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第一章 焊接基础知识1

第一节 金属学基本知识1

一、金属材料的分类1

（一）钢铁材料的分类1

（二）有色金属材料的分类及常见的有色金属11

二、金属材料的性能指标简介14

（一）物理性能14

（二）化学性能17

（三）力学性能18

（四）工艺性能25

三、常用金属材料的主要性能38

四、常用元素对金属材料性能的影响45

五、钢的焊接性50

六、常用金属材料的特性和用途52

第二节 焊接基础知识100

一、焊接电路100

二、焊接方法的分类与选择101

（一）焊接方法的分类101

（二）焊接方法的选择106

三、焊接接头及焊缝形式113

（一）焊接接头的特点及形式113

（二）焊缝116

四、焊接应力和变形123

（一）焊接应力和变形产生的原因及对焊接结构的影响123

（二）焊接残余应力的分布与影响125

（三）控制焊接残余应力的措施127

（四）消除焊接残余应力的方法130

（五）焊接残余变形的基本形式、影响因素及矫正措施133

五、焊工安全技术144

（一）焊接的有害因素144

（二）焊接卫生措施145

（三）焊接与切割劳动保护技术148

（四）焊接电源的安全措施152

（五）焊钳和焊接电缆的安全要求154

（六）焊条电弧焊安全技术156

（七）气体保护焊安全技术157

（八）埋弧焊安全技术158

（九）等离子弧焊接与切割安全技术159

（十）电阻焊安全技术160

（十一）碳弧气刨安全技术160

（十二）容器焊接作业安全技术161

（十三）电焊工高处作业安全技术162

（十四）焊接作业的防火防爆措施163

（十五）触电急救163

第二章 焊接材料166

第一节 焊条166

一、焊条的组成及作用166

（一）焊芯166

（二）药皮168

二、焊条的类型、选择和用途171

（一）碳钢焊条171

（二）加强钢焊条178

（三）结构钢焊条181

（四）堆焊焊条184

（五）铸铁焊条187

（六）铝及铝合金焊条188

（七）铜及铜合金焊条189

（八）镍及镍合金焊条190

（九）不锈钢焊条192

（十）有色金属焊条193

（十一）低合金钢焊条195

三、焊条的选用、保管及使用198

第二节 焊丝200

一、焊丝的分类200

（一）实芯焊丝的分类200

（二）药芯焊丝的分类202

二、焊丝的品种、偏差及焊接规范205

（一）铸铁焊丝205

（二）埋弧焊用碳钢焊丝206

（三）埋弧焊用低合金钢焊丝208

（四）碳钢药芯焊丝209

（五）低合金钢药芯焊丝214

（六）埋弧焊用不锈钢焊丝215

（七）气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝216

（八）低合金钢药芯焊丝219

（九）不锈钢药芯焊丝227

（十）铜及铜合金焊丝230

（十一）铝及铝合金焊丝231

（十二）镁合金焊丝232

（十三）镍及镍合金焊丝233

三、焊丝的选用和保管234

（一）焊丝的选用234

（二）焊丝的储存与保管235

第三节 焊剂236

一、埋弧焊剂的分类236

二、埋弧焊剂型号、牌号的编制237

（一）埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂（GB/T 12470—2003）237

（二）碳素钢埋弧焊用焊剂（GB/T 5293—1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》）238

（三）国产焊剂牌号的表示方法240

三、焊剂的基本要求及原则244

第四节 钎料和钎剂246

一、钎料的分类及型号246

二、硬钎料的类型、规格及用途246

三、软钎料的类型、规格及用途253

四、钎剂的分类、规格与用途256

五、钎料与钎剂的选用261

（一）钎料的选择261

（二）钎剂的选择和使用261

（三）钎焊常用钎料及钎剂的选用263

第五节 其他焊接材料272

一、气体保护焊用气体272

二、气体保护焊用钨极材料276

三、碳弧气刨用碳电极276

第三章 焊接设备及调试278

第一节 焊接设备278

一、焊接设备的分类与型号278

二、焊接设备的选用283

三、弧焊电源的特性284

四、常用手工弧焊设备289

（一）弧焊变压器289

（二）焊接整流器293

（三）逆变弧焊电源295

（四）直流弧焊发电机299

（五）钨极氩弧焊机301

五、埋弧焊设备304

（一）埋弧焊的操作特点304

（二）埋弧自动焊机305

（三）机械化埋弧焊机311

六、气体保护焊机317

（一）气体保护焊机的分类317

（二）气电焊机的组成320

（三）气体保护焊设备的选用325

七、电阻焊机328

（一）电阻焊机的分类328

（二）电阻焊机的组成及主要作用330

（三）常用电阻焊机的主要技术数据及用途330

八、电渣焊设备331

（一）电渣焊的原理及特点331

（二）焊接电源332

（三）电渣焊机结构333

（四）常用电渣焊机的技术数据335

九、等离子弧焊机337

（一）等离子弧焊机的分类和组成337

（二）等离子弧焊机的型号及技术数据343

十、其他焊接设备346

（一）激光焊设备346

（二）电子束焊机349

（三）摩擦焊机351

（四）焊接机器人简介355

第二节 焊接设备的调试与维护358

一、焊机调试的内容358

二、几种常用焊机的调试360

（一）交流弧焊机的调试360

（二）手工钨极氩弧焊机的调试360

（三）半自动CO2气体保护焊机的调试362

三、辅助设备的调试362

（一）焊接操作机的调试363

（二）焊接滚轮架的调试368

四、焊接设备的维护371

（一）焊条电弧焊设备的维护371

（二）埋弧焊设备的维护378

（三）熔化极气体保护焊设备的维护382

（四）钨极氩弧焊设备维护386

（五）电渣焊设备维护和保养389

第四章 常用焊接技术391

第一节 焊条电弧焊391

一、焊条电弧焊的特点和应用范围391

（一）焊条电弧焊的特点391

（二）应用范围392

二、焊条电弧焊常用工具392

三、焊接电弧和焊条398

（一）焊接电弧398

（二）电焊条400

四、焊条电弧焊机407

五、操作技能412

（一）焊接参数的选择412

（二）焊条电弧焊基本操作423

（三）焊条电弧焊不同位置的操作技能431

六、常见焊条电弧焊缺陷及预防措施461

第二节 埋弧焊464

一、埋弧焊的工作原理、特点及应用范围464

二、焊接工艺参数466

（一）焊接电源466

（二）焊接速度466

（三）焊接工艺参数对焊缝质量的影响467

（四）不同接头形式的焊接471

（五）焊件位置472

（六）焊丝直径、倾角及伸出长度472

（七）装配定位焊和衬垫单面焊双面成形473

（八）焊接工艺参数的选择方法475

三、埋弧焊的规范选择476

四、操作技能476

（一）焊前准备476

（二）基本操作477

（三）对接直缝的焊接操作技能479

（四）埋弧焊的堆焊操作技能485

（五）角焊缝的焊接操作技能488

（六）环缝对接焊的操作技能489

五、埋弧焊的常见缺陷与预防措施495

第三节 等离子弧焊接与切割497

一、等离子弧的形成、类型与特点497

二、等离子弧焊接的应用范围501

三、等离子弧焊接工艺参数501

四、等离子弧切割工艺504

五、等离子弧焊与切割基本方法519

（一）等离子弧焊519

（二）等离子弧切割521

六、等离子弧切割常见故障、原因及改善措施532

第四节 电渣焊534

一、电渣焊的特点、分类与应用范围534

二、各类电渣焊焊接工艺参数537

（一）丝极电渣焊焊接工艺参数537

（二）熔嘴电渣焊焊接工艺参数540

（三）板极电渣焊焊接工艺参数542

（四）管极电渣焊焊接工艺参数543

（五）焊接参数对焊缝成形的影响545

三、电渣焊焊前准备546

四、电渣焊操作技能549

（一）电渣焊操作时的注意事项549

（二）直缝丝极电渣焊的操作技能550

（三）环缝丝极电渣焊的操作技能558

（四）熔嘴电渣焊的操作技能566

（五）丝极电渣焊的操作技能570

（六）板极电渣焊的操作技能574

（七）管极电渣焊的操作技能575

五、电渣焊焊后热处理577

六、电渣焊常见故障、原因及预防措施577

第五节 电阻焊580

一、电阻焊的特点及应用范围580

二、点焊580

（一）点焊原理、特点及应用范围580

（二）点焊过程581

（三）点焊结构设计585

（四）点焊机的正确使用方法589

（五）点焊顺序和点焊方法590

（六）常用金属材料的焊接参数592

（七）点焊操作技能601

（八）点焊常见影响质量的因素及控制措施610

三、缝焊614

（一）缝焊原理、特点及应用范围614

（二）缝焊的基本形式615

（三）缝焊机的正确使用方法616

（四）常用金属材料缝焊焊接参数618

（五）缝焊的操作技能625

（六）缝焊常缺陷及排除方法630

四、凸焊630

（一）凸焊原理、特点及应用范围630

（二）凸焊参数的选择632

（三）凸焊焊接工艺636

（四）凸点位移的原因及预防措施638

五、对焊639

（一）对焊的原理、特点及应用范围639

（二）对焊焊接参数的选择642

（三）对焊焊接工艺650

（四）对焊常见缺陷及预防措施653

第六节 气焊与气割654

一、气焊654

（一）气焊的特点与应用范围654

（二）气焊焊接工艺的规范与选择656

（三）气焊焊前准备656

（四）气焊基本操作657

（五）T形接头和搭接接头的气焊操作技能662

（六）各种焊接位置气焊的操作技能663

（七）管子的气焊操作技能670

二、气割675

（一）气割的特点与应用范围675

（二）气割的应用条件677

（三）常用金属材料的气割性能680

（四）气割基本操作技能680

第七节 氩弧焊696

一、氩弧焊的分类及应用范围696

二、氩气的保护效果698

三、氩弧焊焊接规范699

四、氩弧焊焊接工艺703

五、焊接操作技能706

（一）自动钨极氩弧焊的操作技能706

（二）手动钨极氩弧焊的操作技能712

（三）熔化极氩弧焊的操作技能722

六、管道氩弧焊的操作技能746

（一）小直径管的钨极氩弧焊746

（二）管道氩弧打底焊748

七、管板氩弧焊的操作技能750

八、薄板的氩弧焊的操作技能751

九、氩弧焊的缺陷与防止753

第八节 二氧化碳气体保护焊757

一、二氧化碳气体保护焊的工作原理、特点及应用范围757

二、二氧化碳气体保护焊的分类759

三、CO2气体保护焊熔滴过渡形式、特点及应用范围759

（一）CO2气体保护焊的熔滴过渡形式759

（二）CO2气体保护焊三种熔滴过渡形式的特点及应用范围761

四、二氧化碳气体保护的飞溅762

五、CO2气体的性质、提纯措施及选用763

六、常用二氧化碳气体保护焊焊机的型号参数和故障维修765

七、二氧化碳气体保护焊焊接参数的选用770

八、二氧化碳气体保护焊的基本操作784

（一）焊枪操作的基本要领784

（二）引弧786

（三）左焊法和右焊法787

（四）运弧788

（五）收弧788

（六）焊缝的始端、弧坑及接头处理789

九、各种位置的焊接操作技能791

（一）平板对接平焊操作技能791

（二）平板对接立焊操作技能798

（三）平板对接横焊操作技能800

（四）平板对接仰焊操作技能801

（五）环缝焊接操作技能804

十、CO2焊的常见焊接缺陷及预防措施806

十一、药芯焊丝气体保护焊809

（一）药芯焊丝气体保护原理、特点及用途809

（二）药芯焊丝CO2焊焊接参数的选择810

十二、二氧化碳电弧点焊815

（一）CO2电弧点焊的特点及应用范围815

（二）CO2电弧点焊工艺816

第九节 钎焊、扩散焊818

一、钎焊818

（一）钎焊的特点、原理与分类818

（二）钎焊焊接工艺825

二、扩散焊838

（一）扩散焊特点838

（二）焊接工艺及参数839

第十节 激光焊843

一、激光焊的分类、特点及应用范围843

二、金属材料的激光焊接性845

三、激光焊接设备846

（一）激光焊机的类型、特点和用途846

（二）激光焊机的组成847

四、激光焊工艺853

（一）激光焊的焊缝形成及特点853

（二）脉冲激光焊焊接工艺及参数854

（三）连续激光焊焊接工艺及参数861

五、典型构件的激光焊870

第十一节 高频焊871

一、高频焊的原理、特点、分类及应用范围871

（一）高频焊的原理871

（二）高频焊的特点872

（三）高频焊的分类873

（四）高频焊的应用范围873

二、高频焊接的特性873

（一）高频电流的特性873

（二）高频电流的优缺点875

三、高频焊设备876

（一）高频焊设备的配置876

（二）高频电阻焊机878

（三）高频焊管机型号及技术参数878

四、高频焊工艺参数879

（一）接头形式879

（二）焊接参数的选择879

五、常用金属材料的焊接要点883

（一）常用金属管子的焊接要点883

（二）散热片与管的高频焊焊接要点883

（三）型钢的高频电阻焊焊接要点884

六、高频焊常见缺陷及预防措施885

第五章 常用金属材料的焊接887

第一节 碳钢的焊接887

一、低碳钢的焊接887

（一）焊接特点887

（二）焊接材料888

（三）焊接工艺892

二、中碳钢的焊接894

三、高碳钢的焊接897

第二节 合金结构钢的焊接899

一、合金结构钢概述899

（一）高强度钢899

（二）专业用钢900

二、合金结构钢的焊接900

（一）热轧及正火钢的焊接900

（二）低碳调质钢的焊接903

（三）中碳调质钢的焊接906

（四）珠光体耐热钢的焊接908

（五）低温用钢的焊接911

（六）低合金耐腐蚀钢的焊接913

第三节 耐热钢的焊接914

一、耐热钢焊接特点914

二、耐热钢的焊接性及工艺措施915

三、耐热钢焊条的选用原则、焊前预热目的及焊后热处理目的917

四、耐热钢的类型与焊接工艺919

（一）珠光体耐热钢的焊接919

（二）奥氏体型耐热钢的焊接922

（三）铁素体型耐热钢的焊接925

（四）马氏体型耐热钢的焊接926

第四节 低温钢的焊接927

一、低温钢的分类和加工性能927

二、低温钢的焊接特点929

三、低温钢的焊接工艺929

第五节 不锈钢的焊接931

一、不锈钢的分类931

二、不锈钢的物理性能和力学性能933

三、不锈钢的腐蚀形式和影响935

四、不锈钢的焊接性937

五、不锈钢的焊接工艺939

（一）奥氏体不锈钢的焊接工艺939

（二）铁素体不锈钢的焊接工艺959

（三）马氏体不锈钢的焊接966

第六节 铸铁的焊接975

一、铸铁的种类、性能与焊接性975

（一）铸铁的种类及性能特点975

（二）铸铁的焊接性976

二、灰铸铁的焊接工艺977

（一）同质焊缝的焊条电弧焊977

（二）异质焊缝的焊条电弧冷焊980

（三）灰铸铁的气焊984

（四）灰铸铁的钎焊985

三、球墨铸铁的焊接工艺987

第七节 铝及铝合金的焊接988

一、铝及铝合金的分类988

二、铝及铝合金的焊接性989

三、铝及铝合金的焊前及焊后清理990

四、各种焊接方法焊接铝及铝合金的比较992

五、铝及铝合金的氩弧焊工艺992

（一）手工钨极氩弧焊（TIG）993

（二）机械化钨极氩弧焊1000

（三）熔化极氩弧焊1000

（四）熔化极氩弧点焊1005

第八节 铜及铜合金的焊接1006

一、铜及铜合金的焊接性1006

二、焊接材料的选择1007

三、焊接方法的选择1009

四、焊接工艺1009

（一）焊前准备1009

（二）气焊1009

（三）碳弧焊1010

（四）手工电弧焊1011

（五）埋弧焊1012

（六）氩弧焊1014

（七）点焊、缝焊1016

第九节 钛及钛合金的焊接1017

一、钛及钛合金的分类1017

二、钛及钛合金的焊接性1017

三、焊接材料选择1022

四、焊接工艺1023

（一）焊前的准备1023

（二）钛及钛合金焊接工艺1025

第十节 镁及镁合金的焊接1032

一、镁合金的分类1032

二、镁合金的焊接特点1032

三、镁合金焊接工艺参数1033

四、镁合金焊前准备及焊接工艺1035

（一）镁合金的焊前准备1035

（二）镁合金焊接工艺1036

五、镁合金缺陷的焊补1037

第六章 异种金属材料的焊接1038

第一节 异种金属焊接概述1038

一、异种金属焊接的特点1038

二、异种金属焊接的主要问题1040

三、异种金属的焊接方法1042

四、异种金属焊接性与焊接接头1042

（一）异种金属接头的焊接性1042

（二）异种金属焊接接头1042

（三）异种金属焊接接头的连接形式1044

第二节 异种钢的焊接1046

一、异种钢的焊接形式1046

二、异种钢焊接接头裂纹和工艺措施1046

三、异种钢焊接参数的选择因素1048

四、异种钢的焊接方法及焊接材料的选择1049

（一）焊接方法的选择1049

（二）焊接材料的选择1050

五、常用异种钢焊接的焊条的选用原则1050

六、常用异种钢焊接的焊条选用、焊前预热及焊后热处理1051

七、异种钢焊接操作示例1056

（一）16Mn钢与27SiMn钢的焊接实例1056

（二）异种钢埋弧自动（带极）堆焊操作训练1056

第三节 钢与铸铁的焊接1059

一、钢与铸铁的焊接性1059

（一）铁与钢的焊接接头白口组织1059

（二）钢与铸铁的焊接接头裂纹1060

（三）钢与铸铁的焊接接头异质焊缝气孔1062

二、钢与铸铁的焊接方法1062

（一）钢与灰铸铁的焊接1062

（二）钢与可锻铸铁的焊接1064

（三）钢与球墨铸铁的焊接1066

（四）不锈钢与铸铁的焊接1066

第四节 钢与有色金属的焊接1068

一、钢与铝及铝合金的焊接1068

（一）钢与铝及铝合金的焊接性1068

（二）钢与铝及铝合金的焊接工艺要点1069

二、钢与铜及铜合金的焊接1072

（一）钢与铜及铜合金的焊接性1072

（二）钢与铜及铜合金的焊接工艺要点1072

三、钢与镍及镍合金的焊接1076

（一）焊接特点1076

（二）焊接工艺1076

四、钢与钛及钛合金的焊接1077

（一）焊接特点1077

（二）焊接工艺1078

第七章 典型钢结构的焊接1080

第一节 钢结构的类型和设计基础1080

一、钢结构的类型1080

二、焊接结构设计基础1083

（一）焊接结构总体设计要求1083

（二）采用焊接结构时应注意的问题1084

（三）焊接结构设计中应考虑的工艺性问题1085

（四）合理的接头设计1086

第二节 柱和梁的焊接1089

一、柱的焊接1089

二、梁的焊接1091

（一）梁的分类及特点1091

（二）梁的焊接1093

第三节 网架结构的焊接1107

一、焊接钢板节点1107

二、焊接空心球节点1110

三、焊接钢管节点1112

四、焊接鼓节点1112

第四节 压力容器结构的焊接1113

一、锅炉压力容器焊接的特点、分类及要求1113

二、圆筒形压力容器的生产焊接工艺1116

（一）圆筒形压力容器的基本结构1116

（二）圆筒形压力容器的制造工艺1117

三、球形压力容器的焊接生产工艺1123

第八章 焊接质量与检验1130

第一节 焊接缺陷的防止与返修1130

一、焊接缺陷的危害、产生原因和防止方法1130

二、焊接缺陷的返修1135

第二节 焊接质量检验1137

一、焊缝外观检查1137

二、焊缝无损检测1137

（一）射线探伤1137

（二）超声探伤1139

（三）磁粉探伤1140

三、力学性能试验1140

四、焊接接头的金相检验1142

（一）金相检验的目的1142

（二）对试样的要求1142

（三）常用的宏观试样腐蚀剂1142

（四）宏观金相检验1144

（五）微观金相检验1145

参考文献1146