醉染图书焊接冶金原理9787111518037

前言
章绪论
1.1材料的焊接与连接
1.1.1材料焊接与连接的概念
1.1.2材料焊接与连接方法的分类
1.2金属材料的熔化焊方法
1.2.1渣保护电弧焊
1.2.2非熔化极气体保护电弧焊
1..熔化极气体保护电弧焊
1.2.4高能束熔化焊
1.3焊接冶金原理的研究内容
1.3.1熔化焊接头的形成和结构
1.3.2熔化焊中的冶金学问题
1.3.3焊接冶金原理的研究内容
本章小结
思考题
参考文献
第2章焊接热过程
2.1焊接传热学基础
2.1.1傅里叶定律
2.1.2导热微分方程
2.1.3边值条件
2.1.4叠加原理
2.2焊接温度场
2.2.1焊接热源
2.2.2焊接温度场的解析法
2..焊接温度场的有限差分法
2.2.4焊接温度场的有限单元法
2.2.5焊接温度场的影响因素
.焊接熔池对流传热
..1熔池对流传热的重要
..2电弧焊熔池对流传热
..激光焊熔池对流传热
2.4焊接热循环
2.4.1焊接热循环的特点
2.4.2焊接热循环的特征参数
2.4.3焊接热循环的影响因素
2.4.4多层多道焊热循环
本章小结
思考题
参考文献
第3章焊接化学冶金
3.1焊接化学冶金系统及其特点
3.1.1焊接化学冶金系统
3.1.2焊接化学冶金系统特点
3.1.3焊接化学冶金的影响因素
3.2气体与金属的冶金反应
3.2.1焊接区气体
3.2.2氮与焊接区金属的作用
3..氢与焊接区金属的作用
3.2.4氧与焊接区金属的作用
3.3熔渣与金属的冶金反应
3.3.1焊接熔渣的作用与分类
3.3.2熔渣的质
3.3.3熔渣的氧化与脱氧反应
3.3.4熔渣的渗氢与脱氢反应
3.3.5熔渣的脱硫与脱磷反应
3.3.6焊缝金属的合金化
3.4典型焊接方法的化学冶金
3.4.1焊接材料
3.4.2焊条电弧焊化学冶金
3.4.3埋弧焊化学冶金
3.4.4CO2气体保护电弧焊化学冶金
本章小结
思考题
参考文献
第4章熔池凝固与焊缝组织
4.1焊接熔池的结晶形核
4.1.1自发形核与非自发形核
4.1.2焊接熔池的形核机制
4.2焊接熔池的晶核长 4.2.1凝固过程中的成分过冷
4.2.2凝固结晶形态
4..焊接熔池的结晶形态
4.2.4联生结晶与竞争生长
4.3焊缝的凝固组织
4.3.1焊缝凝固组织的一般特征
4.3.2焊接参数对焊缝凝固组织的影响
4.3.3焊缝凝固组织的调控
4.4焊缝金属的不均匀
4.4.1凝固偏析
4.4.2焊缝金属的化学成分不均匀
4.4.3焊缝中的气孔
4.4.4焊缝中的夹杂
4.5焊缝金属的固态转变
4.5.1低碳钢和低合金钢焊缝固态转变的类型
4.5.2低碳钢和低合金钢焊缝的固态转变组织
4.5.3焊缝固态转变组织的调控
本章小结
思考题
参考文献
第5章熔合区的组织与能
5.1熔合区的特征
5.1.1熔合区的结构
5.1.2熔合区的特
5.2非对流混合区
5.2.1非对流混合区的形貌特征
5.2.2非对流混合区的形成机理
5..非对流混合区的控制措施
5.3熔合线
5.3.1熔合线的本质
5.3.2熔合线的特征
5.4部分熔化区
5.4.1部分熔化区的基本特征
5.4.2部分熔化区液化机理及组织转变
5.4.3部分熔化区微观组织特征
5.4.4部分熔化区对接头能的影响
5.5异种钢焊接熔合区的碳迁移
5.5.1碳迁移的特征
5.5.2碳迁移的影响因素
本章小结
思考题
参考文献
第6章热影响区的组织与能
6.1焊接热影响区组织转变特点
6.2焊接热影响区组织转变
6.2.1形变强化材料热影响区组织转变
6.2.2沉淀强化材料热影响区组织转变
6..相变强化材料热影响区组织转变
6.3焊接热影响区的能
6.3.1热影响区的硬度
6.3.2焊接热影响区的韧
6.3.3焊接热影响区的耐蚀
6.4焊接热/力物理模拟技术
6.4.1焊接热模拟试验的原理与设备
6.4.2焊接热模拟技术的应用
6.4.3焊接热模拟技术的局限
本章小结
思考题
参考文献
第7章焊接裂纹
7.1焊接热裂纹
7.1.1焊接热裂纹的一般特征
7.1.2焊接结晶裂纹的形成机理
7.1.3焊接结晶裂纹的影响因素
7.1.4焊接结晶裂纹的控制措施
7.2焊接冷裂纹
7.2.1焊接冷裂纹的一般特征
7.2.2焊接延迟裂纹的形成机理
7..临界关系和判据
7.2.4焊接冷裂纹的控制措施
7.3焊接裂纹
7.3.1再热裂纹
7.3.2层状撕裂
7.3.3应力腐蚀裂纹
本章小结
思考题
参考文献

黄继华，1983年7月于哈尔滨工业大学金属材料及工艺系焊接专业，1986年7月和1990年3月同校、同专业分别获硕士和博士：1993年7月被评选为首批“北京市高等院校(青年)学科带头人”。现为北京科技大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，材料优选焊接与连接技术研究室首席教授：中国焊接学会理事，材料研究学报、焊接学报、中国稀±学报(中、英)、材料科学与工艺等杂志编委。主要从事”优选材料与异种材料连接“、“新型钢铁材料熔化焊接物理冶金“、 ”封装微连接技术、材料及可靠“、”材料涂层技术”等研究。曾负责多项自然科学、“863”计划、“973”计划、科技支撑计划和国防预研等项目研究。在靠前外知名学术刊物发表SCl收录110余篇，获授权发明30余项。已培养博士20余名、硕士70余名。

焊接冶金原理（学）是焊接专业（方向）主干课之一，在焊接专业人才的知识构建和培养中具有重要的地位，国内外高等院校凡与材料焊接相关的专业几乎都将该课程列为核心课程。国内上世纪90年代中后期实施宽口径专业目录后，培养方案中涉及焊接方向的材料成形与控制工程专业一般仍将焊接冶金原理（学）列为专业必修课。 本书是作为高等院校焊接专业（方向）焊接冶金原理（学）课程教材而编写的，主要讨论熔化焊接的本冶原理与理论，包括焊接的化学冶金和物理冶金。 尽管逻辑上焊接教育工作者共享着大体相同的焊接冶金原理（学）知识内容，但他们对于这些知识不同部分的认识——重要和必要，以及如何才能更好地传授这些知识的看法因人而异，且随着焊接技术自身的发展，也因时间而异。以下是本书编写过程中的着力点及编者认为需要说明的事项。 近30年以来，熔化焊接技术格局发生了巨大变化——气体保护电弧焊和高能束焊接技术应用显著增加，焊条电弧焊应用份额不断下降。基于该类观察和认识，本书编写过程中，在焊接方法上除渣保护电弧焊（焊条电弧焊和埋弧焊）之外，着力增加了现代熔化焊接方法的素材和内容，如各种气体保护电弧焊、束焊和激光焊等；在被焊材料方面则尽可能增加了有色金属及合金的素材和内容，如铝及铝合金、钛及钛合金、高温合金等。如此，一方面希望学生能准确地理解本课程，避免学生对本课程形成误解或错觉，即将焊接冶金原理片面地理解为钢的渣保护电弧焊甚至是焊条电弧焊的冶金原理，另一方面更希望教材的内容能确切地体现课程的基本内涵——熔化焊接的冶金原理，并真实地反映当前熔化焊接技术的发展水平。 “热”是熔化焊接的手段和条件，“热”与保护方式共同决定了各种熔化焊接方法的基本特征——化学冶金和物理冶金过程的基本特征。事实上，对“热”特征的调控已经成为近年来熔化焊接方法发展活跃的路径之一，如各种复合热源焊接等。为了适应新的发展需要，使学生对焊接热过程和特征与焊接质量的关系有更清楚的认识，本书在相关章节加强了对焊接热过程与焊接冶金过程关系的讨论，并将焊接热过程恢复为独立章节进行讨论，但在内容上弱化了纯粹的数学推导和解析，加强了对数值方法的介绍和讨论。 焊接接头熔合区的尺度虽小，但焊接过程中该区域是“热”“质”和“力”的交汇或过渡区域，所发生的物理冶金过程往往更加复杂、剧烈而微妙，因此，焊接熔合区的行为对焊接接头的能和材料的焊接具有重要影响。尤其值得注意的是，随着科学技术的发展，各种物理单元（部件、构件或器件）的能要求越来越多样化，单一材料已很难完成其制造并满足能要求；另一方面，随着现代社会“绿色环保”“可持续”意识的不断，“材”尽其用、节能减排等日益成为现代制造技术的基本理念。在这些需求的强烈驱动下，近年来异种材料的焊接与连接需求显著增加，焊接熔合区的物理冶金问题显得越来越重要。基于这些认识，本书将焊接熔合区的物理冶金问题也作为独立章节专门讨论，并充分吸收该领域国内外近年来的研究成果。 作为高等院校的专业课教材，为了策应对学生分析、解决问题的能力和创新意识的培养，本书在编写风格上，注重方法和原理，并加强了对问题“所以然”层面的分析讨论，在内容安排和素材处理方面，着力吸收焊接冶金领域近年来的研究进展和成果，尽可能选用新近的照片并设计更新示图，力求素材新、问题典型，体系完整，体现当前国内外焊接冶金领域的理论和应用水平。 本书在章节的编写思路和逻辑结构方面，力求知识板块之间逻辑清晰、结构合理，便于学生理解和掌握。仅以第4章为例，关于熔池凝固与焊缝组织的问题，编写过程中力求探索厘清凝固与熔池凝固、熔池的形核与晶核长大、熔池凝固与焊缝组织等之间的关系（联系和界限），并强化了熔池凝固和焊缝组织与焊接热过程（即第2章）的关系。 本书绪论部分是课程的预备和统领章节，是作为正式教学内容来编写的，对学生理解和掌握课程内容重要，故列为正式章节，建议教学时正规讲授。但是，如果学生在学习本课程前对熔化焊接方法已有基本的了解，其中的12节亦可不讲授。需要指出的是，编者并不建议本书内容全部采用课堂讲授，有些内容应该也可以根据学时的情况安排学生自学，如12、21、2、224、、4（尤其341）、421、441、55、64等。这并不完全是课程学时有限的无奈之举，而更重要的是培养学生自我学习能力、为学生个发展提供适当空间——因材施教的需要。 为了尽可能使学生学习时对课程内容能够融会贯通，以便更好地掌握课程内容，本书每一章之后附有“本章小结”和“思考题”。 本书由北京科技大学黄继华教授主编，北京钢铁研究总院田志凌教授主审。章、第3章之31节和34节、第4章和第7章由黄继华教授编写，第2章、第5章和第6章之61—63节由北京科技大学陈树海副教授编写，第3章之3、节和第6章之节由科技大学赵兴科副教授编写。本书编写过程中得到北京科技大学“十二五”规划教材项目的支持，本校材料科学与工程学院程志和许方钊同志分别承担了部分章节的文献检索和绘图工作，在此一并表示感谢。 本书可作为高等院校焊接专业（方向）生焊接冶金原理（学）的专业课教材，也可作为从事焊接工作的研究人员和工程技术人员的参考书。由于编者水平有限，书中错误和不当之处在所难免，恳请读者批评指正。 编者