焊接手册

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目录

修订本出版说明

《焊接手册》第3版序

《焊接手册》第2卷第3版前言

第1篇材料的焊接性基础

第1章焊接热过程1

11焊接热过程的特点1

12焊接热源1

121焊接热源的种类及其特点1

122焊接热效率2

123焊件上的热量分布模式3

13焊接温度场6

131焊接传热的基本定律6

132焊接热传导问题的数学描述6

133典型的焊接温度场8

134影响焊接温度场的主要因素12

14焊接热循环14

141焊接热循环的主要参数15

142多层焊接热循环的特点20

143脉冲焊接热循环的特点22

15焊接热传导的数值模拟23

151数值模拟的基本概念23

152焊接热传导的有限差分计算23

153焊接热传导的有限单元法计算23

16焊接熔池形态的数值模拟26

161焊接熔池中的流体流动26

162焊接熔池形态的控制方程组27

163熔池流体流动对焊接质量的影响28

参考文献29

第2章焊接冶金31

21焊接化学冶金31

211焊接化学冶金的特殊性31

212焊接区内的气体和焊接熔渣33

213焊接区内金属、气体与熔渣三相间

的相互作用39

214焊缝金属的合金化及其成分控制48

22焊接熔池的凝固及焊缝相变组织52

221焊接熔池凝固过程的特点52

222焊缝金属的结晶形态53

223焊缝金属的显微组织与性能61

224焊接熔合区及其特性69

参考文献71

第3章焊接热影响区组织及性能73

31概述73

311焊接热影响区的形成73

312影响焊接热影响区的主要因素73

32固态无相变材料的焊接热影响区组织和

性能特点73

33固态有相变材料的焊接热影响区组织和

性能特点75

331有同素异构转变的纯金属和单相合金

的焊接热影响区组织和性能特点76

332有同素异构转变的多相合金的焊接热

影响区组织和性能特点77

333无同素异构转变的多相合金的焊接

热影响区组织和性能特点92

34异种材料焊接时热影响区的组织和性能

特点96

参考文献99

第4章焊接缺欠100

41概述100

411焊接缺欠与焊接缺陷的定义100

412焊接缺欠的分类100

42焊缝金属中的偏析和夹杂物100

421焊缝中的偏析100

422焊缝中的夹杂物101

43焊缝中的气孔101

431焊缝中气孔的分类101

432焊缝中气孔形成的机理102

433影响焊缝形成气孔的因素103

434防止焊缝形成气孔的措施104

44焊接裂纹106

441焊接裂纹的分类106

442焊接热裂纹108

443焊接冷裂纹114

444层状撕裂120

445再热裂纹123

446应力腐蚀裂纹126

参考文献128

第5章金属焊接性及其试验方法130

51金属焊接性130

511金属焊接性定义130

512金属焊接性的影响因素131

52金属焊接性试验131

521金属焊接性试验方法与分类131

522工艺焊接性试验131

523使用焊接性试验132

·ⅩⅥ··ⅩⅦ·53工艺焊接性试验方法132

531工艺焊接性的间接评定法132

532工艺焊接性的直接试验法137

54使用焊接性试验方法148

541焊接接头力学性能试验148

542焊接接头抗脆断性能试验149

543焊接接头疲劳与动载性能试验150

544焊接接头耐蚀性试验150

545焊接接头高温性能试验153

55焊接热、应力、应变模拟试验方法154

551焊接热、应力、应变模拟试验

原理154

552焊接热、应力、应变模拟试验

装置154

参考文献155第2篇铁与钢的焊接

第6章碳钢的焊接157

61碳钢的种类、标准与性能157

611概述157

612碳素结构钢157

613优质碳素结构钢157

614专用碳素结构钢162

615铸造碳钢174

62碳钢用焊接材料175

621焊条175

622气体保护电弧焊用碳钢实心焊丝185

623碳钢用药芯焊丝186

624埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂191

63碳钢焊接性的影响因素196

631碳当量196

632显微组织197

633拘束度和氢197

634碳钢中杂质元素的影响197

635碳钢交货状态的影响198

636匹配焊接材料的影响198

64碳钢常用焊接方法和焊接工艺199

65低碳钢的焊接199

651低碳钢焊接性分析199

652低碳钢焊接工艺要点200

66中碳钢的焊接202

661中碳钢的焊接性分析202

662中碳钢的焊接工艺要点202

663典型中碳钢的焊接203

67高碳钢的焊接203

671高碳钢焊接性分析203

672高碳钢焊接工艺要点203

673典型高碳钢的焊接203

参考文献204

第7章低合金钢的焊接205

71低合金钢的种类、标准与性能205

711概述205

712分类205

72低合金钢用焊接材料205

721焊条205

722气体保护电弧焊用实心焊丝213

723低合金钢用药芯焊丝216

724焊接用保护气体223

725埋弧焊和电渣焊用焊丝和焊剂的

配合224

726低合金钢用焊接材料的选用原则229

73低合金高强度钢的焊接229

731低合金高强度钢的种类、用途、

标准和性能229

732低合金高强度钢的焊接性234

733低合金高强度钢的焊接工艺241

734典型钢种的焊接及实例246

74调质钢的焊接248

741调质钢的种类、用途、标准和

性能248

742调质钢的焊接性255

743调质钢的焊接工艺258

744典型钢种的焊接及实例264

75TMCP钢的焊接267

751TMCP钢简介267

752TMCP钢的焊接性267

753管线钢的焊接268

754细晶粒碳素钢的焊接272

755细晶粒耐候钢的焊接274

76低合金低温用钢的焊接277

761低合金低温用钢的种类、用途、

标准和性能277

762低合金低温用钢的焊接性279

763低合金低温用钢的焊接工艺要点279

764典型钢种的焊接及实例279

77耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接282

771耐候钢及耐海水腐蚀用钢的种类、

用途、标准和性能282

772耐候钢及耐海水腐蚀用钢的

焊接性283

773耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接

材料283

774耐候钢及耐海水腐蚀用钢的焊接

工艺284

775典型钢种的焊接及实例284

78低合金镀层钢的焊接285

781低合金镀层钢的种类、用途、

标准和性能285

782镀锌钢及其焊接285

783渗铝钢的焊接287

参考文献289

第8章耐热钢的焊接291

81概述291

811耐热钢的种类291

812耐热钢的应用范围291

813对耐热钢焊接接头性能的基本

要求291

82低合金耐热钢的焊接293

821低合金耐热钢的化学成分、力学

性能和热处理状态293

822低合金耐热钢的焊接特点293

823低合金耐热钢的焊接工艺298

824低合金耐热钢接头性能的控制304

825低合金耐热钢焊接实例308

83中合金耐热钢的焊接310

831中合金耐热钢的化学成分和力学

性能310

832中合金耐热钢的焊接特性314

833中合金耐热钢的焊接工艺316

834中合金耐热钢焊接接头的力学

性能323

835中合金耐热钢焊接实例327

84高合金耐热钢的焊接329

841高合金耐热钢的化学成分和力学

性能329

842高合金耐热钢的焊接特性339

843高合金耐热钢的焊接工艺343

844高合金耐热钢接头的性能353

845高合金耐热钢焊接实例357

85异种耐热钢接头的焊接358

851异种耐热钢接头焊接材料的选用

原则358

852异种耐热钢焊接接头的焊接工艺361

参考文献362

第9章不锈钢的焊接364

91不锈钢的概述364

911不锈钢的种类、化学成分及其

用途364

912不锈钢的组织特点364

９13不锈钢的物理性能和力学性能384

914不锈钢的耐蚀性386

92不锈钢的焊接方法与焊接材料388

921不锈钢的焊接方法388

922不锈钢焊接用填充材料389

93奥氏体不锈钢的焊接399

931奥氏体不锈钢的类型与应用399

932奥氏体不锈钢的焊接特点399

933焊接方法与焊接材料的选择402

934产品焊接实例412

94马氏体不锈钢的焊接413

941马氏体不锈钢的类型与应用413

942马氏体不锈钢的焊接特点414

943焊接方法与焊接材料选择415

944马氏体不锈钢的焊接工艺要点415

945产品焊接实例417

95铁素体不锈钢的焊接418

951铁素体不锈钢的类型与应用418

952铁素体不锈钢的焊接特点418

953焊接工艺与焊接材料选择420

954产品焊接实例421

96铁素体奥氏体双相不锈钢的焊接422

961铁素体奥氏体双相不锈钢的特点与

应用422

962双相不锈钢的化学成分、力学性能及

组织特点422

963双相不锈钢的焊接特点425

964焊接工艺方法与焊接材料426

965各类型双相不锈钢的焊接工艺

要点429

966产品焊接实例429

97析出硬化不锈钢的焊接430

971析出硬化不锈钢的类型与应用430

972析出硬化不锈钢的焊接特点430

973焊接工艺方法与焊接材料的选择433

974产品焊接实例433

98不锈钢的钎焊434

981不锈钢钎焊的应用领域434

982不锈钢钎焊特性434

983钎料434

984钎剂437

985大间隙钎焊438

986不锈钢钎焊方法及工艺438

987产品钎焊实例439

参考文献440

·ⅩⅧ··ⅩⅨ·第10章其他高合金钢的焊接441

101马氏体低温用钢的焊接441

1011化学成分441

1012合金元素的作用441

1013热处理442

1014力学性能442

1015物理性能442

1016焊接性443

1017焊接方法及焊接材料444

1018焊接工艺446

102超高强度镍钴钢的焊接446

1021概述446

1022化学成分447

1023合金元素的作用447

1024力学性能448

1025热处理及其组织448

1026焊接性448

1027焊接方法及工艺449

103奥氏体低温无磁钢的焊接449

1031奥氏体低温无磁不锈钢的焊接449

1032锰铝系高锰奥氏体低温无磁钢的

焊接450

1033高锰奥氏体超低温无磁钢的

焊接453

104马氏体时效钢的焊接455

1041马氏体时效钢的焊接455

1042无钴马氏体时效钢的焊接459

1043马氏体时效不锈钢的焊接465

105耐磨高锰钢的焊接467

1051国内外耐磨高锰钢的化学成分467

1052高锰钢的FeMnC三元合金

相图467

1053耐磨高锰钢的力学性能468

1054合金元素对耐磨高锰钢力学性能的

影响468

1055高锰钢加工硬化469

1056高锰钢的加热性能469

1057高锰钢的焊接性470

1058高锰钢的焊接471

参考文献473

第11章铸铁的焊接475

111概述475

1111铸铁的种类、标准和性能475

1112铸铁焊接的应用及铸铁焊接方法

简介479

112铸铁的焊接性480

1121焊接接头形成白口铸铁与高碳

马氏体的敏感性480

1122焊接接头形成冷裂纹与热裂纹的

敏感性482

1123变质铸铁焊接的难熔合性484

113灰铸铁的焊接485

1131同质（铸铁型）焊缝的熔焊工艺

与焊接材料485

1132异质（非铸铁型）焊缝的电弧焊

焊接材料与工艺490

1133钎焊497

1134喷焊499

114球墨铸铁的焊接499

1141铁素体球墨铸铁的焊接499

1142珠光体球墨铸铁的焊接501

1143奥氏体贝氏体球墨铸铁的焊接502

115蠕墨铸铁、白口铸铁及可锻铸铁的

焊接503

1151蠕墨铸铁的焊接503

1152白口铸铁的焊接504

1153可锻铸铁的焊接505

116铸铁与钢的焊接505

参考文献507第3篇有色金属的焊接

第12章铝、镁及其合金的焊接509

121铝及铝合金的焊接509

1211概述509

1212铝及铝合金的牌号、成分及

性能509

1213铝及铝合金焊接材料525

1214铝及铝合金的焊接性537

1215铝及铝合金焊接缺陷及其预防539

1216火焰气焊545

1217钨极惰性气体保护电弧焊546

1218熔化极惰性气体保护电弧焊557

1219变极性等离子弧焊574

12110激光焊582

12111电子束焊589

12112搅拌摩擦焊593

12113电阻焊602

12114钎焊607

122镁及镁合金的焊接622

1221镁及镁合金的牌号、成分与

性能622

1222镁及镁合金的焊接材料622

1223镁及镁合金的焊接性622

1224镁及镁合金的焊接缺陷及其

预防627

1225镁及镁合金的焊接方法632

1226镁及镁合金焊接技术安全640

参考文献640

第13章钛及其合金的焊接641

131概述641

132钛及其合金的焊接性650

1321间隙元素沾污引起脆化650

1322金属间化合物引起脆化652

1323焊接相变引起的性能变化652

1324裂纹654

1325气孔654

1326相对焊接性654

133焊接材料和工艺655

1331焊接材料655

1332焊前清理655

1333钨极氩弧焊655

1334活性剂氩弧焊(ATIG焊)658

1335熔化极氩弧焊659

1336等离子弧焊接659

1337真空电子束焊661

1338激光焊661

1339电火花堆焊663

13310爆炸焊663

13311闪光焊663

13312高频焊663

13313摩擦焊664

13314扩散焊664

13315扩散钎焊665

13316钎焊665

13317电阻点焊和缝焊665

134焊缝缺陷及补焊工艺667

1341气孔667

1342裂纹667

1343未焊透667

1344钨夹杂667

1345焊缝背面回缩667

1346保护不良引起的缺陷668

1347补焊工艺668

135钛镍、钛铝合金焊接668

1351钛镍合金焊接668

1352钛铝基合金焊接669

136焊后热处理669

1361退火669

1362淬火时效处理670

1363时效处理670

1364消除应力670

137钛及钛合金的焊接实例671

1371压力容器的焊接671

1372管材对接焊672

1373钛钢复合板焊接672

1374管板焊接675

137530万t合成氨设备用工业纯钛

焊接675

1376汽提塔钛衬里焊接675

1377锅炉钛浮筒焊接676

1378水翼船中部翼支柱焊接676

参考文献677

第14章铜及其合金的焊接680

141铜及铜合金的种类及性能680

1411纯铜680

1412黄铜681

1413青铜682

1414白铜683

142铜及铜合金的焊接性分析684

1421不易熔化684

1422易产生焊接热裂纹685

1423易产生气孔685

1424易产生金属蒸发685

1425接头性能的下降686

143铜及铜合金的焊接方法686

1431熔焊686

1432电阻焊686

1433钎焊686

1434扩散焊687

1435摩擦焊和搅拌摩擦焊687

144铜及铜合金的熔焊687

1441气焊687

1442焊条电弧焊689

1443埋弧焊690

1444钨极气体保护焊692

1445熔化极气体保护焊693

1446等离子弧焊699

1447电子束焊699

1448激光焊702

145铜及铜合金的钎焊702

1451铜及铜合金的钎焊性702

1452硬钎焊703

1453软钎焊709

146铜及铜合金的摩擦焊710

1461普通摩擦焊710

·ⅩⅩ··ⅩⅪ·1462搅拌摩擦焊710

参考文献714

第15章高温合金的焊接716

151高温合金的一般介绍716

1511高温合金的定义、分类及强化716

1512高温合金牌号及化学成分717

1513高温合金的热处理及性能717

1514高温合金的用途717

152高温合金的焊接性725

1521高温合金焊接接头的裂纹

敏感性725

1522接头组织的不均匀性727

1523焊接接头的等强性729

153高温合金的电弧焊729

1531钨极惰性气体保护电弧焊729

1532熔化极惰性气体保护电弧焊737

1533等离子弧焊738

154高温合金的电子束焊和激光焊738

1541电子束焊738

1542激光焊740

155高温合金的电阻焊和摩擦焊741

1551电阻点焊741

1552电阻缝焊743

1553摩擦焊746

156高温合金的钎焊和扩散焊748

1561高温合金的钎焊性748

1562钎焊749

1563大间隙钎焊工艺757

1564固相扩散焊759

1565瞬态液相扩散焊（TLP）760

参考文献761

第16章镍基耐蚀合金的焊接763

161概述763

1611纯镍的性能763

1612镍基耐蚀合金的金属学763

1613镍基耐蚀合金的牌号、分类及

性能766

162镍基耐蚀合金的电弧焊776

1621镍基耐蚀合金的焊接特点778

1622镍基耐蚀合金的焊条电弧焊779

1623镍基耐蚀合金的钨极气体保护

电弧焊792

1624镍基耐蚀合金的熔化极气体保护

电弧焊804

1625镍基耐蚀合金的等离子弧焊805

1626镍基耐蚀合金的埋弧焊805

1627接头设计807

1628镍基耐蚀合金耐蚀层堆焊808

163镍基耐蚀合金的电阻焊810

1631镍基耐蚀合金的点焊810

1632镍基耐蚀合金的缝焊812

1633镍基耐蚀合金的闪光焊813

164镍基耐蚀合金的钎焊813

1641镍基耐蚀合金的硬钎焊813

1642镍基耐蚀合金的软钎焊815

参考文献815

第17章稀贵金属及其他有色金属的

焊接816

171铀及铀合金的焊接816

1711概述816

1712铀及铀合金的用途818

1713铀及铀合金的焊接性分析818

1714表面处理819

1715焊接材料819

1716焊接方法及工艺820

1717焊接缺陷及防止办法826

1718安全与防护措施827

172铍的焊接827

1721概述827

1722焊接性分析829

1723表面状态及表面处理830

1724焊接材料831

1725焊接方法及工艺832

1726焊接缺陷及防止办法845

1727焊接实例846

1728安全与防护措施848

173锆及锆合金的焊接848

1731概述848

1732锆及锆合金的焊接性852

1733表面处理853

1734焊接材料853

1735焊接方法及工艺854

1736焊接缺陷及防止863

1737焊接实例863

174钒及钒合金的焊接864

1741概述864

1742钒及钒合金的焊接性分析867

1743钒及钒合金焊接工作进展868

1744钒及钒合金的表面处理868

1745焊接材料868

1746钒及钒合金的焊接方法及工艺869

1747焊接缺陷及防止办法871

175银及银合金的焊接871

1751概述871

1752银及银合金焊接性分析872

1753焊接方法及工艺872

176金及金合金的焊接878

1761概述878

1762金及金合金的焊接性分析878

1763焊接方法及工艺878

177铂及铂合金的焊接882

1771概述882

1772铂及铂合金的焊接性分析883

1773焊接方法及工艺883

178铅及铅合金的焊接883

1781概述883

1782铅及铅合金焊接性分析885

1783焊接方法及工艺885

179锌及锌合金的焊接888

1791概述888

1792锌及锌合金的焊接性分析888

1793焊接方法及工艺888

参考文献890第4篇难熔金属及异种金属的焊接

第18章难熔金属的焊接892

181概述892

1811材料性能892

1812难熔金属的焊接性897

182难熔金属及其合金的焊接工艺899

1821钨、钼及其合金的焊接899

1822钽、铌及其合金的焊接904

183难熔金属与其他有色金属的焊接909

1831异种难熔金属的焊接909

1832钼与其他有色金属的焊接909

1833铌与其他有色金属的焊接910

参考文献912

第19章异种金属的焊接913

191概述913

1911异种金属的焊接性913

1912异种金属的焊接工艺措施及质量

控制916

192异种钢的焊接923

1921常用异种钢焊接的工艺特点923

1922同类组织不同钢种的焊接926

1923珠光体钢与奥氏体钢的焊接931

1924珠光体钢与马氏体钢的焊接936

1925珠光体钢与铁素体钢的焊接938

1926奥氏体钢与铁素体钢的焊接939

1927奥氏体钢与马氏体钢的焊接940

1928复合金属板的焊接940

1929异种钢焊接实例及应用946

193异种有色金属的焊接949

1931铜与铝的焊接949

1932铜与钛的焊接952

1933铜与镍的焊接953

1934钛与铝的焊接954

194钢与有色金属的焊接955

1941钢与铜的焊接955

1942钢与铝的焊接957

1943钢与钛的焊接959

1944钢与有色金属焊接实例961

195钢与耐高温金属的焊接962

1951钢与难熔金属的焊接962

1952钢与高温合金的焊接965

参考文献969

第20章金属材料堆焊970

201概述970

2011堆焊及其应用970

2012堆焊金属的使用性971

2013堆焊工艺特点974

2014堆焊方法976

202堆焊合金与堆焊工艺982

2021堆焊合金的分类982

2022铁基堆焊合金成分、工艺与

选用983

2023镍、钴、铜及合金堆焊成分、

工艺与选用1009

2024其他堆焊合金成分、工艺与

选用1019

203堆焊合金选择与应用实例1026

2031堆焊合金的选择1026

2032应用实例1027

参考文献1029第5篇新型材料的焊接

第21章塑料的焊接1031

211概述1031

212塑料的焊接性分析1031

213塑料的连接方法概述1032

214直接加热焊1035

2141热气焊1035

2142热工具焊1037

2143电阻植入焊1041

2144激光焊1042

215超声波焊1043

216感应植入焊1045

217摩擦焊1046

·ⅩⅫ··Ⅹ·2171旋转摩擦焊和线性振动摩擦焊1046

2172搅拌摩擦焊1047

218溶剂焊1048

219常用塑料的焊接方法1049

2191ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯

共聚物)1049

2192聚碳酸酯1049

2193聚甲基丙烯酸甲酯塑料

(PMMA)1050

2194聚苯乙烯(PS)1050

2195聚乙烯和聚丙烯1051

2196聚氯乙烯(PVC)1051

2197PEEK、PES1051

参考文献1051

第22章陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属的

连接1053

221概述1053

2211陶瓷简介1053

2212常用结构陶瓷的性能特点1053

222陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属的连接

特性1055

2221陶瓷连接的基本特点1055

2222陶瓷与金属的冶金不相容性1056

2223陶瓷与金属的物理力学性能的

不匹配1057

223陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属连接的主要

方法1057

2231烧结金属粉末法间接钎焊1058

2232活性金属钎料真空钎焊1058

2233真空扩散焊接1061

2234其他连接方法1066

224陶瓷与金属连接的应用实例1069

2241汽车发动机增压器转子1069

2242陶瓷/金属摇杆1069

2243陶瓷/金属挺柱1069

2244其他电子器件中采用陶瓷与金属

封接的一些实例1069

参考文献1070

第23章复合材料的焊接1073

231概述1073

2311复合材料的分类1073

2312复合材料的性能特点1073

232金属基复合材料的连接1075

2321金属基复合材料连接的主要

问题1075

2322金属基复合材料的熔焊1076

2323金属基复合材料的钎焊1079

2324金属基复合材料的扩散焊1083

2325金属基复合材料的电阻焊1087

2326金属基复合材料的摩擦焊及

搅拌摩擦焊1088

2327金属基复合材料的自蔓延高温

合成焊接1089

233有机复合材料的连接1089

2331有机复合材料的连接特点1089

2332热塑性树脂基复合材料的焊接

性分析1090

2333热塑性树脂基复合材料的外

加热式焊接1091

2334热塑性树脂基复合材料的内

加热式焊接1093

2335热固性树脂基复合材料的粘接1095

234陶瓷基复合材料的胶接和焊接1096

2341陶瓷基复合材料的胶接1096

2342陶瓷基复合材料的焊接1096

参考文献1098

总篇目

作者简介

《焊接手册》是由中国机械工程学会焊接学会在全国范围内组织专家编著的一部综合性专业工具书，是学会为生产服务的具体体现。对本手册内容的不断充实、完善是学会的长期工作任务。此次的修订本是在第3版的基础上，依然保持内容选材广泛、突出手册的实践性、准确性、可靠性等特点；采纳近几年国内外焊接生产技术飞速发展的成果，新颁布的国内外标准。全套手册共计3卷（焊接方法及设备、材料的焊接、焊接结构），本书为其中的第2卷。

本卷共5篇23章，主要内容包括：材料焊接性基础、铁与钢、有色金属、异种材料、新型材料的焊接。在内容上力求实用，在表达方式上力求精练、形象。按生产的需要提供母材性能及焊接特点、焊接材料、焊接工艺、缺欠及防治，特别强调给出并分析生产实例，使手册更为实用。

本手册的读者对象是以各个工业部门中从事焊接生产的工程技术人员为主；同时这部手册对于焊接科研、设计和教学人员也是一部解决实际问题时必备的工具书。

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