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第1章 绪论 1

1.1 材料的焊接与连接 1

1.1.1 材料焊接与连接的概念 1

1.1.2 材料焊接与连接方法的分类 2

1.2 金属材料的熔化焊方法 3

1.2.1 渣保护电弧焊 4

1.2.2 非熔化极气体保护电弧焊 5

1.2.3 熔化极气体保护电弧焊 7

1.2.4 高能束熔化焊 9

1.3 焊接冶金原理的研究内容 12

1.3.1 熔化焊接头的形成和结构 12

1.3.2 熔化焊中的冶金学问题 13

1.3.3 焊接冶金原理的研究内容 16

本章小结 16

思考题 17

参考文献 17

第2章 焊接热过程 18

2.1 焊接传热学基础 19

2.1.1 傅里叶定律 19

2.1.2 导热微分方程 19

2.1.3 边值条件 20

2.1.4 叠加原理 21

2.2 焊接温度场 21

2.2.1 焊接热源 22

2.2.2 焊接温度场的解析法 24

2.2.3 焊接温度场的有限差分法 28

2.2.4 焊接温度场的有限单元法 31

2.2.5 焊接温度场的影响因素 35

2.3 焊接熔池对流传热 38

2.3.1 熔池对流传热的重要性 38

2.3.2 电弧焊熔池对流传热 38

2.3.3 激光焊熔池对流传热 43

2.4 焊接热循环 45

2.4.1 焊接热循环的特点 45

2.4.2 焊接热循环的特征参数 46

2.4.3 焊接热循环的影响因素 48

2.4.4 多层多道焊热循环 50

本章小结 52

思考题 53

参考文献 54

第3章 焊接化学冶金 56

3.1 焊接化学冶金系统及其特点 56

3.1.1 焊接化学冶金系统 56

3.1.2 焊接化学冶金系统特点 59

3.1.3 焊接化学冶金的影响因素 62

3.2 气体与金属的冶金反应 64

3.2.1 焊接区气体 64

3.2.2 氮与焊接区金属的作用 69

3.2.3 氢与焊接区金属的作用 73

3.2.4 氧与焊接区金属的作用 79

3.3 熔渣与金属的冶金反应 81

3.3.1 焊接熔渣的作用与分类 81

3.3.2 熔渣的性质 85

3.3.3 熔渣的氧化与脱氧反应 87

3.3.4 熔渣的渗氢与脱氢反应 91

3.3.5 熔渣的脱硫与脱磷反应 93

3.3.6 焊缝金属的合金化 94

3.4 典型焊接方法的化学冶金 96

3.4.1 焊接材料 96

3.4.2 焊条电弧焊化学冶金 110

3.4.3 埋弧焊化学冶金 114

3.4.4 CO2气体保护电弧焊化学冶金 116

本章小结 118

思考题 120

参考文献 121

第4章 熔池凝固与焊缝组织 123

4.1 焊接熔池的结晶形核 123

4.1.1 自发形核与非自发形核 123

4.1.2 焊接熔池的形核机制 124

4.2 焊接熔池的晶核长大 127

4.2.1 凝固过程中的成分过冷 127

4.2.2 凝固结晶形态 129

4.2.3 焊接熔池的结晶形态 132

4.2.4 联生结晶与竞争生长 135

4.3 焊缝的凝固组织 136

4.3.1 焊缝凝固组织的一般特征 136

4.3.2 焊接参数对焊缝凝固组织的影响 138

4.3.3 焊缝凝固组织的调控 143

4.4 焊缝金属的不均匀性 148

4.4.1 凝固偏析 148

4.4.2 焊缝金属的化学成分不均匀性 149

4.4.3 焊缝中的气孔 153

4.4.4 焊缝中的夹杂 155

4.5 焊缝金属的固态转变 157

4.5.1 低碳钢和低合金钢焊缝固态转变的类型 157

4.5.2 低碳钢和低合金钢焊缝的固态转变组织 164

4.5.3 焊缝固态转变组织的调控 168

本章小结 170

思考题 171

参考文献 172

第5章 熔合区的组织与性能 175

5.1 熔合区的特征 175

5.1.1 熔合区的结构 175

5.1.2 熔合区的特性 176

5.2 非对流混合区 179

5.2.1 非对流混合区的形貌特征 179

5.2.2 非对流混合区的形成机理 180

5.2.3 非对流混合区的控制措施 181

5.3 熔合线 184

5.3.1 熔合线的本质 184

5.3.2 熔合线的特征 184

5.4 部分熔化区 186

5.4.1 部分熔化区的基本特征 186

5.4.2 部分熔化区液化机理及组织转变 187

5.4.3 部分熔化区微观组织特征 192

5.4.4 部分熔化区对接头性能的影响 194

5.5 异种钢焊接熔合区的碳迁移 195

5.5.1 碳迁移的特征 196

5.5.2 碳迁移的影响因素 197

本章小结 201

思考题 202

参考文献 202

第6章 热影响区的组织与性能 205

6.1 焊接热影响区组织转变特点 205

6.2 焊接热影响区组织转变 206

6.2.1 形变强化材料热影响区组织转变 207

6.2.2 沉淀强化材料热影响区组织转变 209

6.2.3 相变强化材料热影响区组织转变 212

6.3 焊接热影响区的性能 219

6.3.1 热影响区的硬度 219

6.3.2 焊接热影响区的韧性 225

6.3.3 焊接热影响区的耐蚀性 231

6.4 焊接热／力物理模拟技术 238

6.4.1 焊接热模拟试验的原理与设备 238

6.4.2 焊接热模拟技术的应用 240

6.4.3 焊接热模拟技术的局限性 242

本章小结 242

思考题 243

参考文献 243

第7章 焊接裂纹 246

7.1 焊接热裂纹 246

7.1.1 焊接热裂纹的一般特征 246

7.1.2 焊接结晶裂纹的形成机理 250

7.1.3 焊接结晶裂纹的影响因素 252

7.1.4 焊接结晶裂纹的控制措施 255

7.2 焊接冷裂纹 257

7.2.1 焊接冷裂纹的一般特征 257

7.2.2 焊接延迟裂纹的形成机理 260

7.2.3 临界关系和判据 265

7.2.4 焊接冷裂纹的控制措施 268

7.3 其他焊接裂纹 270

7.3.1 再热裂纹 270

7.3.2 层状撕裂 273

7.3.3 应力腐蚀裂纹 275

本章小结 280

思考题 281

参考文献 281