第1章 绪论 1
1.1焊接科学的重要意义 1
1.2焊接过程的物理本质 2
1.3焊接科学的研究领域和发展趋势 2
1.4焊接技术的应用前景 4
1.4.1不同材料焊接的应用 4
1.4.2先进焊接技术的应用 5
第2章 焊接热过程 9
2.1焊接热过程的特点 9
2.1.1焊接热源的种类及特点 9
2.1.2焊接热效率 10
2.1.3焊接热源的作用模式 11
2.1.4高能束深熔焊的热源模式 15
2.2焊接温度场 16
2.2.1焊接热传导问题的数学描述 16
2.2.2焊接热过程计算的解析法 18
2.2.3影响焊接温度场的主要因素 24
2.3焊接热传导的数值分析 26
2.3.1数值分析的基本概念 26
2.3.2焊接热传导的有限差分法计算 27
2.3.3焊接热传导的有限单元法分析 27
2.4焊接熔池形态的数值模拟 28
2.4.1焊接熔池形态 28
2.4.2焊接熔池流体流动与传热的数理描述 30
2.4.3熔池流场与热场的数值计算 31
2.4.4熔池流体流动对焊接质量的影响 34
2.4.5高能束焊熔池形态的特点 37
2.5焊接热过程的测试 38
2.5.1热电偶测温法 38
2.5.2红外测温法 39
2.5.3基于视觉的熔池检测 40
第3章 焊接化学冶金 41
3.1焊接化学冶金的特点 41
3.1.1焊接区的金属保护 41
3.1.2焊接化学冶金过程的区域性与连续性 43
3.1.3焊接工艺条件对化学冶金反应的影响 45
3.1.4焊接化学冶金系统的不平衡性 46
3.2气相对金属的作用 46
3.2.1焊接区内的气体 46
3.2.2氮对金属的作用 49
3.2.3氢对金属的作用 51
3.2.4氧对金属的作用 55
3.3焊接熔渣 58
3.3.1焊接熔渣的作用 59
3.3.2焊接熔渣的成分和分类 59
3.3.3焊接熔渣的结构理论 60
3.3.4焊接熔渣的性能 62
3.4焊接熔渣对金属的作用 64
3.4.1熔渣对金属的氧化 64
3.4.2焊缝金属的脱氧 66
3.4.3焊缝金属的脱硫、脱磷 69
第4章 焊接材料设计基础 72
4.1焊条设计基础 72
4.1.1焊条设计的原则和方法 72
4.1.2焊条设计的步骤 73
4.1.3焊条的药皮设计 77
4.1.4合金元素对焊缝性能的影响 88
4.1.5钛钙型药皮焊条的设计 89
4.1.6低氢型药皮焊条的设计 92
4.1.7不锈钢焊条和铸铁焊条的设计 97
4.2焊丝设计基础 99
4.2.1实心焊丝的设计 100
4.2.2药芯焊丝的设计 102
4.3焊剂设计基础 107
4.3.1焊剂的分类 108
4.3.2熔炼焊剂的设计 109
4.3.3非熔炼焊剂的设计 111
第5章 熔池凝固及固态相变 116
5.1熔池凝固 116
5.1.1熔池凝固的特点 116
5.1.2熔池结晶的一般规律 117
5.1.3熔池结晶的线速度 118
5.1.4熔池结晶的形态 121
5.1.5焊接接头的化学成分不均匀性 122
5.2焊缝固态相变 126
5.2.1低碳钢焊缝的固态相变 127
5.2.2低合金钢焊缝的固态相变 128
5.3焊缝性能的改善 135
5.3.1焊缝金属的强化与韧化 135
5.3.2改善焊缝性能的工艺措施 136
5.4焊缝中的气孔和夹杂 137
5.4.1焊缝中的气孔 137
5.4.2焊缝中的夹杂 145
第6章 焊接热影响区 147
6.1焊接热循环 147
6.1.1焊接热循环的参数 147
6.1.2焊接热循环主要参数的计算 148
6.2焊接热循环条件下的组织转变 152
6.2.1焊接加热过程中的组织转变 153
6.2.2焊接冷却过程中的组织转变 159
6.2.3影响过冷奥氏体转变的因素 162
6.3热影响区的组织及性能 164
6.3.1焊接热影响区的组织分布 164
6.3.2焊接热影响区的热模拟试验 169
6.3.3焊接连续冷却转变图及其应用 170
6.3.4焊接热影响区的性能 173
第7章 焊接缺欠 179
7.1焊接缺欠与焊接缺陷 179
7.1.1焊接缺欠与焊接缺陷的定义 179
7.1.2焊接产品的质量标准 180
7.1.3焊接缺欠对接头质量的影响 180
7.2焊接缺欠的分类 183
7.2.1焊接缺欠的分类方法 183
7.2.2熔焊接头的缺欠分类 183
7.2.3压焊接头的缺欠分类 185
7.2.4钎焊接头的缺欠分类 186
7.3焊接缺欠的评级与处理 186
7.3.1焊接缺欠的形成原因 187
7.3.2焊接缺欠的评级 187
7.3.3超标缺欠的返修 192
第8章 焊接裂纹 193
8.1焊接裂纹的特点 193
8.1.1焊接裂纹的危害性 193
8.1.2焊接裂纹产生的因素 194
8.1.3焊接裂纹的分类及特征 194
8.2焊接热裂纹 196
8.2.1热裂纹的形成机理 197
8.2.2热裂纹的影响因素 200
8.2.3热裂纹的防止措施 203
8.3焊接冷裂纹 205
8.3.1冷裂纹的产生机理 205
8.3.2冷裂纹的防止措施 208
8.4其他裂纹 212
8.4.1再热裂纹 212
8.4.2层状撕裂 217
8.4.3应力腐蚀裂纹 220
8.5焊接裂纹的综合分析 225
8.5.1宏观分析 225
8.5.2微观分析 227
8.5.3断口分析 229
第9章 合金结构钢的焊接性 237
9.1微合金控轧钢的焊接 237
9.1.1微合金控轧钢的特点 237
9.1.2钢材焊接性评定中的问题 242
9.1.3微合金控轧控冷钢的焊接性分析 244
9.1.4微合金钢的焊接工艺特点 247
9.2低碳调质钢的焊接 252
9.2.1低碳调质钢的性能特点 253
9.2.2低碳调质钢焊缝的强韧性匹配 254
9.2.3低碳调质钢的焊接性分析 257
9.2.4低碳调质钢的焊接工艺特点 265
9.3低合金耐热钢的焊接 267
9.3.1低合金耐热钢的性能特点 267
9.3.2低合金耐热钢的焊接性分析 273
9.3.3低合金耐热钢的焊接工艺特点 280
第10章 不锈钢及耐热钢的焊接冶金 283
10.1不锈钢及耐热钢的基本特性 283
10.1.1不锈钢及耐热钢的种类 283
10.1.2不锈钢及耐热钢的物理性能和耐蚀性 284
10.1.3不锈钢及耐热钢的高温性能 287
10.2奥氏体不锈钢的焊接 288
10.2.1奥氏体不锈钢的类型及物理冶金 288
10.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析 291
10.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点 301
10.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接 304
10.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析 304
10.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点 309
10.3.3马氏体不锈钢的焊接性分析 311
10.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点 313
10.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接 315
10.4.1奥氏体-铁素体双相不锈钢的类型 315
10.4.2奥氏体-铁素体双相不锈钢的耐蚀性 316
10.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析 317
10.4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点 320
第11章 轻金属的焊接 323
11.1轻金属焊接的战略意义 323
11.1.1发展轻金属结构的意义 323
11.1.2轻金属焊接的现状 323
11.2铝及铝合金的焊接 325
11.2.1铝及铝合金的种类和性能 325
11.2.2铝及铝合金的焊接性分析 328
11.2.3铝及铝合金的焊接工艺特点 337
11.3镁及镁合金的焊接 346
11.3.1镁及镁合金分类、成分及性能 346
11.3.2镁及镁合金的焊接性分析 350
11.3.3镁及镁合金的焊接工艺特点 353
11.4钛及钛合金的焊接 359
11.4.1钛及钛合金的分类及性能 359
11.4.2钛及钛合金的焊接性分析 361
11.4.3钛及钛合金的焊接工艺特点 367
11.4.4钛及钛合金的焊接实例 372
第12章 先进陶瓷材料的焊接 377
12.1陶瓷材料的性能特点 377
12.1.1结构陶瓷的性能特点 377
12.1.2几种常用的结构陶瓷 378
12.2陶瓷连接的要求和存在问题 381
12.2.1陶瓷与金属连接的基本要求 381
12.2.2陶瓷与金属连接存在的问题 381
12.2.3陶瓷与金属的连接方法 383
12.3陶瓷材料的焊接性分析 384
12.3.1焊接应力和裂纹 384
12.3.2界面反应和形成过程 385
12.3.3连接界面的结合强度 391
12.4陶瓷与金属的钎焊 394
12.4.1陶瓷与金属的钎焊特点 394
12.4.2陶瓷与金属的表面金属化法钎焊 395
12.4.3陶瓷与金属的活性金属化法钎焊 398
12.5陶瓷与金属的扩散焊 400
12.5.1陶瓷与金属扩散焊的特点 400
12.5.2扩散焊的焊接参数 401
12.5.3 Al2O3复合陶瓷／金属扩散界面的特征 404
第13章 金属间化合物的焊接 412
13.1金属间化合物的发展及特性 412
13.1.1金属间化合物的发展 412
13.1.2金属间化合物的基本特点 413
13.1.3焊接结构中有发展前景的金属间化合物 414
13.2 Ti-Al金属间化合物的焊接 421
13.2.1 TiAl合金的电子束焊 421
13.2.2 TiAl和Ti3Al合金的扩散焊 421
13.2.3 TiAl异种材料的扩散焊 424
13.3 Ni-Al金属间化合物的焊接 426
13.3.1 NiAl合金的扩散焊 426
13.3.2 Ni3Al金属间化合物的熔焊 428
13.3.3 Ni3Al与碳钢或不锈钢的焊接 430
13.4 Fe-Al金属间化合物的焊接 432
13.4.1 Fe3Al金属间化合物的电子束焊 432
13.4.2 Fe3Al的填丝钨极氩弧焊 433
13.4.3 Fe3Al堆焊及焊条电弧焊 438
13.4.4 Fe3Al金属间化合物的扩散焊 440
第14章 表面熔覆与堆焊 447
14.1热喷涂与堆焊的物理化学本质 447
14.1.1热喷涂的物理基础 447
14.1.2表面熔覆的本质 449
14.1.3堆焊的物理化学本质 450
14.2热喷涂与表面熔覆 453
14.2.1覆层与界面的结合分析 453
14.2.2覆层性能及影响因素 455
14.2.3热喷涂的工艺特点 458
14.2.4激光熔覆技术 463
14.3堆焊原理及特点 467
14.3.1堆焊层的冶金结合 467
14.3.2堆焊合金及性能 468
14.3.3堆焊工艺特点 475
参考文献 484