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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