶温度以上进行的塑性变形加工即热加工；热加工可以使金属中的气孔、裂纹、疏松焊合，使金属更加致密，减轻偏析，改善杂质分布，明显提高金属的力学性能。 13.再结晶是指随加热温度的提高，加工硬化现象逐渐消除的阶段；再结晶的晶粒度受加热温度和变形度的影响。 14.相:是指合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并由界面与其他部分隔开的均匀组成部分； 合金相图是用图解的方法表示合金在极其缓慢的冷却速度下，合金状态随温度和化学成分的变化关系； 固溶体：是指在固态下，合金组元相互溶解而形成的均匀固相； 金属间化合物：是指俩组元组成合金时，产生的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新固相。 15.固溶强化：是指固溶体的晶格畸变增加了位错运动的阻力，使金属的塑性和韧性略有下降，强度和硬度随溶质原子浓度增加而略有提高的现象； 弥散强化：是指以固溶体为主的合金辅以金属间化合物弥散分布，以提高合金整体的强度、硬度和耐磨性的强化方式。 16.匀晶反应：是指两组元在液态和固态都能无限互溶，随温度的变化，形成成分均匀的液相、固相或满足杠杆定律的中间相的固溶体的反应； 共晶反应：是指由一种液态在恒温下同时结晶析出两种固相的反应； 包晶反应：是指在结晶过程先析出相进行到一定温度后，新产生的固相大多包围在已有的固相周围生成的的反应； 共析反应：一定温度下，由一定成分的固相同时结晶出一定成分的另外两种固相的反应。 17.铁素体（F）：碳溶于α-Fe中形成的体心立方晶格的间隙固溶体；金相在显微镜下为多边形晶粒；铁素体强度和硬度低、塑性好，力学性能与纯铁相似，770℃以下有磁性； 奥氏体（A）:碳溶于γ-Fe中形成的面心立方晶格的间隙固溶体；金相显微镜下为规则的多边形晶粒；奥氏体强度和硬度不高，塑性好，容易压力加工，没有磁性； 渗碳体（Fe3C）：含碳量为6.69%的复杂铁碳间隙化合物；渗碳体硬度很高、强度极低、脆性非常大； 珠光体（P）：铁素体和渗碳体的共析混合物；珠光体强度较高，韧性和塑性在渗碳体和铁素体之间； 莱氏体（Ld）：奥氏体和渗碳体的共晶混合物；莱氏体中渗碳体较多，脆性大、硬度高、塑性很差。 18.包晶反应：1495℃时发生，有δ-Fe（C=0.10%）、γ-Fe（C=0.17%或0.18%，图中J点）、液相（C=0.53%或0.51%，图中B点）三相共存；δ-Fe（固体）+L（液体）=γ-Fe（固体） 共晶反应：1148℃时发生，有A（C=2.11%）、Fe3C（C=6.69%）、液相L（C=4.3%）三相共存；Ld→Ae+Fe3Cf（恒温1148℃） 共析反应：727℃时发生，有A（C=0.77%）、F（C=0.0218%）、Fe3C（C=6.69%）三相共存；As→Fp+Fe3Ck(恒温727℃) 智慧树知到《材料工程基础》章节题答案 第1章单元测试 1、高炉炼铁时，炉渣具有重要作用。下面哪项不属于炉渣的作用? 答案：添加合金元素 2、常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、( ) 答案：铝 3、为什么铝的电解在冰晶石的熔盐中进行? 答案：降低电解温度 4、冰铜的主要成分是( ) 答案：FeS和Cu2S 5、( )是炼钢的最主要反应 答案：脱碳 第2章单元测试 1、通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的粉末的方法称为( ) 答案：雾化法 2、粉末颗粒越小，流动性越好，颗粒越容易成形。 答案：错 3、国际标准筛制的单位“目数”是筛网上( )长度内的网孔数 答案：1英寸 4、粉体细化到纳米粉时会表现出一些异常的功能，主要是由于粉体的总表面积增加所导致的结果。 答案：对 5、雾化法制粉增大合金的成分偏析，枝晶间距增加。 答案：错 第3章单元测试 1、高分子材料之所以具备高强度、高弹性、高粘度、结构多样性等特点，是由( )结构所衍生出来的。 答案：长链 2、高分子聚合时，用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为( ) 答案：连锁反应 3、悬浮聚合的主要缺点是( ) 答案：产品附有少量分散剂残留物 4、聚合物聚合反应按反应机理分为加聚和缩聚反应。 答案：错 5、工业上悬浮聚合对于悬浮分散剂一般的要求是( ) 答案：聚合后都可以清洗掉 第4章单元测试 1、将液态金属或半液态金属浇入模型内，在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固获得铸件的方法是( ) 答案：压力铸造 2、铸铁的充型能力好于铸钢。 答案：对 3、在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法是( ) 答案：熔模铸造 4、下列不属于铸造缺陷的是( ) 答案：收缩 5、熔融合金的液态收缩和凝固收缩表现为液体体积减小，是应力形成的主要原因。 答案：错 第5章单元测试 1、冷变形过程中，材料易产生( ) 答案：加工硬化 2、轧辊的纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向、延伸方向与轧辊的纵轴线垂直，这种轧制方法为( ) 答案：纵轧 3、挤压变形时，( ) 答案：金属在变形区处于三向压应力状态 4、缩尾是挤压工艺容易出现的缺陷，它出现在挤压过程的哪个阶段? 答案：终了挤压 钢筋工程基础知识大全：钢筋的连接 为了使构件中的钢筋在浇捣混凝土时，不致变形和位移，必须将加工好的单根钢筋，采用焊接或手工绑扎成网片、骨架，然后进行安装，或者在现场进行绑扎。 随着装配式结构的发展和钢筋加工机械化程度的提高，钢筋安装逐步由现场绑扎变为车间预制钢筋网、架，运到现场安装。这不但可以保证钢筋加工质量，而且可加快施工进度。但是在机械条件受到限制，或结构复杂的现浇工程和小型分散的工程，仍然采用现场手工绑扎的方法。 钢筋绑扎和安装是钢筋工程中的最后一道工序，是一项技术性比较强的工作，是关系到钢筋工程质量的关键，因此，必须熟练地掌握绑扎、安装的方法和有关规定。 §4—1 钢筋连接 钢筋连接，分焊接连接、机械连接和绑扎连接三类。焊接接头不但质量好，而且节约钢材。在钢筋加工中，应优先采用焊接接头。但在加工设备受到限制的情况下，绑扎接头仍是普遍采用的方法。钢筋机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，使两根钢筋能够传递力的连接方法。钢筋机械连接接头质量可靠，现场操作简单，施工速度快，无明火作业，不受气候影响，适应性强，而且可用于可焊性较差的钢筋。 (一)焊接连接 钢筋焊接是钢筋连接的主要方法，焊接可改善钢筋结构的受力性能，节约钢材和提高工效。常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电阻电焊和电渣压力焊等。 (二)机械连接 常用的机械连接接头有挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头和直螺纹套筒接头等。 1、钢筋挤压套筒连接 钢筋挤压套筒连接是在常温下采用特别钢筋连接机，通过挤压力使连接用的钢套筒发生塑性变形，与带肋钢筋紧密咬合在一起，从而形成连接接头。 2、钢筋锥螺纹套筒连接 钢筋螺纹连接是通过钢筋端头特制的锥形螺纹和锥螺纹套管，按规定的力矩值将两根钢筋咬合在一起的连接方法。适用于直径为16-40mm 的HRB 335级、HRB400级和RRB400级钢筋连接。 3、钢筋直螺纹套筒连接 钢筋直螺纹套筒连接是通过钢筋端头特制的直螺纹和直螺纹套管，将两根钢筋咬合在一起。 (三)绑扎连接 绑扎连接是钢筋接头中最简单的方法。它是将钢筋按规定的搭接长度，用扎丝在搭接部分的中间与两头三点扎牢就行了。每个扎点最好用两根扎丝。绑扎接头形式如图4—1所示。 、解释下列名词 1淬透性：钢在淬火时获得的淬硬层深度称为钢的淬透性，其高低用规定条件下的淬硬层深度来表示 2淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力 3相：金属或合金中，凡成分相同、结构相同，并与其它部分有晶只界分开的均匀组成部分称为相 4组织：显微组织实质是指在显微镜下观察到的各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 5组织应力：由于工件内外温差而引起的奥氏体( Y或A)向马氏体(M)转变时间不一致而产生的应 6热应力：力 由于工件内外温差而引起的胀缩不均匀而产生的应力 7过热：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒长大的现象 8过烧：由于加热温度过高而使奥氏体晶粒局部熔化或氧化的现象 9回火脆性： 10回火稳定性：在某些温度范围内回火时，会岀现冲击韧性下降的现象，称为回火脆性又叫耐回火性，即淬火钢在回炎过程中抵抗硬度下降的能力。 11马氏体： 12回火马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。 在回火时，从马氏体中析出的￡ -碳化物以细片状分布在马氏体基础上的组织称为回火马氏体。 13本质晶粒度14实际晶粒度：15化学热处理：:钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度 在给定温度下奥氏体的晶粒度称为实际晶粒度，它直接影响钢的性能。 将工件置于待定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层，从而改变工件表层化学成分与组织，进而改变其性能的热处理工艺。 16表面淬火：指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表面奥氏休化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 17固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。 18、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。 19合金强化：20热处理：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度 钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。 21、金属化合物；与组成元素晶体结构均不相同的固相 22、铁素体；碳在a-Fe中的固溶体 23、球化退火；将工件加热到 Ac1以上30―― 50摄氏度保温一定时间后随炉缓慢冷却至600摄氏度后出炉 空冷。 24、金属键；金属离子与自由电子之间的较强作用就叫做金属键。 25、再结晶；冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程. 26、枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀的现象。 27、正火：是将工件加热至 Ac3或Accm以上30?50°C ,保温一段时间后，从炉中取出在空气中冷却的金 属热处理工艺。 28、固溶体：合金在固态时组元间会相互溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这 种新相称为固溶体 29、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。 二、判断题 1. ( x )合金的基本相包括固溶体、金属化合物和这两者的机械混合物。 2. ( y )实际金属是由许多位向不同的小晶粒组成的. 3. ( y )为调整硬度，便于机械加工，低碳钢，中碳钢和低碳合金钢在锻造后都应采用正火处理。 4. ( y )在钢中加入多种合金元素比加入少量单一元素效果要好些，因而合金钢将向合金元素少量多元 化方向发展。 5. ( x )不论含碳量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 6. ( x ) 40Cr钢的淬透性与淬硬性都比 T10钢要高。 7. ( y )马氏体是碳在a -Fe中的过饱和固溶体，由奥氏体直接转变而来的，因此马氏体与转变前的 奥氏体含碳量相同。 8( x )铸铁中的可锻铸铁是可以在高温下进行锻造的。错。所有的铸铁都不可以进行锻造。 9. ( x ) 45钢淬火并回火后机械性能是随回火温度上升，塑性，韧性下降，强度，硬度上升。 10. ( x )淬硬层深度是指由工件表面到马氏体区的深度。 11. ( x )钢的回火温度应在 Ac1以上。 12. ( x )热处理可改变铸铁中的石墨形态。 材料工程基础复习要点 第一章粉体工程基础 粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。 *粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。 *粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。 粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法： 1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时 可用单一粒度表示。 2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。 ①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离 ②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径 ③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度 ④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径 ⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径 3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。 ①二轴径长L与宽B ②三轴径长L与宽B及高T 4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容 易处理） *粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。 *粉体的基本物理特性： 1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。 3.粉体颗粒的团聚。 第二章粉体加工与处理 粉体制备方法： 1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。 ①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法 ②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法 ③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法 2.物理化学法 ①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的 变化，适于各类材料粉末的制备 ②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细 ③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的 粉末的成本低 ④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高 3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细 颗粒的方法 炼铁：还原过程，使铁在铁的的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。炼钢：氧化过程，以生铁为原料，通过冶炼降低生铁中的碳及其他杂质元素的含量。 炼铁原料（1）铁矿石的要求a：含铁量愈高愈好b：还原性要好c：粒度大小合适d：脉石成分SiO2，Al2O3、CaO、MgO e：杂质含量要少。（2）溶剂的作用：a降低脉石熔点b去硫（3）燃料：焦炭作用：作为发热剂提供热量；还原剂；高炉料柱的骨架。要求：含碳量要高，确保它有高的发热量和燃烧温度；有害杂事硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量要低；在常温及高温下有足够的机械强度；气孔率要大，粒度要均匀，以保证高炉的有良好的透气性。 高炉冶炼的理化过程1燃料的燃烧2氧化铁的还原3铁的增碳4非铁元素的还原5去硫6造渣 减少生铁中硫的措施：采取优质炉料，基本措施；提高炉温和炉渣的碱度。生铁铸造生铁：含硅量高（2.75~3.25%）碳以石墨形式存在灰口生铁；炼钢生铁：含碳量高（4~4.4%）含硅量较低碳以fe3c形式存在白口生铁炼钢过程的物理化学原理：1脱碳2硅、锰的氧化3脱磷和回磷过程4脱硫5脱氧 脱磷的基本条件：低温；适量增加渣中CaO的含量；渣中必须含有足够数 1 量的FeO。 回磷现象：在炼钢过程中的某一时期，当脱磷的基本条件得不到满足时，则已氧化进入渣中的的磷会重新被还原，并返回到钢液中，称此为回磷过程。经常发生在炼钢炉内假如铁合金或出钢的过程中。防止措施：控制炼钢后期的钢液的温度；减少钢液在盛钢桶内的停留时间，向盛钢桶中炉渣加石灰提高碱度，采用碱性衬层的盛钢桶。 脱硫：[FeS]+(CaO)=（CaS）+（FeO）（吸热）必须在碱性炉内冶炼脱硫剂：石灰或石灰石生产中采取的措施：1在渣内加入碱；2增加石灰或石灰石的量；3扒掉含硫量高的初期渣，造成无硫的新渣；4加入CaP2、MnO 等能降低炉渣粘度的造渣材料，提高炉渣的流动性；5搅拌钢液，以增加钢液与炉渣的接触面积。 当钢中杂质元素被除去到规定要求后，应采取一定方法来降低钢液中的氧含量。称为脱氧，脱氧是炼钢过程的量后过程，在很大程度上影响着钢的质量。脱氧剂：硅铁、锰铁、铝 脱氧方式：扩散脱氧（硅铁和炭粉）、沉淀脱氧（锰铁、硅铁、铝），加在渣面 沉淀脱氧与扩散脱氧相结合：用锰铁进行沉淀预脱氧；用碳粉和硅铁进行扩散脱氧；用硅进行沉淀脱氧。 镇静钢：经过充分脱氧处理的钢；沸腾钢：未经完全脱氧处理的钢；半镇静 2 焊接基础知识 一：焊接得分类： 焊接：通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法： 按焊接过程金属所属状态把焊接分为溶化焊；压力焊；钎焊三种。 溶化焊：将焊件金属加热到溶化状态，不用压力完成的焊接方法。 压力焊：对焊件施加压力（加热或不加热）完成的焊接方法。 钎焊：用比母材熔点低的金属材料做钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点，利用液态钎料填充接头间隙，达到连接焊件的方法。二：焊接设备的作用既要求 1：焊接电源（电焊机）：给焊接电弧提供所需电能，完成焊接工艺操作的设备。 A：电焊机的分类; （1）：弧焊发电机（已淘汰） （2）：弧焊变压器（BX1动芯式；BX3动圈式） （3）：弧焊整流器（硅整流；逆变整流） B：电焊机基本要求：稳定的外特性，适当空载电压，具有良好的动特性，和良好的调节性能。即：引弧容量，并保持电弧稳定燃烧，保持焊接规范稳定并可灵活调节。 2：电缆线：连接焊接电源与电焊钳、工件的导体。作用是传导焊接电流，电缆线截面的大小选择根据使用电流选择，要求绝缘性能良好。 3：电焊钳：连接电缆线并夹持电焊条传到电流，要求导电性好、不发热、重量轻、装换焊条方便。 4：面罩：防止焊接时金属飞溅和弧光辐射时对面部的灼伤。要求应轻便，不导电，不漏光，不易燃烧， 5：滤光护目镜片，直接镶在面罩上，全面隔离电弧对眼睛有害的紫外线，红外线，并阻流热辐射不被穿入和降低可见光。 6：电焊手套：防止弧光和飞溅的金属，溶渣伤害皮肤。 三：焊接材料（焊条） 1：焊条组成;在钢丝表面均匀的包敷上具有一定功能和厚度的涂料，钢丝叫焊芯，涂料叫药皮。 作用：传到电流并填充金属 2：焊条分类： 按药皮；酸性和碱性两大类。 按用途分：（1）碳钢焊条（2）低合金焊条（3）不锈钢焊条（4堆焊焊条（5）铜及铜合金焊条（6）铝及铝合金焊条，以及铸铁焊条，镍及镍合金焊条，低温钢焊条，特殊用途焊条。 3：焊条的规格： 实质是焊芯的规格，长度以焊芯为准，一般200－450mm长度取决于焊芯的直径，材料和药皮类型；最广泛使用的焊条；φ2；φ2.5；φ3.2；φ4 4：焊条的型号与牌号 型号是国家标准，对焊条的统一编号 牌号是生产厂家对每种焊条标出的特定编号 5：焊条基本要求 （1）引弧容易，燃烧稳定，在引弧容易。 （2）药皮溶化均匀，无脱落现象。 （3）焊接过程，烟尘.飞浅。 （4）缝成形好,脱渣好,易清理。 （5）焊缝有良好的机械性能和化学成分。 （6）焊缝质量符合要求 6：我公司常用焊条 碳钢：结422 结507 低合金钢热317 热347 以及热407和热307 不锈钢：奥102 奥137 材料科学基础第一章习题答案 1. (P80 3-3) Calculate the atomic radius in cm for the following: (a) BCC metal with a 0=0.3294nm and one atom per lattice point; and (b) FCC metal with a 0=4.0862? and one atom per lattice point. Solution: (a) In BCC structures, atoms touch along the body diagonal, which is 3a 0 in length. There are two atomic radii from the center atom and one atomic radius from each of the corner atoms on the body diagonal, so 340r a = 430a r ==0.14263nm=1.4263 810-?cm (b) In FCC structures, atoms touch along the face diagonal of the cube, which is 02a in length. There are four atomic radii along this length —two radii from the face-centered atom and one radius from each corner, so 240r a =, 420 a r ==1.44447 ?=1.44447810-?cm 2.(P80 3-4) determine the crystal structure for the following: (a) a metal with a0=4.9489?, r=1.75?, and one atom per lattice point; and (b) a metal with a0=0.42906nm, r=0.1858nm, and one atom per lattice point. Solution: We know the relationships between atomic radii and lattice parameters are 430 a r = 焊接材料（王学） 一、焊接冷裂纹 1，冷裂纹的种类有哪些？ 答：淬硬裂纹（产生硬而脆的高碳M）；低塑性冷裂纹（焊接应变超过材料塑性）；氢致延迟裂纹。 2，氢致延迟裂纹具有哪些特征？ 答：有延迟特性，焊后几分钟至几天出现；往往沿晶启裂，穿晶扩展，断口闪亮发光，无高温氧化色；产生的温度较低，主要产生在焊缝附近的HAZ的焊根、焊趾和焊道下面，当焊缝强度高时，也有可能在焊缝产生。 3，产生氢致延迟裂纹的三要素是什么？ 答：钢种的淬硬倾向；氢的作用；拘束应力。 4，何为拘束度，他与板厚有何关系？ 答：拘束度：单位长度焊缝在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需要的力。 拘束度R=Eδ/L，可见，拘束度与板厚成正比。 5，用应力扩散理论解释氢致裂纹的产生过程？ 答：该理论认为，金属内部的缺陷提供了裂纹的裂源，在缺陷的前沿会形成应力集中的三向应力区。在应力的诱导下，使氢向高应力区扩散，并发生聚集。当氢的浓度达到一定值时，将促使位错移动或增值。此时缺口尖端微区的塑性应变量，随氢的浓度的增加而增大。当氢的浓度达到临界值时，便发生局部开裂现象，导致裂纹的向前扩展；并在裂纹尖端形成新的三向应力区，促使氢向新的三向应力区内扩散聚集。此时裂纹暂停向前的扩展，只有当裂纹尖端局部的氢浓度达到临界值时，裂纹才能进一步扩展。 6，为什么氢致裂纹一般出现在熔合线附近的HAZ，而不是焊缝？ 答：（1），焊缝中A发生分解时，HAZ尚未发生A分解，这时，焊缝中的H的溶解度急剧下降，并且在F+P中扩散很快。因此，氢很快从焊缝越过熔合线向尚未分解的HAZ扩散。（2），氢在A中扩散速度小，扩散距离有限在熔合线附近形成了富[H]地带。（3），当滞后相变的HAZ由A向M转变时，氢便以过饱和状态残留在M中，促进这个区域进一步脆化，在热应力下致裂。【注：溶解度A》F；扩散系数F》A】 7，预热有哪些作用？ 升高，避免产生淬硬组织；T100下降，T200上升，有利于氢的逸出，答：T 分解 降低焊接应力。 8，什么是后热？他能否全部代替预热？ 答：后热：焊后立即进行300-350°C，1小时的加热保温处理。他不能全部代替预热，因为后热只能使扩散氢充分逸出，而不能避免产生淬硬组织。 二、焊接热裂纹 1，什么是焊接热裂纹，结晶裂纹有哪些特征？ 答：焊接热裂纹是指焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区时所产生的裂纹。（可分为结晶裂纹、液化裂纹、多变化裂纹3种） 下限温度略低于金属的固相线；2）产生结晶裂纹的特征：1）产生温度：上限温度是液固阶段与固液阶段的交界温度， 基础知识 1、常用焊接方法的特点、焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法与焊接质量的影响因素 1、焊前预热既可以防止产生热裂纹，又可以防止产生冷裂纹。（）答案：A （A）正确 （B）错误 2、焊前预热是避免堆焊层裂纹或剥离的有效工艺措施。（）答案：A （A）正确 （B）错误 3、焊缝的一次结晶是从（）开始的。答案：A （A）熔合区 （B）过热区 （C）正火区 4、焊缝和热影响区之间的过渡区域是（）答案：C （A）兰脆区 （B）过热区 （C）熔合区 （D）不完全重结晶区 5、焊缝金属从液态转变为固态的结晶过程称为焊缝金属的一次结晶。（）答案：A （A）正确 （B）错误 6、焊缝金属的力学性能和焊接热输入量无关。（）答案：B （A）正确 （B）错误 7、焊缝金属过烧，碳元素大量烧损，焊接接头强度提高、韧、塑性下降。（）答案：B （A）正确 （B）错误 8、焊缝金属过烧的特征之一是晶粒表面发生剧烈氧化，破坏了晶粒之间的相互联接，使金属变脆。（）答案：A （A）正确 （B）错误 9、消氢处理的温度范围一般在（）。答案：B （A）150-200℃ （B）250-350℃ （C）400-450℃ （D）500-550℃ 10、可以在被焊工件表面引燃电弧、试电流。（）答案：B （A）正确 （B）错误 11、立焊、横焊、仰焊时,焊接电流应比平焊时小。（）答案：A （A）正确 （B）错误 12、当焊接06Cr19Ni10时,焊接电流一般比焊接低碳钢时大10～15％左右。（）答案：B （A）正确 （B）错误 13、当焊接线能量（或热输入）较大时，熔合区、过热区的晶粒特点是（）。答案：B （A）晶粒细小、韧度高 （B）晶粒粗大、韧度低 （C）晶粒尺寸及韧度不变化 14、当焊接线能量和其它工艺参数一定时,母材中的硫、磷含量高于焊接材料,其熔合比越大越好。（）答案：B （A）正确 （B）错误 15、当填充金属材料一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学成分。（）答案：B （A）正确 （B）错误 16、低合金结构钢焊接时，过大的焊接热输入会降低接头的（）。答案：C （A）硬度 （B）抗拉强度 （C）冲击韧性 （D）疲劳强度 17、焊件焊前预热的主要目的是（）。答案：C （A）降低最高温度 （B）增加高温停留时间 （C）降低冷却速度 18、焊接电流、电弧电压以及焊接速度增加时都能使焊接线能量增加。（）答案：B （A）正确 （B）错误 19、焊接电流越大，熔深越大，因此焊缝成形系数越小。（）答案：A （A）正确 （B）错误 20、厚壁管（或板）对接焊时,先在坡口根部所焊接的一条焊道称（）。答案：B （A）封底焊道 （B）打底焊道 （C）单面焊道 21、低碳钢在碳弧气刨后，刨槽表面会有一渗碳层，这是由于处于高温的表面金属被急冷后所造成的。（）答案：B （A）正确 （B）错误 22、定位焊时,应尽量减小或不留根部间隙,以免烧穿。（）答案：B工程材料知识点总结
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