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第一章 电工学基本常识 1

第一节 电和电路 1

一、物质的组成和电结构 1

二、静止的电 4

三、导体、半导体和绝缘体 6

四、移动的电 9

五、电流的方向和电子运动方向 11

六、电和化学 12

七、安培、伏特和欧姆 14

八、电功率 18

九、电流的测量 21

第二节 电磁 25

一、磁 25

二、载流线圈所产生的磁场 31

三、磁场对载流导线的作用 33

第三节 电力 36

一、电力是怎样生产出来的 36

二、交流电 39

三、电站 45

四、电力的分配 46

五、电动机 51

六、电照明和电热 54

第二章 手工电弧焊接的工具和设备 57

第一节 焊接工具 57

一、面罩 57

二、护目玻璃 57

三、焊接电缆 59

四、焊钳 61

第二节 焊接设备——电焊机 63

一、电焊机型号编制办法（JB-1475-74） 63

二、电焊机部分产品新、旧型号对照（参见表2-6） 67

三、对电焊机的基本要求 70

1.陡降的外特性 71

2.对电焊机空载电压和短路电流的要求 72

3.对电焊机调节特性的要求 73

4.对电焊机动特性的要求 74

四、直流电焊机 75

1.直流电焊机的几个名词解释 75

2.AX-320型直流手弧焊发电机 76

3.AX1-500型直流弧焊机 78

4.AX3-300-2型直流弧焊发电机 80

5.AX-165型与AX1-165型直流弧焊机 81

6.多头直流弧焊机 83

五、交流弧焊机 84

1.铁芯 84

2.绕组 85

3.交流弧焊机的工作原理 85

4.常用交流弧焊机的结构、电路及工作原理 86

六、焊接整流器 95

1.三相降压变压器 96

2.内反馈三相磁放大器（简称磁放大器） 97

3.硅整流器组 97

4.输出电抗器 97

5.铁磁谐振式稳压器 98

6.通风机组 98

7.工作原理 99

8.焊接电流的调节 100

七、手工电弧焊接电源的开关与接线 100

1.对电源开关的要求 100

八、交、直流电焊机输入电源线及保险丝的选用 102

1.输入电源线的选用 102

2.交、直流电焊机保险丝的选用 103

九、电焊机的选择与接线 104

1.电焊机的类型 104

2.电焊机的容量 105

3.电焊机的暂载率 105

4.电焊机的接线与维护 107

5.直流电焊机的外部接线 109

6.交流电焊机的外部接线 110

7.多头电焊机的外部接线 111

8.电焊机的串联和并联 112

十、电焊机的使用和维护修理 117

1.旋转式直流电焊机的使用、维护及故障排除方法 118

2.交流电焊机的维护与修理及常见故障排除方法 122

3.整流式直流电焊机的维护与修理和故障排除方法 125

第三章 金属的基本知识 127

第一节 金属的晶体构造 127

一、晶体与非晶体 127

1.面心立方晶格 129

2.体心立方晶格 129

3.密排六方晶格 129

二、纯金属的结晶及金属锭的构造 130

1.结晶的概念 130

2.冷却曲线 130

3.结晶过程 131

4.树枝状晶体的形成过程 133

5.金属锭的结晶构造 133

6.焊缝金属的结晶特点 135

第二节 金属在固态下的转变 127

一、铁的同素异晶转变和磁性转变 136

二、金属的塑性变形和再结晶 137

1.金属的塑性变形 137

2.变形金属的再结晶 139

第三节 合金 140

一、几个基本定义 140

1.合金 140

2.元 140

3.系 140

4.相 141

二、合金结构的种类及特征 141

1.固溶体 141

2.金属化合物 142

3.机械混合物 142

第四节 金属与合金的性能 144

一、物理性能 144

1.比重 144

2.熔点 144

3.导电性 144

4.热膨胀性 144

5.导热性 1

6.磁性 145

二、化学性能 145

1.抗蚀性 145

2.抗氧化性 145

3.化学稳定性 145

三、机械性能 146

1.强度 146

2.塑性 147

3.硬度 147

4.冲击韧性 147

5.高温强度 148

四、工艺性能 148

1.铸造性能 148

2.压力加工性能 148

3.焊接性能 149

4.切削加工性能 149

第五节 金属材料的试验方法 150

一、成分分析 150

1.化学分析法 150

2.光谱分析法 150

3.钢的火花鉴别法 15

二、金相分析 150

1.断口分析法 15

2.宏观分析法 151

3.显微分析法 151

三、无损探伤法 151

1.射线探伤法（包括×射线和γ射线） 151

2.超声波探伤法 152

3.磁粉探伤法 1

4.涡流探伤法 153

5.荧光及着色探伤法 153

四、机械性能试验 154

1.拉力试验 154

2.冷弯试验 158

3.硬度测定 159

4.冲击试验 165

5.疲劳试验 167

6.断裂韧性的概念 169

第六节 金属材料的分类方法 171

一、黑色金属材料的分类 171

1.生铁的分类 171

2.钢材按材质分类 172

二、有色金属材料分类 175

第七节 钢铁的生产工艺 176

一、炼铁 176

1.高炉的构造 176

2.高炉的产品 177

二、炼钢 178

1.转炉炼钢法 178

2.平炉炼钢法 180

3.电炉炼钢法 182

4.联合炼钢法与混合炼钢法 183

三、钢的浇注 184

1.模铸 184

2.连续铸锭 186

3.镇静钢与沸腾钢 187

4.沸腾钢和镇静钢的比较 187

5.钢锭的缺陷 188

四、钢的压力加工 189

1.冷、热压力加工 189

2.压力加工方法 189

五、钢材生产过程中的热处理 190

第八节 钢材的品种规格 193

第九节 我国钢材牌号的表示方法 197

一、普通碳素钢 197

1.甲类钢 197

2.乙类钢和特类钢 197

二、优质碳素结构钢 199

三、碳素工具钢 199

四、易切削结构钢 200

五、普通低合金结构钢 200

六、合金结构钢 202

七、合金工具钢 202

八、高速工具钢 202

九、弹簧钢 203

十、滚动轴承钢 203

十一、不锈耐酸钢 203

十二、耐热钢 203

十三、电器工业用硅钢 204

十四、电器工业用纯铁 204

十五、碳素焊条钢 204

十六、专门用途钢 204

1.钢轨用钢 204

2.桥梁用钢 205

3.锅炉用钢 205

4.矿用普通低合金钢 205

5.造船用钢 205

6.普通碳素铆螺钢 205

7.优质碳素铆螺钢及合金铆螺钢 205

8压力容器用钢 206

第十节 铁碳合金状态图又称铁碳系平衡相图 207

铁碳合金状态图中的特性点和特性曲线 208

1.铁碳合金状态图中的特性点 208

2.铁碳合金状态图中的特性曲线 209

3.铁碳合金在平衡状态下的组织及其性质 210

4.铁碳合金的结晶过程和在室温下的平衡组织 211

5.碳和常存杂质对钢的组织和性能的影响 215

第十一节 钢的热处理 218

一、钢在加热时和冷却时组织的转变 219

1.钢在加热时组织的转变 219

2.钢在冷却时的组织转变 220

二、钢的热处理基本方法 222

1.退火 222

2.淬火 227

3.回火 229

4.正火 230

三、钢的热处理常见缺陷 232

1.过热与过烧 232

2.氧化与脱碳 233

3.机械性能不足 234

4.软点 234

5.变形与裂缝 234

第十二节 钢的表面热处理 235

一、表面淬火 235

1.火焰表面淬火 235

2.高频表面淬火 236

3.工频感应加热表面淬火 237

二、钢的表面化学热处理 238

1.渗碳 238

2.渗氮 240

3.碳氮共渗 241

4渗金属元素 242

第十三节 手工电弧焊接中常见钢材的牌号、成分、机械性能和用途 243

一、普通碳素钢 243

二、优质碳素结构钢 247

三、低合金高强度钢 251

第四章 电焊条 269

第一节 焊缝的过程 269

一、焊缝的形成过程 269

二、焊缝金属化学成分对机械性能的影响 270

1.碳（C） 271

2.锰（Mn） 272

3.硅（Si） 273

4.硫和磷（S和P） 273

5.氮（N） 274

6.氧（O） 274

7.氢（H） 274

第二节 焊条的组成和分类 277

一、焊芯 278

1.焊芯的成分 278

2.焊芯的牌号 279

二、药皮 282

三、焊条药皮原料的分类 307

1.矿物质 308

2.铁合金类和金属类 308

3.有机物类 308

4.化工产品类 308

四、焊条药皮功用分类 309

1.稳弧剂 309

2.造渣剂 309

3.造气剂 309

4.脱氧剂 309

5.合金剂 309

6.稀渣剂 31

7.粘结剂 310

8.粘塑剂 310

五、几种典型电焊条药皮的配方及其冶金特点 315

1.钛钙型类 315

2.氧化铁型类 317

3.纤维素型类 318

4.低氢型类 319

第三节 电焊条的焊接工艺性能 321

一、焊条的稳弧性及极性 321

二、电焊条适用的焊接位置 322

三、焊缝的成形性及焊条的脱渣剂 323

四、焊条的熔深特性 324

五、焊条的熔敷系数 324

六、焊条的飞溅特性 325

第四节 电焊条的制造 326

一、电焊条制造的工艺过程 326

1.焊芯的加工 327

2.药皮原材料的制粉 335

3.铁合金的钝化处理 340

4.电焊条药皮涂料的制备 344

5.焊条药皮的压涂 349

6.焊条的干燥、烘焙和包装 355

第五节 国产电焊条的分类特点及选用 360

一、焊条牌号编制方法 360

二、结构钢焊条使用说明 363

1.碳钢和普低钢的焊接 363

2.对于同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用 363

3.异种钢焊接时电焊条的选用 363

4.中碳钢的焊接 364

5.铸钢的焊接 364

三、结构钢及结构钢焊条的特点及选用 367

四、第二类：钼和铬钼耐热钢焊条 370

1.珠光体耐热钢的焊接 371

2.马氏体耐热钢的焊接 371

3.珠光体耐热钢焊条 373

五、第三类：不锈钢焊条 374

1.铬不锈钢及其焊条 375

2.铬镍奥氏体不锈钢及其焊条 376

六、第四类：堆焊焊条 381

1.常温不同硬度堆焊焊条 383

2.常温高锰钢堆焊焊条 385

3.切削刀具、模具堆焊焊条 385

4阀门堆焊焊条 385

5.合金铸铁与钴基堆焊焊条 386

七、第五类：低温钢焊条 386

八、第六类：铸铁焊条 387

九、第七类：镍和镍合金焊条 390

十、第八类：铜及铜合金焊条 391

十一、第九类：铝及铝合金焊条 393

十二、第十类：特殊用途焊条 394

十三、怎样正确地选用电焊条 395

1.考虑焊件母材的化学成分和机械、物理性能 395

2.考虑焊接的工作条件和使用性能 397

3.考虑焊件的结构特点 398

4.考虑焊接工地、现场的设备情况以及焊条的操作工艺性 399

5.考虑经济性 399

6.异种钢、复合钢板的焊接及焊条 399

第六节 焊条的保管、使用和鉴定 401

一、焊条的保管与使用 401

1.焊条的贮存与保管 402

2.焊条的外观检查方法 402

3.鉴别焊条受潮变质的方法 403

4.焊条使用前的烘干 403

5.焊条的鉴定 404

二、焊条消耗量的理论计算 408

第五章 手工电弧焊接工艺 411

第一节 构件的备料及装配 411

一、焊接接头形式 411

二、坡口形式的选用 412

三、坡口各部位名称、坡口的形式及接头的形式 412

1.坡口各部名称 412

2.对接接头 413

3.T型接头 414

4.角接接头 415

5.搽接接头 415

6.卷边接头 416

四、坡口的制备 416

1.剪切 416

2.刨边 416

3.车削 416

4.铲削 417

5.氧气切割 417

6.碳弧气刨 417

五、装配与焊接的关系 417

1.正确掌握公差标准 418

2.装焊程序问题 418

3.定位焊 418

4.几种常用的焊件装配夹具 419

六、焊缝形式 422

1.焊缝的分类 422

2.焊缝的种类 422

3.《焊缝代号》 423

4.《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》 428

第二节 电弧 432

一、碰撞电离 435

二、热电离 435

三、阴极电子发射 435

1.热电子发射 436

2.场致电子发射 436

3.撞击电子发射 437

四、焊接电弧的结构和温度 437

1.阴极区 438

2.阳极区 439

3.弧柱 440

五、电弧电压 441

六、焊接电弧的静特性 441

七、焊接电弧燃烧的稳定性 442

八、焊接电弧的极性和偏吹 443

1.焊接电弧的极性及应用 443

2.焊接电弧的偏吹 445

九、电弧的热功率分布及热传导 449

1.焊接电弧的热功率分布 449

2.电弧与熔池 450

3.熔池与焊件温度场的等温线 451

4.陡急的等温线与平缓的等温线 452

十、电弧的光线 454

十一、电弧焊的熔滴过渡 454

1.熔滴过渡的作用力 455

2.影响过渡熔滴大小的因素 457

3.熔滴过渡的形式 457

4.焊缝的形成过程 458

第三节 焊接接头的金相组织 460

一、焊缝金属的结晶 460

1.焊接熔池结晶的特点 460

2.焊缝结晶的过程 461

二、焊缝中的偏析现象 462

1.显微偏析 462

2.区域偏析 463

三、焊接金属的二次结晶 464

四、热影响区金属的组织 465

1.半熔化区 467

2.过热区 468

3.正火区 468

4.不完全重结晶区 468

5.再结晶区 469

6.蓝脆区 469

五、易淬火（合金钢）钢热影响区的显微组织 470

第四节 焊接规范对焊缝质量的影响 473

一、焊条直径 473

1.焊件的厚度 473

2.接头形式 473

3.焊缝的空间位置 473

4.焊接层次 474

二、焊接电流 474

1.焊接电流和焊条直径的关系 475

2.焊接电流和焊缝位置的关系 475

三、电弧电压 476

四、焊接速度 477

五、焊接规范的选择 477

六、线能量对焊接接头性能的影响 479

第五节 手工电弧焊接操作工艺 481

一、引弧 481

1.划擦法引弧（又称磨擦法） 481

2.点触法引弧（又称直击法、接触法） 481

3.电弧不能引燃的原因 483

二、焊接起点 484

三、焊条的倾角 485

四、运条方法 485

焊条的移动 485

五、焊缝的起头、收尾和接头技术 491

1.焊缝的起头 491

2.焊缝的收尾 491

3.焊缝的接头技术 492

4.熔池中的熔渣熔液和金属熔液 494

六、堆焊技术 495

七、铸钢件缺陷和裂缝的焊补技术 497

1.铸钢件缺陷的焊补 497

2.裂缝的焊补 498

八、各种位置的焊接方法 498

1.平焊 499

2.横焊 512

3.立焊 516

4.仰焊 522

5.薄板焊接技术 526

6.手工电弧焊接单面焊双面成形技术 526

九、管道的手工电弧焊接 534

1.坡口要求 535

2.对口要求 537

3.管道的转动焊接（管子水平放置） 538

4.管道的水平固定对接焊（简称吊焊） 541

5.管道的垂直固定对接焊（简称横焊） 549

6.倾斜管道的固定焊——斜焊 557

7.管道接头带垫圈的焊接 560

8.各种管子的焊接特点 565

9.刚性对口焊接时的注意事项 566

10.低温下焊接时的注意事项 567

第六章 焊接接头的质量及检验 569

第一节 焊接接头的常见的缺陷及其分析 569

一、焊缝尺寸不符合设计要求 570

二、弧坑 571

三、焊穿及焊漏 571

四、咬边 572

五、焊瘤 573

六、严重飞溅 574

七、夹渣 574

八、未焊透 576

九、满溢 577

十、内凹 578

十一、过烧 578

十二、电弧擦伤 579

十三、气孔 579

十四、裂缝 581

1.热裂缝 584

2.冷裂缝 586

3.再热裂缝 588

4.焊接应力、变形和裂缝的关系 589

第二节 焊接质量检验方法 591

一、非破坏性的检验方法 593

1.焊接接头的外观检查 593

2.致密性检验 593

3.无损探伤检验 595

二、破坏性检验方法 614

1.机械性能试验 614

2.焊接接头的金相检验 621

3.焊缝金属的化学分析 621

4.晶间腐蚀试验 621

第三节 焊接技术质量标准和焊缝尺寸公差 623

一、焊缝的技术质量标准 623

1.焊缝外观技术质量标准 623

2.焊缝内部技术质量标准 623

3.焊缝气密性质量要求 624

4.焊缝金相质量要求 624

5.焊缝金属及焊接接头机械性能标准 625

6.焊缝的化学成分质量要求 625

二、焊缝尺寸公差 625

参考书目 627

附表 631