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第1章 焊接成形1

1.1 焊接方法与分类1

1.2 焊接方法与热源特征9

1.2.1 常用焊接方法的热源特性9

1.2.2 常用焊接方法的热源10

1.3 焊接热循环11

1.3.1 焊接热循环及其特征11

1.3.2 焊接热循环特征参数12

1.3.3 多层焊的焊接热循环12

1.4 焊接热作用的特点与温度场描述15

1.4.1 焊接热作用特点15

1.4.2 焊接温度场15

1.4.3 热传播的基本定律15

1.5 焊接温度场的计算16

1.5.1 影响焊接温度场的因素16

1.5.2 焊接温度场的解析求解17

1.5.3 焊接温度场的数值求解20

1.6 熔池形状与焊缝成形43

1.6.1 熔池形状43

1.6.2 焊缝形状43

1.6.3 钢结构焊缝外形尺寸要求44

1.7 焊接方法和工艺条件对焊缝成形的影响47

1.7.1 焊条电弧焊47

1.7.2 埋弧焊48

1.7.3 熔化极气体保护焊51

1.7.4 活性化钨极氩弧焊52

1.7.5 等离子弧焊55

1.7.6 电子束焊55

1.7.7 激光焊55

1.8 焊接成形工艺缺陷63

1.8.1 产生焊接成形工艺缺陷的主要因素63

1.8.2 焊接成形工艺缺陷质量分级的限值63

1.8.3 压焊接头各类焊接工艺缺欠67

参考文献70

第2章 材料焊接性72

2.1 焊接热影响区的显微组织72

2.1.1 焊接热影响区的组织分布72

2.1.2 焊接冷却时间及计算73

2.1.3 焊接热影响区性能评价76

2.1.4 焊接热影响区热模拟78

2.2 典型材料焊缝组织80

2.2.1 低碳钢焊缝组织80

2.2.2 低合金结构钢焊缝组织81

2.2.3 不锈钢焊缝组织83

2.3 焊接裂纹88

2.3.1 热裂纹90

2.3.2 冷裂纹92

2.3.3 再热裂纹97

2.3.4 层状撕裂97

2.3.5 应力腐蚀裂纹99

2.4 焊接性评价方法99

2.4.1 焊接性概述99

2.4.2 焊接性试验内容99

2.4.3 焊接性试验方法分类100

2.4.4 选择或设计焊接性试验方法的原则100

2.4.5 常用工艺焊接性试验方法100

2.4.6 焊接热（应力、应变）模拟试验方法119

2.4.7 使用焊接性的试验方法121

参考文献123

第3章 焊接接头设计124

3.1 焊接接头的构成与基本形式124

3.1.1 焊接接头的构成及其组织与力学性能124

3.1.2 焊接接头的基本形式125

3.2 焊缝及坡口的设计与表达126

3.2.1 焊缝的工程标注126

3.2.2 焊接接头坡口设计133

3.3 焊接接头的静载强度设计161

3.3.1 焊接接头静载强度设计原则161

3.3.2 熔焊接头的静载强度设计161

3.3.3 点焊和缝焊接头的静载强度设计164

3.4 焊接接头疲劳设计166

3.4.1 焊接构件应力确定方法166

3.4.2 疲劳分析方法169

3.4.3 疲劳分析方法的选择170

3.4.4 焊接接头疲劳设计171

3.4.5 焊接构件疲劳试验186

参考文献192

第4章 焊接材料193

4.1 焊条193

4.1.1 焊条分类193

4.1.2 焊条的组成193

4.1.3 焊条的型号与性能196

4.1.4 焊条的选用和用量计算219

4.1.5 焊条检验220

4.1.6 焊条的保管和使用222

4.2 焊丝223

4.2.1 焊丝的分类、型号和牌号223

4.2.2 焊丝的检验和保管229

4.2.3 焊丝的选用244

4.3 焊剂245

4.3.1 焊剂的分类及质量要求245

4.3.2 焊剂的牌号和型号249

4.3.3 焊剂的主要成分、性能及应用特点251

参考文献260

第5章 焊接工艺技术262

5.1 焊条电弧焊262

5.1.1 焊接位置262

5.1.2 焊接参数262

5.1.3 热输入262

5.1.4 焊接操作技术262

5.2 埋弧焊265

5.2.1 埋弧焊分类265

5.2.2 埋弧焊焊接条件265

5.2.3 焊接参数选择270

5.2.4 高效埋弧焊273

5.3 熔化极气体保护焊278

5.3.1 概述278

5.3.2 CO2气体保护焊279

5.3.3 MAG/MIG焊282

5.3.4 STT焊接工艺296

5.3.5 CMT焊接工艺299

5.3.6 TIME焊接工艺300

5.3.7 双丝焊焊接工艺302

5.3.8 窄间隙MIG焊307

5.4 电阻焊310

5.4.1 电阻焊类型310

5.4.2 金属材料电阻焊的焊接性310

5.4.3 电阻焊的电极材料311

5.4.4 点焊311

5.4.5 缝焊327

5.4.6 凸焊330

5.4.7 电阻对焊333

5.4.8 闪光对焊333

5.5 非熔化极气体保护焊335

5.5.1 钨极惰性气体保护焊335

5.5.2 等离子弧焊352

5.6 激光焊367

5.6.1 激光焊概述367

5.6.2 激光焊系统367

5.6.3 金属材料对激光的吸收369

5.6.4 金属材料的激光焊371

5.6.5 激光焊焊接参数的选择373

5.6.6 几种金属材料的激光焊工艺376

5.7 电子束焊380

5.7.1 电子束焊分类380

5.7.2 电子束焊的准备381

5.7.3 电子束焊接参数的选择383

5.7.4 常用材料电子束焊的焊接性386

5.7.5 电子束焊的焊缝缺陷390

5.7.6 电子束焊的应用391

5.8 摩擦焊391

5.8.1 旋转摩擦焊391

5.8.2 搅拌摩擦焊403

5.8.3 线性摩擦焊423

5.9 其他焊接方法430

5.9.1 螺柱焊430

5.9.2 水下焊接432

参考文献439

第6章 各种材料的焊接442

6.1 碳素结构钢的焊接442

6.2 低合金高强度钢的焊接447

6.2.1 低合金结构钢的成分和性能447

6.2.2 低合金高强度钢的焊接性452

6.2.3 低合金高强度钢焊接工艺及焊接参数456

6.3 低合金调质钢的焊接462

6.3.1 化学成分和力学性能462

6.3.2 低合金调质钢的焊接性462

6.3.3 低碳调质钢的焊接工艺470

6.3.4 中碳调质钢的焊接481

6.4 低合金耐热钢和低温钢的焊接486

6.4.1 低合金耐热钢的焊接486

6.4.2 低温钢的焊接496

6.5 不锈钢的焊接502

6.5.1 奥氏体不锈钢的焊接502

6.5.2 铁素体不锈钢的焊接513

6.5.3 马氏体不锈钢的焊接523

6.5.4 双相不锈钢的焊接531

6.6 有色金属的焊接540

6.6.1 铝及铝合金的焊接540

6.6.2 镁及镁合金的焊接554

6.6.3 铁及钛合金的焊接563

6.7 高温合金的焊接579

6.7.1 高温合金的成分与性能579

6.7.2 高温合金的焊接性585

6.7.3 高温合金焊接工艺586

6.8 陶瓷与金属的连接591

6.8.1 陶瓷材料的组成与性能591

6.8.2 陶瓷与金属的连接特点593

6.8.3 陶瓷与金属的扩散焊598

6.9 铸铁的焊接604

6.9.1 铸铁材料604

6.9.2 铸铁的焊接工艺607

6.10 异种材料的焊接610

6.10.1 异种金属连接的特点610

6.10.2 异种钢的焊接614

6.10.3 异种有色金属的焊接623

6.10.4 复合钢的焊接628

6.10.5 钢与有色金属的焊接631

参考文献637

第7章 焊接装备与自动化639

7.1 弧焊电源639

7.1.1 弧焊电源的分类639

7.1.2 弧焊电源的主要特性641

7.1.3 弧焊电源的原理641

7.1.4 焊条电弧焊电源644

7.1.5 埋弧焊电源649

7.2 埋弧焊设备653

7.2.1 埋弧焊设备的组成与分类653

7.2.2 典型埋弧焊设备655

7.2.3 埋弧焊配套设备661

7.3 气体保护焊设备667

7.3.1 钨极惰性气体保护焊设备667

7.3.2 熔化极气体保护焊设备677

7.3.3 等离子弧焊设备695

7.3.4 高效气体保护弧焊设备705

7.3.5 气体保护焊设备的选用719

7.4 电阻焊设备726

7.4.1 电阻焊设备的分类726

7.4.2 电阻焊设备的组成728

7.4.3 电阻焊机的供电装置728

7.4.4 电阻点焊机730

7.4.5 电阻凸焊机736

7.4.6 电阻缝焊机737

7.4.7 电容储能缝焊机、点焊机741

7.4.8 电阻对焊机741

7.4.9 电阻焊机的选用744

7.5 激光焊和电子束焊设备745

7.5.1 激光焊设备745

7.5.2 电子束焊设备759

7.6 焊接自动化装备768

7.6.1 通用型自动焊机768

7.6.2 专用型自动焊装备770

7.6.3 焊接机器人796

7.6.4 焊接变位设备826

7.6.5 焊接传感器与摆动器842

7.6.6 焊接自动化辅助工装夹具857

7.7 其他焊接设备863

7.7.1 螺柱焊设备863

7.7.2 超声波焊接设备871

7.7.3 摩擦焊设备876

参考文献885

第8章 钎焊887

8.1 钎焊方法887

8.2 钎料897

8.2.1 软钎料897

8.2.2 硬钎料903

8.3 钎剂920

8.3.1 软钎剂920

8.3.2 硬钎剂927

8.4 钎焊接头设计928

8.5 钎焊试验方法931

8.5.1 钎焊润湿性能试验方法931

8.5.2 钎焊接头强度试验方法932

8.5.3 无铅软钎料试验方法935

参考文献940

第9章 热切割941

9.1 热切割方法941

9.2 气割943

9.2.1 各种燃气的物理化学性质943

9.2.2 常见材料的气割性944

9.2.3 割炬945

9.2.4 气割的主要工艺因素946

9.2.5 气割工艺948

9.2.6 气割质量950

9.3 碳弧气刨953

9.3.1 碳弧气刨设备953

9.3.2 碳弧气刨工艺955

9.4 等离子弧切割958

9.4.1 等离子弧切割特点958

9.4.2 等离子弧切割气体与电极959

9.4.3 等离子弧切割工艺960

9.4.4 等离子弧切割质量964

9.5 激光切割966

9.5.1 激光切割原理与特点966

9.5.2 激光切割设备与工艺966

9.5.3 激光切割质量及影响因素973

9.6 水下切割977

9.6.1 水下切割方法977

9.6.2 水下切割工艺979

参考文献984

第10章 焊接应力与变形985

10.1 金属的高温性能985

10.2 焊接变形与应力的测量986

10.2.1 焊接变形的测量986

10.2.2 焊接残余应力的测量987

10.3 焊接变形的估算988

10.3.1 焊接变形的分类988

10.3.2 横向变形的估算988

10.3.3 纵向变形的估算991

10.3.4 弯曲变形的估算992

10.3.5 角变形的估算992

10.4 焊接残余应力的典型分布996

10.4.1 平板对接焊缝的残余应力996

10.4.2 厚板对接焊缝的残余应力998

10.4.3 圆筒体和球壳焊缝的残余应力998

10.4.4 圆形封闭焊缝的残余应力1002

10.4.5 梁构件的焊接残余应力1002

10.4.6 表面堆焊的残余应力1002

10.4.7 点焊接头的残余应力1002

10.4.8 角接头的残余应力1004

10.4.9 搅拌摩擦焊接头的残余应力1004

10.5 焊接残余应力的估算1008

10.5.1 纵向残余应力的估算1008

10.5.2 对接接头的横向拘束应力估算1009

10.5.3 筒体环缝焊接的残余应力估算1009

10.6 焊接应力与变形的降低或消除1010

10.6.1 焊接变形的降低或消除1010

10.6.2 焊接残余应力的降低或消除1012

参考文献1013

第11章 焊接质量与管理1015

11.1 焊接缺陷1015

11.1.1 焊接缺陷及其特征1015

11.1.2 焊接缺陷的危害及对质量的影响1021

11.2 焊接无损检测1021

11.2.1 目视检测1021

11.2.2 射线检测1023

11.2.3 超声检测1031

11.2.4 渗透检测1038

11.2.5 磁粉检测1041

11.2.6 无损检测方法的选用1043

11.3 焊接接头强度试验方法1044

11.3.1 焊缝及熔敷金属拉伸性能检测1046

11.3.2 焊接接头拉伸性能检测1046

11.3.3 焊接接头弯曲及压扁性能检测1047

11.3.4 焊接接头冲击试验1050

11.3.5 焊接接头硬度测试试验1052

11.4 焊接从业人员与工艺信息化管理1054

11.4.1 焊接工艺设计与管理系统1054

11.4.2 焊工培训与档案管理数据库系统1056

11.4.3 焊接生产与质量信息管理数据库系统1057

11.4.4 焊接标准和知识咨询数据库系统1058

11.4.5 现代焊接教育与培训模式1059

11.4.6 焊工技术档案管理系统开发1060

11.5 焊接安全与卫生1062

11.5.1 概述1062

11.5.2 焊接安全与卫生标准1062

11.5.3 焊接安全技术1067

11.5.4 焊接劳动卫生防护1072

参考文献1079

附录1081

附录A国家及行业焊接标准目录1081

附录B常用英语焊接缩略语1084

附录C化学元素周期表1087

附录D常用单位换算1088