第五章金属的焊接第一节焊接概述第二节熔化焊第三节压力焊第四节钎焊第五节焊接缺陷及其检
验第一节焊接概述第二节熔化焊第三节压力焊第四节钎焊第五节焊接缺陷及其检验焊
接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接过程的实质是用加热或加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连
接起来。焊接在现代工业生产中具有十分重要地作用，在制造大型结构或复杂地机器部件时，更显优越，因为它可以用化大为小
，化复杂为简单地方法准备坯料，然后用逐次装配焊接地方法拼小成大，这是其他工艺方法难以做到的。常见的焊接方法焊接
方法的分类金属的可焊性金属的可焊性属于工艺性能，是指被焊金属材料在一定条件下获得优质焊接接头的难易程度。
金属的可焊性主要与下列因素有关:1、材料本身的成分组织；2、焊接方法；
3、焊接工艺条件；熔化焊是焊接最基本的焊接方法。根据焊接能源种类、能源传递介质和方式的不同，熔
化焊可分为电弧焊、气焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和等离子焊等。熔化焊的基本原理熔化焊的基本原理是指将填
充材料（如焊丝）和工件的连接区基体材料共同加热至熔化状态，在连接处形成熔池，熔池中的液态金属冷却凝固后形成牢固的焊接接头，使分离工
件连接成为一个整体。熔焊焊缝的形成在高温热源的作用下，填充金属（如焊条）和基体金属发生局部熔化。熔池
前部（2-1-2区）熔化金属被电弧吹力吹到熔池后部（2-3-2区），迅速冷却结晶。随着热源不断移动，从而形成连续的致密层状
组织焊缝。焊缝形成过程示意图焊接接头的组织和性能焊缝区：结晶从熔池壁向中心推进，形成柱状的铸态组织。与基体金属性能接
近，但熔池中心易出现杂质、疏松等。熔合区：未熔化的过热组织和部分熔化的结晶铸态组织。很大程度上决定焊件接头的性能。过热
区：高温影响，晶粒粗大。塑性和韧性下降，显著影响焊件接头性能。正火区：最高加热温度比Ac3稍高，晶粒重结晶细化，获得正火组织。机
械性能改善。部分相变区：最高加热温度比Ac1～Ac3稍高，珠光体和部分铁素体重结晶细化。晶粒大小不均，机械性能稍差。
一般，低碳钢焊件的热影响区较窄，危害性较小，焊后可直接使用；对于碳素钢和低合金钢焊件，焊后可进行正火处理，细化晶粒，改善机
械性能；对于无法进行热处理的焊件，则需正确选择焊接方法和工艺条件，来减小热影响区的范围。焊接时，焊件各部分冷热
不均，受热部位产生拉应力，未受热部位则产生压应力。当应力达到一定程度，焊件出现变形。焊接应力和变形对焊焊缝的应力分布边
缘焊的变形手工电弧焊是利用焊条与工件之间产生的电弧热将工件和焊条熔化的一种焊接方法。手工电弧焊焊接
电弧焊接电弧是在电极和工件间的气体介质中常时间放电的现象。电弧引燃时，弧柱中充满了高温电离气
体，发出大量的光和热。钢焊条焊接钢材时的焊接电弧手工电弧焊的焊接过程手工电弧焊焊接过程示意图焊缝附近基体
金属焊条药皮焊芯熔渣熔化焊缝CO2↑保护熔池电弧电弧电焊条焊条组成：电焊条由焊芯和
药皮组成。焊芯的作用：导电与充填焊缝。药皮的作用：提高电弧燃烧的稳定性，防止空气对熔化金属的有害作用，保证焊缝金属的脱氧和加
入合金元素。手工电弧焊的优缺点优点：设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种钢材和有色金属等，是应用
最广泛的焊接方法。缺点：焊缝短而不连续，焊缝宽度不均，焊缝质量不稳定。埋弧自动焊是利
用专门的机械设备自动完成手工电弧焊中的引燃电弧、送进焊条以及移动电弧等焊接动作，并使电弧在较厚焊剂下燃烧的熔化焊。埋弧自动
焊焊接过程如图所示，埋弧焊的焊接过程可概括为：自动送丝；引弧；焊剂自动下料；焊机匀速运动；电弧在焊剂下燃烧
。埋弧自动焊接过程（焊缝剖面图）焊丝与焊剂焊接材料焊剂焊丝熔炼焊剂陶瓷焊剂相当于焊芯相当于
药皮熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适于大量生产；陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强度低。1、焊接质量高且
稳定；2、熔深大，节省焊接材料；3、无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少；4、自动化操作，生产效率高。5、设备昂
贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形工件的纵、环焊缝的批量生产。埋弧自动焊的特点气体保护
焊是利用保护性气体防止外界有害气体对熔池进行侵害的特殊焊接方法。它适于一些化学性质活泼的金属焊缝的焊接作业。气体保护焊
氩弧焊氩弧焊示意图CO2气体保护焊CO2气体保护焊示意图真空电子束焊一些先进的熔化焊技术（适于稀有和难熔
金属的焊接和普通材料的高精度焊接）阴极被灯丝加热到2600K，并发射大量的电子。这些电子在高压电场的作用下，经
电磁透镜聚焦成电子束，高速轰击工件表面（160000km/s）。电子动能瞬间变成热能（能量密度是普通电弧的1000倍）。等离子
弧焊激光焊激光：利用原子受到激发而辐射的原理，使物质受激发而产生波长单一、方向一致和能量很高的光束。基本原理：利用激光器受
激产生激光束，通过聚焦系统将其聚集成半径微小的光斑，当调焦到被焊工件的接缝时，光能转换为热能，从而使金属熔化形成焊接接头。
压力焊（俗称固态焊）是在压力（或同时加热）作用下，在被焊的分离金属结合面产生塑性变形而使金属连接成为整体的焊接工艺。
电阻焊电阻焊是利用电流通过被焊工件以及接触部分产生电阻热，使接触部位达到塑性或局部熔化状态，加压焊合而使
工件焊接在一起的焊接方法。焊接分类电阻焊对焊滚焊点焊根据焊接接头形式的差异点焊和
滚焊加压断电保压通电去压工艺步骤：点焊形成过程示意图滚焊形成过程示意图对焊是利用
电阻热将两个工件的整个端面焊接起来的一种焊接方法。对焊对焊示意图摩擦焊是利用工件之间
的相互摩擦产生的热量同时加压使工件连接到一起的焊接方法。摩擦焊摩擦焊示意图爆炸焊是利
用爆炸产生的巨大冲击波能量，使界面在大的接触压力下焊接在一起。爆炸焊爆炸焊示意图爆
炸焊界面示意图钎焊是利用熔点比被焊接金属熔点低的金属作钎料，将钎料与工件一起加热到钎料熔化状态，借助毛细管作用
将其吸入到固态间歇内，使钎料与固态工件表面发生原子的相互扩散、溶解和化合而连成整体的焊接方法。钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程：⑴钎料熔化和流入、填充接头间歇形成钎料充满焊缝的过程；⑵液态钎料与钎焊金属相互作用。
钎料填充焊缝过程示意图液态钎料和固态金属之间的相互作用软钎焊是指使用的钎
料熔点低于450℃的钎焊，通常用烙铁加热。软钎焊的接头强度不高（＜70MPa）。含少量锑的锡铁合金钎料应用最广泛。软钎焊所用的钎剂主要有：松香、ZnCl2溶液、ZnCl2钎剂膏等（钎剂主要用来清除氧化物，保护钎焊区，增加润湿性）。软钎料主要应用于焊接受力不大的常温工作的仪表、导电元件等。软钎焊软钎焊和硬钎焊 |
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