第一篇：建筑材料-電子教案3

《建筑材料》教案

混凝土的外加劑

授課教師：張小龍

授課班級：11建筑

建筑材料電子教案

教學課題：

普通混凝土

課程導入：（1）回顧水泥的特性

（2）復習材料的分析方法和特性 教學目標：

（1）掌握混凝土的組成材料的特性。（2）理解和掌握混凝土材料的優缺點。

（3）理解和掌握混凝土和易性的概念及影響和易性的因素。（4）理解和掌握混凝土的強度及強度的表示方法。（5）理解和掌握影響混凝土強度的因素。（6）掌握混凝土的變形特性。

（7）理解和掌握混凝土的常用的外加劑及其使用。（8）理解和掌握混凝土的配合比設計方法。

教學重點、難點：

重點：

（1）混凝土和易性的概念及影響和易性的因素。（2）混凝土的強度及強度的表示方法。（3）影響混凝土強度的因素。

（4）混凝土的常用的外加劑及其使用。（5）混凝土的配合比設計方法。

難點：

（1）混凝土和易性的概念及影響和易性的因素。（2）影響混凝土強度的因素。（3）混凝土的配合比設計方法。

教學方法：講授法、演示法、練習法、歸納法。教學內容及過程：

（見各小結教案）

作業、小結：

（見各小結教案）

5.7 混凝土的外加劑

混凝土的外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的能顯著改善砼的性能的物質。其摻量一般不大于水泥質量的5%。由于外加劑對混凝土性能的改善，它在工程中應用的比例越來越大，不少國家使用摻外加劑的混凝土已占混凝土總量的60%～90%,因此，外加劑逐漸成為混凝土占的第五種成分。

一、外加劑分類

混凝土外加劑種類繁多，根據《混凝土外加劑的分類、命名與定義》規定，混凝土外加劑按其主要功能分為四類：

1.改善工作性的外加劑：減水性、泵送劑、引氣劑 2.調節凝結硬化時間的外加劑：緩凝劑、早強劑、速凝劑 3.改善耐久性的外加劑：阻銹劑、防水劑、引氣劑

4.改善其它性能的外加劑：加氣劑、著色劑、膨脹劑、防凍劑 二（減水劑為表面活性物質，其分子由親水基團和憎水基團兩個部分組成。水泥加水拌和，水泥漿成絮凝結構，包裹一部分拌和水，降低了流動性。減水劑的作用機理表現在以下

（1）其疏水基團定向吸附于水泥顆粒表面，親水基團指向水溶液，使水泥顆粒表面帶有相同電荷，斥力作用使水泥顆粒分開，放出絮凝結構游離水，增加流動性；

（2）親水基吸附大量極性水分子，增加水泥顆粒表面溶劑化水膜厚度，起潤滑作用，改善工

（3）減水劑降低表面張力，水泥顆粒更易濕潤，使水化比較充分，從而提高混凝土的強度。

作

性

； 三

個

方

面

： 一)

減

水

劑的作

用

機

理、減

水

劑

減水劑是指在砼坍落度基本相同條件下，加入能顯著減少拌和用水量的外加劑。

圖5.7.1 水泥漿的絮凝結構和減水劑作用示意圖

(二)減水劑的技術經濟效果

1.增大流動性。在用水量及水灰比不變時，混凝土坍落度可增大100～200mm，且不影響混凝土的強度。

2.提高混凝土的強度。在保持流動性及水泥用量不變的條件下，可減少拌和用水量10％～15％，從而降低水灰比，使混凝土強度提高15％～20％。

3.節約水泥。在保持流動性及水灰比不變的條件下，可以在減少拌和水量的同時，相應減少水泥用量。

4.改善混凝土的耐久性。(三)減水劑的種類

按化學成分主要有木質素系、萘系、水溶性樹脂類、糖蜜類和復合型減水劑等。

1.木質素系減水劑

包括木質素磺酸鈣（木鈣）、木質素磺酸鈉（木鈉）、木質素磺酸鎂（木鎂）等。其中木鈣減水劑應用較多。

木鈣減水劑是以生產紙漿或纖維漿剩余下來的亞硫酸漿廢液為原料，采用石灰乳中和，經生物發酵除糖、蒸發濃縮、噴霧干燥而制得的棕黃色粉末。

木鈣減水劑的適宜摻量，一般為水泥質量的0.2％～0.3％。其減水率為10％～15％，混凝土28d抗壓強度提高10％～20％；若不減水，混凝土坍落度可增大80～100mm；若保持混凝土的抗壓強度和坍落度不變，可節約水泥用量10％左右。木鈣減水劑對混凝土有緩凝作用，摻量過多或在低溫下，其緩凝作用更為顯著，而且還可能使混凝土強度降低，使用時應注意。

木鈣減水劑可用于一般混凝土工程，尤其適用于大體積澆筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木鈣減水劑不宜單獨用于冬季施工，在日最低氣溫低于5℃，應與早強劑或防凍劑復合使用。木鈣減水劑也不宜單獨用于蒸養混凝土及預應力混凝土，以免蒸養后混凝土表面出現疏松現象。2.萘磺酸鹽系減水劑

萘系減水劑，是用萘或萘的同系物經磺化與甲醇縮回而成。目前，我國生產的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建I型等減水劑，其中大部分品牌為非引氣型減水劑。

萘系減水劑的適宜摻量為水泥質量的0.5％～1.0％，減水率為10％～25％，混凝土28d強度提高20％以上。萘系減水劑的減水增強效果好，對不同品種水泥的適應性較強。適用于配制早強、高強、流態、蒸養混凝土。

3.水溶性樹脂減水劑

這類減水劑時以一些水溶性樹脂為主要原料制成的減水劑，如三聚氰胺樹脂、古瑪隆樹脂等。該類減水劑增強效果顯著，為高效減水劑，我國產品有SM樹脂減水劑等。

SM減水劑摻量為水泥質量的0.5％～2.0％，其減水率為15％～27％，混凝土3d強度提高30％～100％，28d強度可提高20％～30％。SM減水劑適于配制高強混凝土、早強混凝土、流態混凝土及蒸養混凝土等。

三、早強劑

早強劑是加速混凝土早期強度發展，并對后期強度無顯著影響的外加劑。早強劑可以在常溫、低溫荷負溫（不低于—5℃）條件下加速混凝土的硬化過程，多用于冬季施工和搶修工程。早強劑主要有無機鹽類（氯鹽類、磷酸鹽類）和有機胺及有機－無機的復合物三大類。

1.氯鹽類早強劑

氯鹽類早強劑主要有氯化鈣、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中以氯化鈣應用最廣。氯化鈣為白色粉末狀物，其適宜摻量為水泥質量的0.5％～1.0％，能使混凝土3d強度提高50％～10％，7d強度提高20％～40％，同時能降低混凝土中水的冰點，防止混凝土早期受凍。采用氯化鈣作早強劑，最大的缺點使含有Cl離子，會使鋼筋銹蝕，并導致混凝土開裂。為了抑制氯化鈣對鋼筋的銹蝕作用，常將氯化鈣與阻銹劑亞硝酸鈉（NaNO2)復合作用。

2.硫酸鹽類早強劑

硫酸鹽類早強劑，主要有硫酸鈉、硫代硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鋁鉀等，其中硫酸鈉應用較多。硫酸鈉為白色粉狀物，一般摻量為0.5％～2.0％，當摻量為1％～1.5％時，達到混凝土設計強度70％的時間可縮短一半左右。

硫酸鈉對鋼筋無銹蝕作用，適用于不允許摻用氯鹽的混凝土。但由于它與氫氧化鈣作用生成強堿NaOH,為防止堿骨料反應，硫酸鈉嚴禁用于含有活性骨料的混凝土，同時應注意不能超量摻加，以免導致混凝土產生后期膨脹開裂破壞，并防止混凝土表面產生“白霜”。

3.有機胺類早強劑

有機胺類早強劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺等，其中早強效果以三乙醇胺為佳。

三乙醇胺為無色或淡黃色油狀液體，呈堿性，能溶于水。摻量為水泥質量的0.02％～0.05％，能使混凝土早期強度提高。三乙醇胺對混凝土稍有緩凝作用，摻量過多會造成混凝土嚴重緩凝和混凝土強度下降，故應嚴格控制摻量。

四、緩凝劑

緩凝劑是指能延緩混凝土凝結時間，并對混凝土后期強度發展無不利影響的外加劑。緩凝劑主要有四類：糖類，如糖蜜；木質素磺酸鹽類，如木鈣、木鈉。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜，其中糖蜜的緩凝效果最好。

緩凝劑具有緩凝、減水、降低水化熱和增強作用，對鋼筋也無銹蝕作用。主要使適用于大體積混凝土和炎熱氣候下施工的混凝土，以及需長時間停放或長距離運輸的混凝土。

五、引氣劑

引氣劑是指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌和物的泌水、離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍性、耐久性的外加劑。目前，應用較多的引氣劑為松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。由于大量微小、封閉并均勻分布的氣泡的存在，使混凝土的某些性能得到明顯改善或改變。

1.改善混凝土拌和物的和易性

.顯著提高混凝土的抗滲性、抗凍性

3.降低混凝土強度。一般混凝土的含氣量每增加1％時，其抗壓強度將降低4％～6％，抗折強度降低2％～3％。

引氣劑可用于抗滲混凝土、抗凍混凝土、抗硫酸鹽侵蝕混凝土、泌水嚴重的混凝土、貧混凝土、輕混凝土，以及對飾面有要求的混凝土等，但引氣劑不宜用于蒸養混凝土及預應力混凝土。

六、防凍劑

防凍劑是能使混凝土在負溫下硬化，并在規定養護條件下達到預期性能的外加劑。常用的防凍劑有氯鹽類、氯鹽阻銹類、物氯鹽類。

防凍劑用于負溫條件下施工的混凝土。目前，國產防凍劑品種適用于0～－15℃的氣溫，當在更低氣溫下施工時，應增加其它混凝土冬季施工措施。

七、速凝劑

速凝劑是指能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑。速凝劑主要有無機鹽和有機物類兩類。我國常用的速凝劑使無機鹽類，主要有紅星I型、711型、728型、8604型等。

速凝劑摻入混凝土后，能使混凝土在5min內初凝，1h就可產生強度，1d強度提高2～3倍，但后期強度會下降，28d強度約為不摻時的80％～90％。速凝劑的速凝早強作用機理，是使水泥中的石膏變成Na2SO4，失去緩凝作用，從而促使C3A迅速水化，并在溶液中析出其水化產物晶體，導致水泥漿迅速凝固。速凝劑主要用于礦山井巷、鐵路隧道、飲水涵洞、地下工程以及噴錨支護時的噴射混凝土或噴射砂漿工程中。

八、外加劑的選擇和使用

在混凝土中摻用外加劑，若選擇和使用不當，會造成質量事故。因此應注意以下幾點：

1.外加劑品種的選擇

在選擇外加劑時，應根據工程需要，現場的材料條件，參考有關資料，通過試驗確定。

2.外加劑摻量的確定

混凝土外加劑均有適宜摻量，摻量過小，往往達不到預期效果；摻量過大，則會影響混凝土質量，甚至造成質量事故。因此，應通過試驗試配，確定最佳摻量。

九、外加劑的摻加方法

外加劑的摻量很少，必須保證其均勻分散，一般不能直接加入混凝土攪拌機內。對于可溶于水的外加劑，應先配成一定濃度的溶液，隨水加入攪拌機。對于不溶于水的外加劑，應與適量水泥或砂混合均勻后，再加入攪拌機內。另外，根據外加劑的摻入時間，減水劑有同摻法、后摻法、分摻法等三種方法。實踐證明，后摻法最好，能充分發揮減水劑的功能。

第二篇：珠心算電子教案3

第一課時 植樹（+6進框4）

一、教學目標：

1、根據所創的情境逐步引導學生提出數學問題并嘗試解決數學問題

2、通過探索、正確掌握+6進框4的撥珠方法

3、鞏固四指聯撥和連續進位的指法

4、通過所創設的情境，培養學生植樹造林、綠化環境的環保意識。

二、教學重難點

教學重點：+4進框6的撥珠方法、靈活運用容易混淆的拼碼+6進框

4、+4進框6 教學難點：四指連播和連續進位的指法

三、教學準備

教學課件、算盤

四、教學過程

1、創設情境，提出問題

你們看，我們的小朋友在做什么呢？已經種了多少課樹？你還能提出什么問題？

（設計意圖：圍繞孩子的感興趣的活動創設情境，更容易引起興趣，提出數學問題并教育學生要植樹造林，綠化環境）

2、解決問題

教師引導幼兒討論：14+6等于幾？你是怎么知道的？ 引導孩子探索14+6在算盤上的撥珠方法 幼兒自主探索，合作交流14+6的撥珠方法

教師示范、講解正確的撥珠方法并引導學生推出拼碼的名稱：+6進框4請幼兒全盤練習拼碼+6進框4，教師巡回指導。

（設計意圖：在本環節，教師鼓勵孩子根據學過的知識自己探索，相互交流，逐步歸納出+6進框4正確指法和拼碼名稱）

3、鞏固練習“你學會了嗎？

教師逐步引導學生練習，并給以適當的指導（設計意圖：根據學生掌握的情況給予適當的指導，讓學生學會靈活運用容易混淆的兩個拼碼）

4、音樂游戲：藍藍的天

（設計意圖：在本環節，加入一個音樂游戲是為了活動幼兒手指，調節課堂氣氛）

5、鞏固練習和作業 練習畫珠碼圖 完成練習冊上的作業

第三篇：《3 美麗的建筑》教案

《3 美麗的建筑》教案

教學目標

1、能從多個片面研究同一件裝飾材料的特點，體會一些有關建筑的詩歌，散文中美的意境。

2、能用文學的語言描述某建筑的特色。

3、能舉實例說明可以從哪些方面欣賞建筑的美麗。

4、能對現有的裝飾材料(如是否環保等)作出自己的評價。并說明理由。

教學重點

1、能從多個片面研究同一件裝飾材料的特點，體會一些有關建筑的詩歌，散文中美的意境。

2、能用文學的語言描述某建筑的特色。

教學難點

1、能舉實例說明可以從哪些方面欣賞建筑的美麗。

2、能對現有的裝飾材料(如是否環保等)作出自己的評價。并說明理由。

教學準備

各種建筑物的圖片。

教學課時

1課時

教學過程

一、導入

暢談家鄉不同風格的建筑物。

二、學習新課

（一）欣賞建筑美

1、出示悉尼歌劇院，臺灣日月潭慈恩塔，頤和園長廊等畫面。學生觀察思考:這些建筑物美在哪里？

2、指導學生欣賞建筑物自身的美。

（1）檢查課前布置學生搜集各種建筑物及周邊環境的圖片。

（2）提示學生觀察建筑物的造型，圖案，色彩，裝飾是什么樣的，具有什么功能，美在哪里？

（3）學生分組先觀察欣賞自己搜集到的圖片，再與其他同學進行交換。（4）指導學生運用優美詞語，詩歌或散文來贊美建筑物的美。（5）組織學生圍繞兩個問題進行小組討論，舉例說明。

3、指導學生欣賞建筑與周圍環境協調一致的美。

（1）出示流水別墅，水榭樓臺圖片，觀察，思考這些建筑物美在哪里？（2）學生分組觀察書中的圖片，欣賞建筑物與周圍環境的是怎樣協調一致的。（3）組織學生交流，匯報自己的看法。

（4）適時滲透給學生樹立保護建筑物及周圍環境的意識，并想方設法讓更多的人欣賞到建筑美，為創設美麗環境做出努力。

（二）調查建筑裝飾材料

1、指導學生明確活動的任務，方法和過程。

任務——觀察建筑材料的圖案，造型和顏色是什么樣的。具有哪些用途，對環境有什么影響等。

方法——按小組的形式進行，方法包括：調查，觀察，詢問等。

過程——組織學生到裝飾材料市場看，有哪些建筑裝飾材料。了解是用什么制成的，它們的圖案，造型和顏色是什么樣的，對環境有無污染。查閱有關資料，認識各種建筑裝飾材料的特點，作用和不足。

2、布置學生課外時間分組進行調查。教師要提示學生活動時一定要注意安全。不要損壞建筑裝飾材料。

3、對某建筑裝飾材料，提出改進意見。

三、小結

作業將調查結果填寫在表格上。

第四篇：山東建筑大學房屋建筑學電子教案

電子教案

第一篇 民 用 建 筑

? 內容

? 民用建筑設計（一～四章）? 民用建筑構造（五～十三章）

第一章 民用建筑設計概論

? 建筑和建筑學的基本概念及相關知識 ? 主要內容

? 建筑的基本構成要素 ? 建筑的分類和分級 ? 建筑設計階段 ? 建筑模數協調統一標準

第一節 建筑的基本構成要素

建筑功能 構成建筑的基本要素 建筑技術

建筑形象 ? 各要素的含義及相互關系 ? 課后思考題1-

1、1-2

第二節 建筑的分類和分級

一、民用建筑的分類

2按用途和層數分類

（一）按用途分類 1.居住建筑

2.公共建筑：辦公建筑、展覽建筑、文教建筑、旅館建筑等

（二）按層數分類 1.低層建筑 2.多層建筑 3.高層建筑 4.超高層建筑

二、民用建筑的分級

2按耐久年限和耐火程度分級

（一）耐久等級

（二）耐火等級

? 耐火極限和燃燒性能的含義 ? 課后思考題1-

3、1-4

第三節 建筑設計的內容和程序

一、建筑設計的內容

2建筑工程設計：包括建筑設計、結構設計、設備設計 2建筑設計：包括建筑空間環境設計、建筑構造等

二、建筑設計的程序

（一）設計前的準備工作

1、熟悉并核實與設計任務有關的必要文件

2、搜集資料和調研

（二）設計階段

2兩階段設計：初步設計階段、施工圖設計階段

2三階段設計：初步設計階段、技術設計階段、施工圖設計階段

1、初步設計階段

2、技術設計階段

3、施工圖設計階段

? 各設計階段的主要內容和文件 ? 課后思考題1-5

第四節 建筑設計的依據

一、人體和家具設備

1、人體尺度和人體活動尺度

2、家具設備尺寸和使用活動尺寸

二、自然條件 2溫濕度 2風向和風速 2日照、降雨雪量

2地震烈度、地下水位、地形等

三、現行的建筑設計規范、標準、通則等 ? 《建筑模數協調統一標準》 GBJ2-86

（1）建筑模數 —— 選定的尺度單位，作為尺度協調中的增值單位 2基本模數：1M＝100mm

擴大模數：3M、6M、12M、15M、30M、60M 2導出模數

分模數：1/10M、1/5M、1/2M（2）模數協調 —— 在模數基礎上的尺度協調 2幅度和適用范圍

? 課后思考題1-

6、1-7

第二章 建筑平面設計

主要使用空間（主要房間）

使用空間（房間）

建筑空間組成 輔助使用空間（輔助房間）

交通空間

主要內容

? 主要房間的平面設計 ? 交通聯系部分的平面設計 ? 建筑平面組合設計

第一節 主要房間的平面設計

2房間——組成建筑最基本的單位

一、房間的面積、形狀和尺寸

（一）房間的面積 2房間面積的含義

1、房間的面積組成：家具設備占用面積、使用活動面積、交通面積

2、房間的面積確定（適用、經濟）

（二）房間的平面形狀 2主要影響因素：功能（使用要求）、技術（結構、施工等）、經濟、美觀等

1、一般功能的房間：常用矩形

2、特殊功能的房間：如有視線和音質要求的房間，可用矩形、六邊形、扇形等。

（三）房間的平面尺寸（矩形房間---開間、進深，符合3M要求）2開間和進深的含義

1、使用要求：使用活動特點、家具設備布置

2、環境要求：采光、通風、衛生等

3、審美要求：長寬比例協調

4、其他要求：結構等技術經濟條件和基地條件等

二、房間的門窗設置

（一）門的設置 2門的作用

1、門的寬度 1）人流量

2）家具設備的尺寸

3）防火要求

? 門的寬度與門扇數的關系

2、門的數量

2聯系和使用要求、使用人數、人流活動特點、防火要求

3、門的位置

2便于通行、便于家具設備布置、交通流線簡捷、有利于安全疏散

4、門的開啟方式

2人流暢通、節約面積、安全疏散等

（二）窗的設置 2窗的作用

1、窗的面積（1）采光要求 2采光等級

2窗地面積比（簡稱窗地比）= 窗洞口面積 / 房間地面面積（2）通風要求（3）其他要求：立面處理、氣候條件、經濟條件等

2、窗的位置

（1）采光要求

2光線均勻、避免產生暗角和眩光、注意光線的來向（2）通風要求：門窗結合（穿堂風）（3）其他要求：立面處理、結構等

? 課后思考題2-

1、2-

2、2-

3、2-

4、2-

5、2-6

第二節 輔助房間的平面設計

一、公用衛生用房的設計（廁所、盥洗室、浴室等）2固定設備（種類、數量、布置）—— 控制房間形式 如廁所設計 1.選擇設備種類 2.確定設備數量

2根據設備個數指標和使用人數，通過計算確定 3.進行設備布置

2廁所宜設前室或有遮擋措施，前室的深度一般不小于1500 — 2000mm 4.確定平面尺寸和門窗設置

二、住宅中的輔助房間設計

（一）衛生間

（二）廚房（工作廚房、餐室廚房）（獨立布置）2設備種類、設備布置、房間尺寸 ? 課后思考題2-7

? 作業

（一）：小學普通教室和廁所平面設計

教室和廁所位置如圖所示。已知教室的學生人數為45人，面積為50 — 57m2，雙人課桌長為1100（或1200）mm、寬為400mm，單人課桌長為550（或600）mm、寬為400mm。每層六間普通教室，男女生比例為1：1。教室的采光面積比不小于1/6，廁所的采光面積比不小于1/10，窗的透光率為75% — 80%，窗高為2100mm（或2400mm）。要求確定教室和廁所的平面尺寸，以及門窗的寬度和位置等，繪制教室和廁所的平面布置圖。

圖紙要求：

（1）比例為1：50，A3圖紙一張。（2）畫出家具設備，并標注有關尺寸。

（3）外部標注兩道尺寸（即軸線尺寸和細部尺寸）。

（4）設計說明（教室的面積、窗寬的確定、設備數量的確定等，要求列式表示）

第三節 交通聯系部分的平面設計

水平交通聯系部分

2交通聯系部分 垂直交通聯系部分

交通樞紐

一、水平交通聯系部分 —— 走道（又稱走廊）（過道）2走道的布置方式

（一）走道的寬度

1、使用要求

2通行（交通聯系功能）

2附屬功能

2、防火要求

3、其他方面：門的開向、房間布置等

（二）走道的長度

2使用要求、平面布局、防火、采光等

（三）走道的采光和通風（中間走道）

二、垂直交通聯系部分 —— 樓梯（電梯、自動扶梯、坡道）

（一）樓梯及樓梯間的形式

1、樓梯的形式

2基本形式：直跑樓梯、雙跑樓梯（雙跑平行樓梯、轉角樓梯）、三跑樓梯等

2、樓梯間的形式

2開敞樓梯間、封閉樓梯間、防煙樓梯間等

（二）樓梯的寬度（指梯段寬度）

1、通行（人和家具設備）

2、防火要求

3、使用性質

（三）樓梯的數量和位置

2公共建筑的樓梯數量一般不小于兩個

2公共建筑的樓梯位置：主要入口附近、次要入口附近、建筑物的轉折和交接處等 2樓梯的間距符合防火要求

三、交通樞紐 —— 門廳（過廳）

（一）門廳的面積

2使用性質、規模、建筑標準（面積定額）

（二）門廳的布置形式

（三）門廳的設計要求 2平面布局中的位置 2導向處理 2安全疏散

2采光、通風和美觀要求 2注意防雨、防風、防寒等 ? 課后思考題2-

8、2-9

第四節 建筑平面組合設計

一、建筑平面組合的設計要求

（一）功能要求

1、功能分區

2、功能關系分析

2功能分析圖 —— 用框圖的形式來表達功能分區及各區域之間的功能關系和使用順序 1）聯系與分隔 2）主次關系 3）內外關系

3、交通流線組織

2交通流線 —— 人或貨物在建筑物內部各部分之間及建筑物內外之間的流動路線 1）不同性質的流線應明確分開 2）符合使用順序 3）與出入口及室外道路結合 4）具有靈活性

（二）結構要求（功能 —— 空間形式 —— 結構形式）

1、墻承重結構

2注意墻承重結構對平面組合的要求 2適用于小空間、均勻、多層建筑

2、框架結構

2適用于允許出現柱子的大空間建筑和高層（小空間）建筑

3、大跨度結構（網架、懸索、殼體、折板等）2適用于不允許出現柱子的大空間建筑

（三）設備要求（集中、上下對齊）

（四）建筑造型要求

二、建筑平面組合形式

（一）走道式（走廊式）

（二）套間式

（三）大廳式

（四）單元式

（五）混合式

? 各種形式的類型、特點和適用范圍

三、基地環境對建筑平面組合的影響

（一）基地的大小、形狀和道路布置

（二）建筑物的朝向和間距

1、朝向

2日照、通風、基地環境等

2、間距 1）日照間距

2計算公式：L=H/tanh

2）防火間距

3）建筑物的使用性質、用地情況等 ? 課后思考題2-

10、2-

11、2-12

第三章 建筑剖面設計

主要內容

? 建筑各部分的高度 ? 建筑剖面組合

第一節 房間的剖面形狀和建筑各部分高度確定

一、房間的剖面形狀

（一）一般功能的房間 —— 多為矩形

（二）特殊功能的房間

2視線和音質要求對房間剖面形狀的影響

二、建筑各部分的高度

（一）房間的高度

2房間凈高、層高的含義

2使用、環境、審美要求及結構、設備等技術和經濟要求

（二）窗臺高度：常用900～1000mm

（三）門的高度：門的凈高不宜小于2m

（四）室內外地面高差：一般為300～600mm ? 課后思考題3-

1、3-

2、3-3

第二節 建筑物的層數

影響建筑物層數的主要因素： 2建筑物的使用要求 2基地環境和城市規劃要求

2防火要求 2技術和經濟條件 ? 課后思考題3-4

第三節 建筑剖面組合和建筑空間利用

一、建筑剖面組合

（一）建筑剖面組合的原則

1.功能要求：按功能使用關系安排各層平面的相對位置 2并列關系 2內外關系 2使用順序關系 2.結構、設備等要求

? 不同高度的房間處理

（二）建筑剖面組合形式

1.單層的組合形式 ①等高組合 ②不等高組合 ③夾層組合

2.多層和高層的組合形式 ①疊加組合 ②錯層組合

? 解決錯層高差的方法 ③躍層組合、夾層組合等

二、建筑空間利用

? 課后思考題3-

5、3-

6、3-7

第四章 建筑體型和立面設計

主要內容

? 建筑構圖的基本規律 ? 建筑體型組合 ? 建筑立面設計

第一節 建筑體型和立面設計的要求

一、反映建筑內部空間

二、表現建筑物的性格特征

三、反映材料、結構、施工等物質技術的特點

四、遵循形式美的構圖規律

2形式美的根本規律：多樣統一，即在統一中有變化，在變化中求統一

2統一與變化的處理手法：均衡與穩定、比例與尺度、韻律與節奏、對比與微差等

五、考慮經濟條件、自然環境、民族特點等 ? 課后思考題4-

1、4-2

第二節 建筑體型組合

一、單一體型 2具有必然的統一感

二、組合體型 2各組合體之間的連接 2轉折與轉角處理

（一）以主從關系求統一

（二）均衡與穩定（統一）

（三）對比（變化）2方向性的對比 2形狀的對比 2曲直對比

? 課后思考題4-3

第三節 建筑立面設計

一、比例與尺度處理 2尺度的處理手法

二、虛實與凹凸處理（強調對比）2虛實關系

2制約虛實比重的主要因素

三、窗與線條處理 2韻律與節奏

四、色彩與質感處理

五、重點與細部處理 2重點處理的部位 2細部處理的部位 ? 課后思考題4-4

? 作業

（二）：《房屋建筑學課程設計指導》中1.1 方案設計任務之一 —— 教學樓設計

第五章 民用建筑構造概論

一、建筑物的構造組成

2基礎、墻（柱）、樓地層、樓梯、屋頂和門窗等

二、影響建筑構造的因素

? 課后思考題5-

1、5-2

第六章 基礎與地下室

主要內容

? 基礎、基礎埋深和基礎類型 ? 地下室的防水構造

第一節 概 述

一、基礎和地基的概念

2基礎 —— 建筑物底部與地基接觸并傳力的構件

2地基 —— 承受基礎傳力的土（巖）層（天然地基、人工地基）

二、基礎的埋置深度 2基礎埋深的含義 2影響因素

第二節 基礎構造

（一）深基礎：如樁基礎、沉井（箱）基礎、地下連續墻基礎等

（二）淺基礎

1、墻下條形基礎：剛性基礎（磚基礎、石基礎、混凝土基礎等）、柔性基礎（鋼筋混凝土基礎等）

2、柱下基礎（鋼筋混凝土基礎）：獨立式基礎（預制或現澆）、聯合式基礎（條形或井字

形）片筏式基礎、箱形基礎等

第三節 地下室構造

一、地下室的組成和類型

二、地下室防潮和防水構造 2地下室防潮和防水方案的選擇

（一）地下室的防潮構造

（二）地下室的防水構造 1.柔性防水（防水卷材或涂料）2防水層的材料和層數

2、剛性防水

? 課后思考題6-

1、6-

2、6-

3、6-4

第七章 墻 體

主要內容 ? 磚墻構造

? 砌塊墻、隔墻的構造要點

第一節 概 述

一、墻體的類型

2按位置、受力情況、布置方向、構造方式、材料和材料形式分類

二、墻體的設計要求 1.結構方面

2合理的結構方案、足夠的承載能力 2.構造功能方面

2熱工（保溫、隔熱）、隔聲、防火、防水、防潮、抗震等 3.其它方面

2選材、工業化等要求

? 課后思考題7-

1、7-

2、7-3

第二節 磚墻構造

一、磚墻的材料

（一）磚 1.類型

2按材料、構造形式分類 2規格和強度等級

（二）砂漿 1.類型 2.強度等級

二、磚墻的砌筑

三、磚墻的尺寸

（一）磚墻的模數

2115（磚寬）+ 10（灰縫）= 125（mm）

（二）磚墻的厚度 2符合磚墻的模數

（三）墻段尺寸

2符合磚墻的模數（1/2磚的倍數）

2公式 ：125n-10（n —— 磚寬的倍數）

四、磚墻的細部構造

（一）墻腳構造

2外墻墻腳構造 —— 勒腳、散水（明溝）、防潮層 2內墻墻腳構造 —— 防潮層

1、勒腳 2構造要求 2構造做法和高度

2、散水（明溝）2坡度和寬度 2做法

3、防潮層

2水平防潮層的位置和做法 2垂直防潮層的設置情況和做法

（二）窗臺

1、內窗臺（考慮室內使用和裝飾要求）：抹面或貼面

2、外窗臺 2防止水的滲透 2避免墻面污染

（三）門窗過梁（位置、作用）

1、磚砌平拱過梁

2、鋼筋磚過梁

3、鋼筋混凝土過梁 2截面形式和尺寸

（四）墻身加固 1.圈梁 ①作用、布置、數量和位置

? 被門窗洞口截斷時的處理措施 ②構造做法

2.壁柱和門垛：1/2磚倍數 3.構造柱

? 課后思考題7-

4、7-

5、7-

6、7-

7、7-

8、7-9

第三節 砌塊墻構造

一、砌塊類型

2按重量（規格）、構造方式、材料分類

二、砌塊的排列組合

三、砌塊墻的構造要點 2接縫處理 2加固處理 2防潮處理

? 課后思考題7-10

第四節 隔墻與隔斷

一、隔墻 2作用和類型

（一）塊材隔墻 1.磚隔墻

2實心磚隔墻、多孔磚隔墻、空心磚隔墻等

2.砌塊隔墻：加氣混凝土砌塊隔墻、水泥爐渣空心砌塊隔墻、石膏空心砌塊隔墻等

（二）輕骨架隔墻

1、立筋抹灰隔墻

2板條抹灰隔墻、鋼絲網板條抹灰隔墻

2、立筋面板隔墻：木或金屬骨架 + 面板

（三）板材隔墻

石膏條板隔墻、加氣混凝土隔墻、碳化石灰板隔墻、復合板隔墻、蜂窩板隔墻等

二、隔斷

? 課后思考題7-11

第八章 樓 地 層

主要內容

? 樓地層的組成 ? 鋼筋混凝土樓板構造

第一節 概 述

一、樓板層的作用和設計要求

二、樓板層的組成

2面層、結構層和頂棚層三個基本層次

2附加層：管線敷設層、隔聲層、防水層、保溫或隔熱層等

三、樓板的類型 ? 課后思考題8-1

第二節 鋼筋混凝土樓板構造

一、現澆整體式鋼筋混凝土樓板

（一）板式樓板

1.板式樓板（普通）——支承于墻上（小空間）2.無梁樓板——支承于柱上（大空間）

（二）梁板式樓板

1.梁板式樓板（普通）—有主梁和次梁之分

2.井式樓板—無主次梁之分 ? 注意梁板的經濟尺寸

二、預制裝配式鋼筋混凝土樓板

（一）預制板的類型

2實心平板、槽形板、空心板等

（二）預制板的細部構造 1.板的擱置構造 ①板擱置在墻上 ②板擱置在梁上

? 注意支承長度、坐漿、堵孔、灌縫 2.板縫構造

三、裝配整體式鋼筋混凝土樓板 2疊合式樓板：預制板 + 現澆鋼筋混凝土疊合層 ? 課后思考題8-

2、8-

3、8-4

第三節 地坪構造

2主要由面層、墊層和基層三個基本層次組成 2附加層：防潮層、保溫隔熱層等 ? 課后思考題8-5

第四節 陽臺與雨篷

一、陽臺

2陽臺的組成和類型 2陽臺的結構布置和尺寸 2陽臺的細部構造

二、雨篷

2雨篷的結構布置和尺寸 2雨篷的防水和排水處理 ? 課后思考題8-6

? 作業

（三）：墻和樓地層構造設計

設計條件、設計內容和圖紙要求等見《房屋建筑學課程設計指導》中1.4 墻和樓地層構造設計任務書

第九章 飾面裝修

主要內容 ? 墻面裝修 ? 地面裝修 ? 頂棚裝修

第一節 概 述

2飾面裝修的作用 2影響因素 2類型

第二節 墻面裝修

一、外墻面裝修

（一）抹灰類墻面 1.水泥砂漿墻面

2另有混合砂漿墻面、石灰砂漿墻面等

2、水刷石墻面

2另有斬假石墻面、干粘石墻面等

（二）貼面類墻面

1、陶瓷板塊墻面

2、石板塊墻面

? 石板塊墻面的固定方法

（三）涂料類墻面

1.噴（滾）涂聚合物水泥砂漿墻面

2.刷（噴）涂料墻面

3.彩色點彈涂墻面

? 各種墻面裝修的特點和適用范圍

二、內墻面裝修

（一）抹灰類（涂料類）墻面 1.麻刀（紙筋）灰墻面（噴內墻涂料）

2.水泥砂漿（混合砂漿）墻面（噴或彈涂內墻涂料或油漆）

（二）貼面類墻面 1.瓷磚墻面

2.大理石（花崗石）墻面 3.貼礦棉板（鋁塑板等）墻面

（三）裱糊類墻面

（四）鋪貼類墻面 2組成：骨架 + 墻面材料

2墻面材料：木質板材、裝飾吸音板、金屬薄板、玻璃、墻布等 ? 各種墻面裝修的特點和適用范圍 ? 注：墻裙和護角 ? 課后思考題9-1

第三節 地面裝修

一、地面的設計要求

二、地面的類型

三、地面的構造做法

（一）整體澆注地面 1.水泥砂漿地面

2.水磨石地面（設分格條）

（二）塊材地面 1.陶瓷板塊地面 2.石板塊地面 3.塑料板塊地面 4.木地面

2形式：實鋪木地面（粘貼式、鋪釘式）、空鋪木地面 2木地板：硬木條形地板、硬木拼花地板、復合木地板等

（三）卷材地面

四、踢腳板（又稱踢腳線）? 課后思考題9-

2、9-

3、9-4

第四節 頂棚裝修

一、直接式頂棚

2直接噴刷頂棚、抹灰頂棚、貼面頂棚等

二、懸吊式頂棚（吊頂棚或吊頂）

2吊頂棚的組成：由吊桿、基層（龍骨或擱柵）、面層等組成 2吊桿的固定方式

（一）抹灰吊頂（三種）

（二）板材吊頂

2基層（主、次）：木基層（擱柵）、金屬基層（U型輕鋼龍骨、T型鋁合金龍骨等）2板材：木質板材、礦物板材、塑料板、金屬板材等 ? 課后思考題9-

5、9-6

第五節 幕 墻

一、玻璃幕墻

二、金屬幕墻 ? 課后思考題9-7

第十章 樓 梯

主要內容

? 樓梯的主要尺度 ? 樓梯設計

? 鋼筋混凝土樓梯構造

第一節 樓梯的組成及形式

一、樓梯的組成 2梯段、平臺和欄桿扶手

2每個梯段的踏步數量一般不應超過18級，也不應少于3級 2平臺包括樓層平臺和中間平臺（又稱休息平臺）兩部分

二、樓梯的形式（1）矩形踏步的樓梯

2基本形式：直跑樓梯、雙跑樓梯（雙跑平行樓梯、轉角樓梯）、三跑樓梯等 2演變形式：雙分（合）式平行樓梯、雙分式轉角樓梯、剪刀樓梯、交叉樓梯等（2）扇形踏步的樓梯 2弧形樓梯、螺旋式樓梯等 ? 課后思考題10-1

第二節 樓梯的主要尺度

一、樓梯坡度

2樓梯坡度范圍為23°～45°一般不宜超過38°適宜坡度為30°左右

二、踏步尺寸[踏步寬度（b）、踏步高度（h）] 2h/b = i（正切）

2經驗公式：2h + b = 600mm（平均步距）

2踏步高度：h≤210mm，常用140 ～ 180mm，各級踏步高度均應相同（保留至毫米）2踏步寬度：b≥220mm，常用260 ～ 320mm，以1/5M為模數 2踏步的前緣可挑出20 ～ 40mm，形成突緣

三、樓梯梯段尺寸

1.梯段寬度：以1M為模數（必要時以1/2M為模數）

2.梯段長度：梯段長度＝（該梯段的踏步數量－1）3踏步寬度 3.梯段高度：該梯段踏步數量3踏步高度

四、樓梯平臺深度

2樓梯平臺深度不應小于樓梯梯段寬度（不改向及樓層平臺不限）

五、欄桿扶手的高度

2室內樓梯欄桿扶手的高度不宜小于900mm 2室外樓梯欄桿扶手的高度不宜小于1050mm 2幼兒扶手的高度不應大于600mm

六、樓梯的凈高

2包括梯段部位的凈高和平臺部位的凈高 2梯段凈高≥2200mm，平臺凈高≥2000mm。

2樓梯底層中間平臺下做通道時，為使平臺凈高≥2000mm，常用的處理方法 ? 課后思考題10-

2、10-

3、10-4

第三節 樓梯設計與實例分析

一、樓梯設計步驟和方法

二、樓梯設計實例分析

第四節 鋼筋混凝土樓梯構造

一、現澆整體式鋼筋混凝土樓梯

（一）板式樓梯：由梯段板、平臺板、平臺梁等組成

（二）梁式樓梯：由踏步板、梯梁、平臺板、平臺梁等組成

二、預制裝配式鋼筋混凝土樓梯

（一）小型構件裝配式樓梯 1.預制踏步 1）斷面形式 2）支承方式 2梁承式 2墻承式 2懸挑（臂）式

2、預制平臺板

（二）中型構件裝配式樓梯

1、預制梯段 2板式梯段（實心、空心）、梁板式梯段（實心、空心、折板形）2注意梯段在平臺梁上的擱置構造

2第一個梯段下端與地坪接觸處，應設基礎或基礎梁

2、預制平臺板和平臺梁

（三）大型構件裝配式樓梯

三、樓梯細部構造

（一）踏步面層和防滑構造

（二）欄桿和扶手構造 1.欄桿 2欄桿的形式和材料

2欄桿的固定（欄桿與梯段的連接）2.扶手

2扶手的材料和斷面形式

2扶手的固定：*扶手與欄桿的連接 ** 扶手與墻（柱）的連接 ***2扶手的轉彎處理

? 課后思考題10-

5、10-

6、10-

7、10-

8、10-

9、10-10

第五節 電梯和自動扶梯

一、電梯

2電梯類型：乘客電梯（客梯）、載貨電梯（貨梯）、專用電梯等2電梯設備組成：轎廂、平衡重、起重設備等 2電梯間組成：井道和機房

（一）電梯井道 2井道的尺寸 2井道的防火和通風 2井道底坑

2井道的細部構造：電梯廳門門套、牛腿等構造

（二）電梯機房 2機房的尺寸 2機房的隔聲、隔振等

二、自動扶梯

靠墻扶手 ? 課后思考題10-12

第六節 室外臺階和坡道

一、室外臺階

2組成和尺度 2布置形式 2構造做法

二、坡道

2坡度：1/6～1/12（面層光滑≧1/

10、粗糙≧1/

6、鋸齒形≧1/4）2防滑處理 2構造做法

? 課后思考題10-11

? 作業

（四）：樓梯構造設計

設計條件、設計內容和要求等見《房屋建筑學課程設計指導》中1.5 樓梯構造設計任務書

第十一章 屋 頂

主要內容

?平屋頂的排水和防水 ?平屋頂的保溫和隔熱 ?平屋頂的細部構造

第一節 概 述

一、屋頂的作用和設計要求

二、屋頂的坡度

2屋頂坡度的表示方法：以百分比表示 2屋頂坡度值的選擇

三、屋頂的組成和形式（或類型）

（一）屋頂的組成

2屋面圍護層（防排水、保溫隔熱等）、結構層（屋面板）、頂棚層（頂棚）等

（二）屋頂的形式

2平屋頂、坡屋頂、曲面和折面屋頂等

四、屋頂的防水等級

? 課后思考題11-

1、11-2

第二節平屋頂構造

一、平屋頂的排水

（一）排水坡度的形成

1、結構找坡（擱置坡度）：坡度宜為3%

2、材料找坡（墊置坡度）：設找坡層（輕質材料）或保溫層找坡，坡度宜為2%

（二）排水方式

1.無組織排水（自由落水）2.有組織排水

1）外排水：檐溝外排水、女兒墻外排水、檐溝女兒墻外排水等 2）內排水

（三）排水組織設計

1.排水坡面劃分：單坡排水（屋面跨度不大時）、雙坡排水（屋面跨度較大時）等 2.排水溝（檐溝、天溝等）內的縱向排水組織 2水落管（口）的間距和位置 2縱向排水坡度≦1%

二、平屋頂的防水

2屋面防水類型：卷材防水屋面、剛性防水屋面、涂膜防水屋面、粉劑防水屋面等

（一）卷材防水屋面（適用于Ⅰ～Ⅳ屋面防水）

1.卷材類型：瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材 2.構造層次和做法

2找平層：15～30厚1：2.5～1：3水泥砂漿

2保護層：*不上人屋面——刷（噴）與卷材相容的淺色涂料、粘貼鋁箔等，或采用20厚水

泥砂漿，或鋪撒綠豆砂（油氈）

**上人屋面——30厚細石混凝土、塊材（水泥磚、鋪地磚等）鋪貼等

（二）剛性防水屋面（適用于Ⅲ級屋面防水，或Ⅰ、Ⅱ級中的一道防水層）2防水層：≦40厚C20防水細石混凝土φ4～6＠100～200雙向配筋 2設隔離層

2設分格縫（縱橫間距不宜大于6m）

2剛性防水屋面的坡度宜為2%～3%，并應采用結構找坡

（三）涂膜防水屋面（適用于Ⅲ、Ⅳ級屋面防水，或Ⅰ、Ⅱ級中的一道防水層）1.防水涂料類型：瀝青基防水涂料、高聚物改性瀝青防水涂料、合成高分子防水涂料 2.構造層次和做法

三、平屋頂的保溫隔熱

（一）平屋頂的保溫 1.保溫層的位置、材料和厚度 2.隔汽層的設置

（二）平屋頂的隔熱 1.通風隔熱屋頂 2架空通風隔熱屋頂 2頂棚通風隔熱屋頂 2.蓄水屋頂 3.種植屋頂

四、平屋頂的細部構造

（一）卷材防水屋面 1.泛水構造

2泛水 —— 高出屋面部分（山墻、女兒墻、立墻、煙囪等）與屋面相交處的防水處理 2構造要點：泛水高度、轉折處理、收頭處理 2.檐口構造 1）無組織排水 2）檐溝外排水 2選擇檐溝板的形式 2確定檐溝的尺寸 2防水處理

3）女兒墻外（內）排水 2確定女兒墻的高度 2泛水構造 2壓頂處理 3.雨水口構造

2雨水口的類型：直式（直管式）雨水口、橫式（彎管式）雨水口 2防水處理

（二）剛性防水屋面 1.分格縫構造 2分格縫的形式 2防水處理

2.泛水、檐口、雨水口構造

? 課后思考題11-

3、11-

4、11-

5、11-

6、11-

7、11-

8、11-

9、11-10

第三節 坡屋頂構造

一、坡屋頂的形式和組成

（一）形式：單坡屋頂、雙坡屋頂（懸山、硬山等）、四坡屋頂（廡殿、歇山等）等

（二）組成：承重結構、屋面、頂棚等

二、坡屋頂的承重結構

（一）檁式結構（檁條）：山墻承重、屋架承重、梁架承重等

（二）板式結構（鋼筋混凝土屋面板）

（三）椽式結構（椽子）

三、坡屋頂的屋面

（一）平瓦（裝飾瓦、琉璃瓦等）屋面

（二）波形瓦（石棉瓦、水泥石棉瓦等）

（三）金屬板（壓型鋼板、鋁板等）

四、坡屋頂的頂棚、保溫和隔熱 ? 課后思考題11-

11、11-

12、11-13 ? 作業

（五）：屋頂構造設計

設計條件、內容和要求見《房屋建筑學課程設計指導》1.6 屋頂構造設計任務書

第十二章 門和窗

主要內容

? 門窗的類型和組成 ? 木門構造

? 金屬和塑鋼門窗的構造要點

第一節 概 述

一、門窗的作用和設計要求

二、門窗的類型

（一）按材料分：木門窗、鋼門窗、鋁合金門窗、塑料門窗等

（二）按開啟方式分

1.門：平開門、彈簧門、推拉門、轉門、折疊門等 2.窗：平開窗、推拉窗、懸窗、固定窗等

（三）按用途分：普通門窗、特種（殊）門窗

三、門窗的組成及尺度

（一）門窗的組成

2門主要由門框（樘）、門扇及亮子、五金零件、門附件等組成 2窗主要由窗框、窗扇及五金零件、窗附件等組成

（二）門窗的尺度

? 課后思考題12-

1、12-2

第二節 木門窗構造

一、木門構造

（一）平開門 1.門框

2組成：上框、邊框、中橫框、中豎框 2斷面形式和尺寸：與門扇層數有關 2安裝方法和位置

2.門扇：鑲板門、夾板門、拼板門等 1）鑲板門

2組成：上冒頭、下冒頭、邊梃、門芯、鑲嵌材料等 2鑲嵌材料：門心板、玻璃、紗網、百頁等 2斷面形式和尺寸 2）夾板門

2組成：骨架、面板 2斷面形式和尺寸

（二）彈簧門

二、木窗構造 木窗構造與木門類似

? 課后思考題12-

3、12-4

第三節 金屬和塑料門窗構造

一、鋼門窗

（一）類型：普通鋼門窗（實腹式、空腹式）、彩板空腹鋼門窗等

（二）構造特點 1.基本鋼門窗 2斷面形式 2安裝方法

2.組合鋼門窗：基本鋼門窗＋支承構件

2支承構件與門窗框、墻、過梁、窗臺等應有可靠的連接

二、鋁合金門窗

（一）類型

按門窗框厚度構造尺寸分：40、50、55、60、70、90、100等系列鋁合金門窗

（二）構造特點 2斷面形式 2安裝方法

三、塑鋼門窗 2斷面形式 2安裝方法

? 課后思考題12-

5、12-6

第十三章 變形縫

主要內容

? 變形縫的概念和種類

? 各種變形縫的設置和構造做法

* 變形縫：為防止建筑物在外界因素作用下，結構內部產生附加變形和應力，導致開裂甚至破壞而預留的構造縫。

伸縮縫 —— 溫（濕）度變化 ** 變形縫的種類 沉降縫 —— 不均勻沉降

防震縫 —— 地震

第一節 伸縮縫

一、伸縮縫的設置 2最大間距

2設縫范圍：基頂---->屋頂（基礎不必斷開）2縫寬

二、伸縮縫的構造做法

（一）墻身伸縮縫 2縫的形式

2構造要點：塞縫（瀝青麻絲、泡沫塑料等）和蓋縫（金屬、木、塑料等）處理

（二）樓地層伸縮縫

1.地坪層伸縮縫：塞縫和嵌縫（密封材料）2.樓板層伸縮縫：塞縫、封縫（金屬等）和蓋縫

（三）屋頂伸縮縫：塞縫、封縫和蓋縫（滿足防水、熱工、隔聲和變形等要求）

第二節 沉降縫

一、沉降縫的設置 2設縫的幾種情況

2設縫范圍：基底---->屋頂（基礎必須斷開）2縫寬

二、沉降縫構造做法

（一）墻、樓地層、屋頂沉降縫（同伸縮縫類似）

（二）基礎沉降縫

第三節 防震縫

一、防震縫的設置 2設縫的幾種情況

2設縫范圍：基礎---->屋頂（基礎一般可不斷開）2縫寬

二、防震縫的構造做法 同伸縮縫、沉降縫類似

? 課后思考題13-

1、13-

2、13-

3、13-4

第二篇 工 業 建 筑 第十四章 工業建筑設計概論

第一節 工業建筑的特點和分類

一、工業建筑的特點

二、工業建筑的類型

2按用途、生產特征、層數分類

第二節 工業建筑的設計要求

2滿足生產工藝要求

2保證良好的生產環境，符合衛生、安全要求 2滿足技術、經濟等方面的要 2注意美觀

第三節 廠房內部的起重運輸設備

一、單軌懸掛式吊車

二、梁式吊車

三、橋式吊車

? 課后思考題14-

1、14-2

第十五章 單層廠房設計

主要內容 ?平面設計 ? 剖面設計 ? 定位軸線的標定

第一節 概 述

一、廠房的空間組成

2生產工段、輔助工段、倉庫、生活間等

二、廠房的構件組成

2基礎、柱、吊車梁、外墻、門窗、屋頂、天窗、地面等 ? 課后思考題15-1

第二節 單層廠房平面設計

一、總平面與平面設計的關系

二、生產工藝與平面設計的關系

三、平面形式

1.生產工藝：工藝流程（直線式、往復式、垂直式等）、生產特征、生產規模等 2形式和形狀 —— 單跨（矩形）、平行多跨（矩形）、垂直多跨（矩形、L形、工字型等）2.結構、施工等技術經濟條件 3.基地條件等

四、柱網選擇

2柱網尺寸——跨度和柱距 1.生產工藝

2.結構、施工等技術經濟條件 3.符合模數要求

五、生活間

（一）生活間的組成

2生產衛生用房、生活衛生用房、行政辦公用房和生產輔助用房等

（二）生活間的布置（形式）2毗連式、獨立式、車間內部式等 ? 課后思考題15-

2、15-

3、15-4

第三節 單層廠房剖面設計

一、廠房高度確定

2廠房高度 —— 室內地面（±0.000）至屋頂承重結構下表面（一般為柱頂標高）的垂直距離。

1.室內外地面高差：一般為150mm左右。2.柱頂標高

2滿足生產工藝、環境、空間比例、技術、經濟等方面的要求 2符合3M

二、天然采光

（一）采光方式

? 采光天窗的形式

（二）天然采光的基本要求

? 采光系數

（三）采光面積的確定

二、自然通風

? 通風天窗的形式 ? 課后思考題15-

5、15-

6、15-

7、15-

8、15-9

第四節 單層廠房定位軸線的標定

2柱距 —— 相鄰兩條橫向定位軸線間的距離 2跨度 —— 相鄰兩條縱向定位軸線間的距離

一、橫向定位軸線

（一）中間柱

2柱中心線與橫向定位軸線重合

（二）端部柱（山墻處）

2山墻內緣與橫向定位軸線重合，柱中心線比定位軸線內移600mm

（三）橫向變形縫處 2雙柱雙軸線

二、縱向定位軸線

（一）邊柱（側墻處）

2封閉式軸線：柱外緣及墻內緣與縱向定位軸線重合

2非封閉式軸線：柱外緣及墻內緣比縱向定位軸線外移一個聯系尺寸

（二）中柱（無縱向變形縫時）1.等高跨處 2.高低跨處

三、縱橫跨相交處的定位軸線

? 課后思考題15-

10、15-

11、15-12

第五節 單層廠房立面設計

一、影響因素

二、墻面劃分

? 課后思考題15-13

? 作業

（六）：單層廠房設計

設計條件、內容和要求見《房屋建筑學課程設計指導》1.7 單層廠房設計任務書

第十六章 單層廠房構造

主要內容 ? 外墻構造 ? 屋頂構造 ? 天窗構造

第一節 外 墻

一、砌體填充墻

2墻與柱、屋架（或屋面梁）及屋面板的連接 2墻下基礎梁 2墻身連系梁和圈梁 2山墻抗風柱

二、板材墻

（一）墻板的類型

（二）墻板的布置和規格

2布置方式：有橫向布置、豎向布置和混合布置三種

（三）墻板連接與板縫處理

三、開敞式外墻

? 課后思考題16-

1、16-

2、16-3

第二節 屋 頂

一、屋面基層類型

2有檁體系：檁條＋小型屋面板（或瓦材）2無檁體系：大型屋面板（槽形板、F形板等）

二、屋面排水

（一）無組織排水

（二）有組織排水 1.外排水

2檐溝外排水、長天溝外排水、懸吊管外排水等 2.內排水

三、屋面防水

（一）卷材防水屋面

（二）瓦材自防水屋面（瓦材——石棉水泥波形瓦、壓型鋼板等）

（三）鋼筋混凝土構件自防水屋面

2鋼筋混凝土構件自防水屋面——是利用鋼筋混凝土屋面板自身的密實性，并對板縫進行局部防水處理而形成防水的屋面。2板縫的防水構造做法：有嵌縫式、脊帶式、搭蓋式等

四、廠房屋頂的保溫與隔熱

五、廠房屋頂的細部構造

? 課后思考題16-

4、16-

5、16-6

第三節 天 窗

一、矩形天窗

2矩形天窗主要由天窗架、天窗扇、天窗側板、天窗屋頂、天窗端壁等組成

（一）天窗架（支承在屋架上弦的承重構件）1.材料：有鋼筋混凝土天窗架、鋼天窗架等 2.尺寸：跨度和高度

（二）天窗扇

1.類型：上懸式、中懸式天窗扇 2.布置

2水平方向——通長或分段布置 2豎向——單排或雙排布置

（三）天窗側板（設于天窗扇下部的圍護構件）

1.材料：鋼筋混凝土槽形板或石棉水泥波形瓦、壓型鋼板等輕質材料 2.尺寸：跨度和高度

（四）天窗屋頂（同廠房屋頂）

（五）天窗端壁（天窗兩端的圍護構件）

2材料：鋼筋混凝土肋形端壁板或石棉水泥波形瓦、壓型鋼板等輕質材料

二、矩形通風天窗

2矩形通風天窗——在矩形天窗的兩側加設擋風板而形成的

（一）擋風板

1.材料：石棉水泥波形瓦、瓦楞鐵、鋼絲網水泥波形瓦、壓型鋼板等。2.支承方式：立柱式和懸挑式 3.布置

（二）擋雨設施 1.擋雨方式

2水平口設擋雨片、垂直口設擋雨片和大挑檐擋雨 2.擋雨片的材料

三、平天窗 2類型 2構造要點

四、井式天窗 2布置形式

2構件組成

（一）井底板

2井底板的布置方式有兩種：橫向布置和縱向布置

（二）擋雨設施（類似于矩形通風天窗）

（三）窗扇設置

（四）排水措施

2上層屋面與下層井底的排水應綜合考慮 1.邊井式天窗 2.中井式天窗 3.連跨布置的天窗

? 課后思考題16-

7、16-

8、16-

9、16-10

第四節 門窗及其他

一、側窗 2類型 2構造要點

二、大門 2類型 2構造要點

三、地面

? 課后思考題16-11

第十七章 多層廠房設計簡介

第一節 概 述

2多層廠房的特點和適用范圍

第二節 多層廠房平面設計

一、平面布置

（一）平面布置原則

（二）平面布置形式：內廊式、統間式、大寬度式、混合式等

二、柱網選擇

（一）柱網類型：內廊式、等跨式、不等跨式、大跨度式等

（二）柱網尺寸：跨度和柱距

三、定位軸線的標定

四、交通樞紐及生活輔助用房的布置

2布置方式：布置在車間內部、貼建于廠房外墻、布置在廠房不同區段的連接處和獨立式布置

第三節 多層廠房剖面設計

一、剖面形式

二、層數確定

三、層高確定

? 課后思考題17-

1、17-

2、17-

3、17-4

第五篇：焊接工藝3(焊工工藝學電子教案)

３、箭頭線的位置

箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，但是在標注 Ｖ、Ｙ、J形焊縫時，箭頭線應指向帶有坡口一側的工件。必要時，允許箭頭線彎折一次。４、基準線的位置

基準線的虛線可以畫在基準線的實線下側或上側?；鶞示€一般應與圖樣的底邊相平行，但在特殊條件下亦可與底邊相垂直。５、基本符號相對基準線的位置

為了能在圖樣上確切地表示焊縫的位置，特將基本符號相對基準線的位置作如下規定：

（1）如果焊縫在接頭的箭頭側，則將基本符號標在基準線的實線側。（2）如果焊縫在接頭的非箭頭側，則將基本符號標在基準線的虛線側。（3）標對稱焊縫及雙面焊縫時，可不加虛線。

三、焊縫尺寸符號及其標注位置

１、一般要求

（１）基本符號必要時可附帶有尺寸符號及數據，這些尺寸符號見表４—７。

（２）焊縫尺寸符號及數據的標注原則。

１）焊縫橫截面上的尺寸，標在基本符號的左側；

２）焊縫長度方向尺寸，標在基本符號的右側；

３）坡口角度、坡口面角度、根部間隙等尺寸，標在基本符號的上側或下側；

４）相同焊縫數量符號，標在尾部（國際標準ＩＳＯ２５５３對相同焊縫數量及焊縫段數未作明確區分，均用ｎ表示）；

５）當需要標注的尺寸數據較多又不易分辨時，可在數據前面增加相應的尺寸符號。

當箭頭線方向變化時，上述原則不變。

第三節：焊接工藝參數

焊接工藝參數（焊接規范），是指焊接時為保證焊接質量而選定的諸物理量（例如，焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱。

手工電弧焊的焊接工藝參數通常包括。焊條選擇、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊接層數等。焊接工藝參數選擇得正確與否，直接影響焊縫的形狀、尺寸、焊接質量和生產率，因此選擇合適的焊接工藝參數是焊接生產上不可忽視的一個重要問題。

一、焊條的違擇 １、焊條牌號的選擇

焊縫金屬的性能主要由焊條和焊件金屬相互熔化來決定。在焊縫金屬中填充金屬約占50％～７０％。因此，焊接時應選擇合適的焊條牌號，才能保證焊縫金屬具備所要求的性能。否則，將影響焊縫金屬的化學成分、力學性能和使用性能。

2、焊條直徑的選擇

為了提高生產率，應盡可能選用較大直徑的焊條，但是用直徑過大的焊條焊接，會造成未焊透或焊縫成形不良。因此必須正確選擇焊條的直徑，焊條直徑大小的選擇與下列因素有關：

（１）焊件的厚度‘厚度較大的焊件應選用直徑較大的焊條；反之，薄焊件的焊接；則應選用小直徑的焊條。

（２）焊縫位置 在板厚相同的條件下焊接平焊縫用的焊條直徑應比其它位置大一些，立焊最大不超過 ５ ｍｍ，而仰焊、橫焊最大直徑不超過４ ｍｍ，這樣可造成較小的熔池，減少熔化金屬的下淌。

（３）焊接層數 在進行多層焊時，如果第一層焊縫所采用的焊條直徑過大，會造成因電弧過長而不能焊透，因此為了防止根部焊不透，所以對多層焊的第一層焊道，應采用直徑較小的焊條進行焊接，以后各層可以根據焊件厚度，選用較大直徑的焊條。

（４）接頭形式 搭接接頭人形接頭因不存在全焊透問題，所以應選用較大的焊條直徑以提高生產率。

二、焊撥電流的選擇

焊接時，流經焊接回路的電流稱為焊接電流。焊接電流的大小是影響焊接生產率和焊接質量的重要因素之一。

增大焊接電流能提高生產率，但電流過大易造成焊縫咬邊、燒穿等缺陷，同時增加了金屬飛濺，也會使接頭的組織產生過熱而發生變化；而電流過小也易造成夾渣、未焊透等缺陷，降低焊接接頭的力學性能，所以應適當地選擇電流。焊接時決定電流強度的因素很多，如焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊縫位置和層數等。但是主要的是焊條直徑、焊縫位置和焊條類型。１、根據焊條直徑選擇

焊條直徑的選擇是取決于焊件的厚度和焊縫的位置，當焊件厚度較小時，焊條直徑要選小些，焊接電流也應小些，反之則應選擇較大直徑的焊條。焊條直徑越大，熔化焊條所需要的電弧熱量也越大，電流強度也相應要大。

焊接電流只是一個大概數值，在實際生產中，焊工一般都憑自己的經驗來選擇適當的焊接電流。先根據焊條直徑算出一個大概的焊接電流，然后在鋼板上進行試焊。在試焊過程中，可根據下述幾點來判斷選擇的電流是否合適：

（１）看飛濺 電流過大時，電弧吹力大，可看到較大顆粒的鐵水向熔池外飛濺，焊接時爆裂聲大；電流過小時，電弧吹力小，熔渣和鐵水不易分清。

（２）看焊縫成形 電流過大時，熔深大、焊縫余高低、兩側易產生咬邊；電流過小時，焊縫窄而高、熔深淺、且兩側與母材金屬熔合不好；電流適中時，焊縫兩側與母材金屬熔合得很好，呈圓滑過渡。

（３）看焊條熔化狀況 電流過大時，當焊條熔化了大半根時，其余部分均已發紅；電流過小時，電弧燃燒不穩定，焊條容易粘在焊件上。

２．根據焊縫位置選擇

相同焊條直徑的條件下，在焊接平焊縫時，由于運條和控制熔池中的熔化金屬都比較容易，因此可以選擇較大的電流進行焊接。但在其它位置焊接時，為了避免熔化金屬從熔池中流出，要使熔池盡可能小些，所以電流相應要比平焊小一些。

３．根據焊條類型選擇

當其它條件相同時，堿性焊條使用的焊接電流應比酸性焊條小些，否則焊縫中易形成氣孔。

三、電弧電壓的選擇

手工電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度來決定。電弧長，電弧電壓高；電弧短，電弧電壓低。

在焊接過程中，電弧不宜過長，電弧過長會出現下列幾種不良現象：

１．電弧燃燒不穩定，易擺動，電弧熱能分散，飛濺增多，造成金屬和電能的浪費。

２．焊縫有效厚度小，容易產生咬邊、未焊透、焊縫表面高低不平整、焊波不均勻等缺陷。

３．對熔化金屬的保護差，空氣中氧、氮等有害氣體容易侵入，使焊縫產生氣孔的可能性增加，使焊縫金屬的力學性能降低。

因此在焊接時應力求使用短弧焊接，在立、仰焊時弧長應比平焊時更短一些，以利于熔滴過渡，防止熔化金屬下淌。堿性焊條焊接時應比酸性焊條弧長短些，以利于電弧的穩定和防止氣孔。所謂短弧一般認為應是焊條直徑的０．５～１．０倍。

四、焊接速度

單位時間內完成的焊縫長度稱為焊接速度。焊接過程中，焊接速度應該均勻適當，既要保證焊透又要保證不燒穿，同時還要使焊縫寬度和高度符合圖樣設計要求。

如果焊接速度過慢，使高溫停留時間增長，熱影響區寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，力學性能降低，同時使變形量增大。當焊接較薄焊件時，則易燒穿。如果焊接速度過快，熔地溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。

焊接速度直接影響焊接生產率，所以應該在保證焊縫質量的基礎上，采用較大的焊條直徑和焊接電流，同時根據具體情況適當加快焊接速度，以保證在獲得焊縫的高低和寬窄一致的條件下，提高焊接生產率。

五、焊接層數

在焊件厚度較大時，往往需要多層焊。對于低碳鋼和強度等級低的普低鋼的多層焊時，每層焊縫厚度過大時，對焊縫金屬的塑性（主要表現在冷彎角上）稍有不利的影響。因此對質量要求較高的焊縫，每層厚度最好不大于 ４～５ ｍｍ。

根據實際經驗：每層厚度約等于焊條直徑的０．８～１．２倍時，生產率較高，并且比較容易操作

手工電弧焊時的焊接工藝參數可參閱P72頁表４—１１。表中的數據僅供參考，焊接時應根據具體工作條件和焊工技術熟練程度合理選用。

上述各項焊接工藝參數，在選擇時，不能單以一個參數的大小來衡量對焊接接人的影響，因為單以一個參數分析是不全面的。例如，焊接電流增大，雖然熱量增大，但不能說加到焊接接頭的熱量也大，因為還要看焊接速度的變化情況。當焊接電流增大時，如果焊接速度也相應增快，則焊接接頭所得到的熱量就不一定大，故對焊接接頭的影響就不大。因此焊接工藝參數的大小應綜合考慮，即用線能量來表示。

所謂線能量，是指熔焊時，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量。電弧焊時，焊接能源是電弧。根據焊接電弧可知，焊接時是通過電弧將電能轉換為熱能，利用這種熱能來加熱和熔化焊條和焊件的。如果將電弧看作是把全部電能轉為熱能時，則電弧功率可由下式表示： ｑ。＝ＩhUh 大中ｑ；；——電弧功率，即電弧在單位時間內所釋放出的能量（Ｊ／s）；

Ｉh——焊接電流（Ａ）；

Uh—一電弧電壓（Ｖ）。

實際上電弧所產生的熱量不可能全部都用于加熱熔化金屬，而總有一些損耗，例如飛濺帶走的熱量，輻射、對流到周圍空間的熱量，熔渣加熱和蒸發所消耗的熱量等。所以電弧功率中一部分能量是損失的，只有一部分能量利用在加熱焊件上。

各種電弧焊方法的有效功率系數，在其它條件不變的情況下，均隨電弧電壓的升高而降低，因為電弧電壓升高即電弧長度增加，熱量輻射損失增多，因此有效功率系數，值降低。

當焊接電流大，電弧電壓高時，電弧的有效功率就大。但是這并不等于單位長度的焊縫上所得到的能量一定多，因為焊件受熱程度還受焊接速度的影響。例如用較小電流，小焊速時，焊件受熱也可能比大電流配合大焊速時還要嚴重。顯然，在焊接電流、電壓不變的條件下，加大焊速，焊件受熱減輕。

焊接工藝參數對熱影響區的大小和性能有很大的影響。采用小的工藝參數，如降低焊接電流，增大焊接速度等，都可以減少熱影響區尺寸。不僅如此，從防止過熱組織和晶粒粗化角度看，也是采用小參數比較好。

當焊接電流增大或焊接速度減慢使焊接線能量增大時，過熱區的晶粒尺寸粗大，韌性降低嚴重；當焊接電流減少或焊接速度增大，在硬度強度提高的同時，韌性也要變差。因此，對于具體鋼種和具體焊接方法存在一個最佳的焊接工藝參數。例如圖中２０Ｍｎ鋼（板厚１６ ｍｍ、堆焊），在線能量ｑ／ｖ—３００００ Ｊ／cｍ左右，可以保證焊接接頭具有最好的韌性，線能量大于或小于這個理想的數值范圍，都引起塑性和韌性的下降。

以上是線能量對熱影響區性能的影響。對于焊縫金屬的性能，線能量也有類似的影響。對于不同的鋼材，線能量最佳范圍也不一樣，需要通過一系列試驗來確定恰當的線能量和焊接工藝參數。此外還應指出，僅僅線能量數據符合要求還不夠，因為即使線能量相同，其中的Ｉh、Ｕh、v的數值可能有很大的差別，當這些參數之間配合不合理時，還是不能得到良好的焊縫性能。例如在電流很大，電弧電壓很低的情況下得到窄而深的焊縫；而適當地減小電流，提高電弧電壓則能得到較好的焊縫成形，這兩者所得到焊縫性能就不同。因此應在參數合理的原則下選擇合適的線能量。

第四節： 預熱、后熱、焊后熱處理及提高手弧焊生產率的途徑

一、預熱

1、預熱的作用

預熱能降低焊后冷卻速度。對于給定成分的鋼種，焊縫及熱影響區的組織和性能取決于冷卻速度的大小。對于易淬火鋼，通過預熱可以減小淬硬程度，防止產生焊接裂紋。另外，預熱可以減小熱影響區的溫度差別，在較寬范圍內得到比較均勻的溫度分布，有助于減小因溫度差別而造成的焊接應力。

由于預熱有以上良好作用，在焊接有淬硬傾向的鋼材時，經常采用預熱措施。但是，對于鉻鎳奧氏體鋼，預熱使熱影響區在危險溫度區的停留時間增加，從而增大腐蝕傾向。因此，在焊接鉻鎳奧氏體不銹鋼時，不可進行預熱。

２．預熱溫度的選擇

焊件焊接時是否需要預熱，預熱溫度的選擇，應根據鋼材的成分、厚度、結構剛性、接頭型式、焊接材料、焊接方法及環境因素等綜合考慮，并通過可焊性試驗來確定。

３．預熱方法

預熱時的加熱范圍，對接接頭每側加熱寬度不得小于板厚的５倍，一般在坡口兩側各７５～１００ｍｍ范圍內應保持一個均熱區域，測溫點應取在均熱區域的邊緣。如果采用火焰加熱，測溫最好在加熱面的反面進行。除火焰加熱外，還可用工頻感應加熱、紅外線加熱等方法加熱。在剛度很大的結構上進行局部預熱時，應注意加熱部位，避免造成很大的熱應力。

二、后熱

１．后熱的作用

焊后將焊件保溫緩冷，可以減緩焊縫和熱影響區的冷卻速度，起到與預熱相似的作用。對于冷裂紋傾向性大的低合金高強度鋼等材料，還有一種專門的后熱處理，也稱為消氫處理；即在焊后立即將焊件加熱到２５０～３５０Ｃ溫度范圍，保溫２～６ｈ后空冷。消氫處理的目的，主要是使焊縫金屬中的擴散氫加速逸出，大大降低焊縫和熱影響區中的氫含量，防止產生冷裂紋。消氫處理的加熱溫度較低，不能起到松弛焊接應力的作用。對于焊后要求進行熱處理的焊件，因為在熱處理過程中可以達到除氫目的，不需要另作消氫處理。但是，焊后若不能立即熱處理而焊件又必須及時除氫時測需及時作消氫處理，否則焊件有可能在熱處理前的放置期間內產生裂紋。例如，有一臺大型高壓容器，焊后探傷檢查合格，但因焊后未及時熱處理，又未進行消氫處理，結果在放置期間內產生了延遲裂紋。當容器熱處理后進行水壓試驗時，試驗壓力未達到設計工作壓力，容器就發生了嚴重的脆斷事故，使整臺容器報廢。

２．后熱的方法

后熱的加熱方法、加熱區寬度、測溫部位等要求與預熱相同。

三、焊后熱處理

１．焊后熱處理的目的和種類

焊后熱處理是將焊件整體或局部加熱保溫，然后爐冷或空冷的一種處理方法，可以降低焊接殘余應力，軟化淬硬部位，改善焊縫和熱影響區的組織和性能，提高接頭的塑性和韌性，穩定結構的尺寸。最常用的焊后熱處理是在６００～６５０℃范圍內的消除應力退火，并低于人；點溫度的高溫回火。另外還有為改善鉻鎳奧氏體不銹鋼抗腐蝕性能的穩定化處理等。消除應力退火的加熱溫度一般為６００～６５０Ｃ，對于含釩低合金鋼，在６００～６２０Ｃ左右加熱時，塑性和韌性下降，應在５５０～５９０℃下進行消除應力退火。消除應力退火的保溫時間一般根據板厚確定，每毫米厚度 1~2ｍｉｎ，最短不少于 ３０ ｍｉｎ，最多不超過 ３ ｈ。

鉻鑰耐熱鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼等材料，焊后在６５０～７６０Ｃ不同溫度范圍內回火處理，主要起改善組織和性能及降低焊接殘余應力的作用。

２、焊后熱處理的方法

1）整體加熱處理 將焊件置于加熱爐中整體加熱處理，可以得到滿意的處理效果。焊件進爐和出爐時的溫度應在３００Ｃ以下，在３００Ｃ以上的加熱和冷卻速度與板厚有關。對于厚壁容器，加熱和冷卻速度為５０～１５０Ｃ巾，整體處理時爐內最大溫差不得超過50℃。如果焊件太長分成二次處理時，重疊加熱部分應在1.5m以上。

２）局部熱處理 對于尺寸較長不便整體處理，但形狀比較規則的簡單筒形容器、管件等，可以進行局部熱處理。局部熱處理時，應保證焊縫兩側有足夠的加熱寬度。

局部熱處理常用火焰加熱、紅外線加熱、工頗感應加熱等加熱方法。

一般在下列情況要考慮焊后熱處理：

１）母村金屬強度等級較高，產生延遲裂紋傾向較大的普遍低合金鋼。

２）處在低溫下工作的壓力容器及其它焊接結構，特別在脆性轉變溫度以下使用的壓力容器。

３）承受交變載荷工作，要求疲勞強度的構件。

４）大型受壓容器。

５）有應力腐蝕和焊后要求幾何尺寸較穩定的焊接結構。

四、提高手弧焊生產率的途徑

提高焊接生產率從二方面著手，一方面應積極研究與推廣優質高效的焊接方法；另一方面，就是設法提高手弧焊接生產率。

目前提高手弧焊生產率的途徑主要是：研制高效率焊條和專用焊條；采用特殊工藝措施或使手弧焊半機械化及減少輔助時間等。

１．采用高效率焊條和專用焊條

1）高效率鐵粉焊條“高效率鐵粉焊條在國外已普遍使用，我國目前生產的這類焊條牌號有Ｔ4323（結422鐵）、Ｔ5018（結506鐵）等。它們分別是在鈦鈣型和低氫型焊條藥皮的基礎上加入25％～40％的鐵粉。因藥皮中含有較多的鐵粉，焊接時鐵粉向焊縫過渡，使焊條的熔敷速度（熔焊過程中，單位時間內熔敷在焊件上的金屬量）和熔敷效率（溶敷金屬量與熔化的填充金屬量的百分比）都大大提高。同時鐵粉的加入，使焊條具有較好的導電、導熱性能，故可采用較大的焊接電流?！拌F粉焊條的熔敷效率可達一般焊熱敷效率的１３０％～２５０％，我國Ｔ4323的熔敷效率是Ｔ4303的 135％。用這種焊條焊角焊縫時，其焊腳比同直徑的一般焊條大，直徑為5—8ｍｍ的鐵粉焊條，單道焊縫焊腳可達７～10ｍｍ，這樣可以減少焊接層次，大大提高了生產率。此外，這種焊條脫渣性好、飛濺小、焊縫成形好，可全位置焊接。

（２）立向下焊專用焊條 生產中立焊焊縫大都是自下而上進行焊接，為了防止熔化金屬下淌，熔池尺寸必須加以限制，因此電流只能用得很小，生產率極低。六十年代末發展了一種立向下焊專用焊條。我國生產的Ｅ5018就是立向下焊專用焊條，焊條為鐵粉低氫型。這種電焊條最大的工藝特點是立焊位置由上向下施焊，熔渣較少，渣凝固快，熔渣和鐵水無下淌現象，電弧燃燒穩定，熔渣容易去除，焊縫成形美觀，熔深適中，焊接電流和平焊時電流相近，因而可顯著提高立焊生產率。

２．高效率重力焊接法

它是高效率鐵粉焊條和重力焊裝置相結合的一種半機械化焊接法?；壥街亓覆捎玫暮笚l是重力焊專用焊條，它比普通鐵粉焊條粗而長，目前我國一般采用直徑為5—5.8ｍｍ。長度為 700～800 ｍｍ（國外重力焊焊條直徑達8.5 ｍｍ，長度為 900～1000ｍｍ）。為了使焊接時通電后焊條能自行起弧，在焊條頭上涂有專門供引弧用的涂料。

滑軌式重力焊裝置的作用是模仿手工焊的動作，即保證焊條隨著其熔化自動下送，并能沿著焊接方向均勻移動。它主要由專用焊鉗、滑軌、連接板、磁鐵、底座及焊接電纜支架等組成。

焊接時，將重力焊裝置與立板靠緊，由于底座上磁鐵作用，裝置能牢固地吸在預定位置上，隨后將焊條插入焊鉗內并使焊條頭抵住接縫處，接通電流后，能自動引弧。隨著焊條的熔化，專用焊鉗在重力作用下沿著滑軌以固定角度下滑，而逐漸形成焊縫。當焊條將熔化完時，焊鉗也已滑到滑軌下端圓弧形彎頭處，該彎頭能使焊鉗上撓，起自動熄滅電弧的作用。調節滑軌與水平板之間、焊條與滑軌之間的夾角，可以改變一根焊條所能焊得的焊縫長度和截面尺寸。這種重力焊，由于設備簡單，采用長而粗的高效即條，一人可以同時管理幾個焊接工作位置，所以生產率比手工焊高３～５倍，大大減輕了焊工勞動強度。目部它主要用于焊接直線形的平角焊縫。

重力焊在日本已被廣泛使用于造船工業，我國造船廠也已推廣使用。

３．單面焊雙面成形

為了保證焊縫根部焊透和獲得正反兩面均好的焊縫成形，一般焊件都需進行雙面焊，這樣不但焊接工時較長，而且有的結構不能任意翻轉，勢必帶來大量封底仰焊縫，有時由于焊接位置狹小，甚至無法進行封底焊，這給焊接生產帶來了一家困難

手工單面焊雙面成形法，是一種強制反面成形的焊接方法。它借助于在接縫處反面襯上一塊紫銅板而達到反面成形的目的。

為了保證焊縫反面焊透和外形美觀，要求不留鈍邊的Ｖ型?？?，如焊件極厚在 １２～２０ｍｍ的范圍內，要求焊件接縫反面平直，以便保證銅墊板能貼緊。焊接時將紫銅墊板用托架固定在焊縫反面。

底層焊縫是反面成形的關鍵，但是選用的焊接電流不宜過大，如直徑為4mm的焊條，焊接電流約在 150～170為宜。運條時，擺動不宜過大，焊條向焊接方向傾0斜30左右，采用短弧焊接。為了保證焊縫連接處質量，更換焊條應迅速，在焊縫熱態下連接。這種焊接工藝可大大提高勞動生產率和減輕焊工勞動強度。此外，合理組織焊接生產，采用裝配焊接夾具等均能提高焊接生產率。

第五節：手工堆焊及補焊

一、手工堆焊技術

堆焊主要用來修復機械設備工作表面的磨損部分和金屬表面的殘缺部分，以恢復原來的尺寸，或堆焊成耐磨、耐蝕的特殊金屬表面層。

堆焊時必須根據不同要求選用不同的焊條．修補用焊所用的焊條成分一般和焊件金屬相同。但堆焊特殊金屬表面時，應選用專用焊條，以適應機件的工作需要。

不同堆焊工件和堆焊焊條要采用不同的堆焊工藝，才能獲得較滿意的堆焊質量。堆焊前，對堆焊處的表面必須仔細地清除雜物、油脂等后，才能開始堆焊。在堆焊第二條焊道時，必須熔化第一條焊道的１／３～１／２寬度，這樣才能使各焊道間緊密的連接，并能防止產生夾渣和未焊透等缺陷。

當進行多層堆焊時，由于加熱次數較多，且加熱面積又大，所以焊件極易產生

0變形，甚至會產生裂紋。這就要求第二層焊道的堆焊方向與第一層互相成90，同時為了使熱量分散，還應注意堆焊順序。

軸堆焊時，可采用縱向對稱堆焊和橫向螺旋形堆焊，堆焊時必須注意變形量。堆焊時，還需注意每條焊縫結尾處不應有過深的弧坑，以免影響堆焊層邊緣的成形。因此應采取將熔池引到前一條堆焊縫上的方法。

為了增加堆焊層的厚度，減少清渣工作，提高生產效率，通常將焊件的堆焊面放成垂直位置，用橫焊方法進行堆焊，有時也將焊件放成傾斜位置用上坡焊堆焊。為了滿足堆焊后焊件表面機械加工的要求，應留有一定厚度（３～５mｍ）的加工量。

二、鑄鋼作缺陷和裂紋的焊補技術

１．鑄鋼件缺陷的焊補

鑄鋼件的缺陷一般有兩種：即明缺陷，焊接時電弧能直接作用到整個缺陷表面；另一種是暗缺陷，焊接時只能在局部缺陷上進行焊補。修補缺陷時，除了要遵守堆焊的規則外，還應特別注意焊前缺陷處的清潔修整工作，必須使缺陷完全顯露出來，并要露出新的金屬光澤，同時坡口不應有尖銳的形狀，以防止產生未焊透、夾渣等缺陷。

明缺陷的焊補是將缺陷表面清除干凈，用Ｔ5015焊條按照堆焊的方法，把缺陷填滿即可。如果鑄鋼件較大，為了防止產生裂紋，可在焊補處進行局部預熱300～350℃。

焊補暗缺陷時，必須認真地修整缺陷，除去妨礙電弧進入的金屬，待缺陷完全暴露且清除干凈后進行，焊補方法與明缺陷相同。

２．裂紋的焊補

焊補前應徹底檢查、分析裂紋部分，然后將裂紋診成一定的坡口形式，坡口底部不要呈尖角狀。為了避免在鑿削過程中，裂紋受震動而蔓延，鑿削前應在裂紋的兩端技直徑為10～15ｍｍ的小孔。裂紋的焊補一般采用Ｔ5015焊條，焊后的焊縫強度和塑性均能滿足多求。在焊接過程中還要注意焊接順序，并根據具體情況，在焊接前還可以將焊補處進行局部預熱300～350℃，同時適當敲擊焊縫處，以消除局部應力，防止產生新的裂紋。

第五章 焊 條

焊條是涂有藥皮的并供手弧焊用的熔化電極，它由藥皮和焊芯兩部分組成。近幾十年來焊接技術迅速發展，各種新的焊接工藝方法不斷涌現，焊接技術的應用范圍也越來越廣泛。但是手工電弧焊仍然是焊接工作中的主要方法，根據資料統計，手工電弧焊的焊條用鋼約占焊接材料用鋼（包括焊條及各種自動焊焊絲的總和）的６０％～８０％，這充分說明手工電弧焊在焊接工作中占有重要地位。

手工電弧焊時，焊條既作為電極，在焊條熔化后又作為填充金屬直接過渡到熔池，與液態的母材熔合后形成焊縫金屬。因此，焊條不但影響電弧的穩定性，而且直接影響到焊縫金屬的化學成分和力學性能。為了保證焊縫金屬的質量，必須對焊條的組成、分類、牌號及選用、保管知識有較深刻的了解。第一節： 焊條的組成及作用

0 焊條是由焊芯（金屬芯）和藥皮組成。在焊條前端藥皮有45左右的倒角，這是為了便于引弧。在尾部有一段裸焊芯，約占焊條總長1／16，便于焊鉗夾持并有利于導電。焊條直徑（實際上是指焊芯直徑）通常為２、2.5、3.2ｍｍ或３、４、５、5.8ｍｍ（或６ｍｍ）等幾種，常用的是Φ3.2、Φ４、Φ５三種，其長度“Ｌ”一般在 250～450ｍｍ之間。

一、焊芯

焊條中被藥皮包覆的金屬芯稱為焊芯，焊芯一般是一根具有一定長度及直徑的鋼絲。焊接時，焊芯有兩個作用：一是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱能；二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。

手弧焊時，焊芯金屬約占整個焊縫金屬的５０％～７０％。所以焊芯的化學成分，直接影響焊縫的質量。因此，做焊芯用的鋼絲都是經特殊冶煉的，并規定了它的牌號與成分，這種焊接專用鋼絲，用作制造焊條，就是焊芯。如果用于埋弧自動焊、電渣焊、氣體保護焊、氣焊等熔焊方法作填充屬時則稱為焊絲。

１．焊芯中各合金元素對焊接質量的影響

（１）碳：碳是鋼中的主要合金元素，當合碳量增加時，鋼的強度、硬度明顯提高，而塑性降低。在焊接過程中，碳是一種良好的脫氧劑，在電弧高溫作用下與氧發生化合作用，生成一氧化碳和二氧化碳氣體，將電弧區和熔池周圍空氣排除，防止空氣中的氧、氮有害氣體對熔池產生的不良影響，減少焊縫金屬中氧和氮的含量。若含碳量過高，還原作用劇烈，會引起較大的飛濺和氣孔?？紤]到碳對鋼的淬硬性及其對裂紋敏感性增加的影響，低碳鋼焊芯的含碳量一般＜0.1％。

（２）錳：錳在鋼中是一種較好的合金劑，隨著錳含量的增加，其強度和韌性不斷提高。在焊接過程中，錳也是一種較好的脫氧劑，能減少焊縫中氧的含量。錳與硫化合形成硫化錳浮于熔渣中，從而減少焊縫熱裂紋傾向。因此一般碳素結構鋼焊芯的含錳量為0.30％～0.55％，焊接某些特殊用途的鋼絲，其合標量高達1.70％～2.10％。

（３）硅：硅也是一種較好的合金劑，在鋼中加人適量的硅能提高鋼的強度、彈性及抗酸性能；若含量過高，則降低塑性和韌性，在焊接過程中，硅具有比錳還強的脫氧能力，與氧形成二氧化硅，但它會提高渣的粘度，易促進非金屬夾雜物生成。過多的二氧化硅，還能增加焊接熔化金屬的飛濺，因此焊芯中的含硅量越少越好，一般限制在0.03％以下。

（４）鉻：鉻對鋼來說是一種重要合金元素，用它來冶煉合金鋼和不銹鋼，能夠提高鋼的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。對于低碳鋼來說，鉻便是一種偶然的雜質。鉻的主要冶金特征是易于急劇氧化，形成難熔的氧化物三氧化二鉻，從而增加了焊縫金屬夾雜物的可能性。三氧化二鉻過渡到熔渣后，能使熔渣粘度提高，流動性降低，因此焊芯中的含鉛量限制在0.20％以下。

（５）鎳：鎳對低碳鋼來說，是一種雜質。因此焊芯中的含鎳量要求小于0.30％。鎳對鋼的韌性有比較顯著的效果，一般低溫沖擊值要求較高時，適當滲入一些鎳。

（６）硫：硫是一種有害雜質，它能使焊縫金屬力學性能降低，硫的主要危害是隨著硫含量的增加，將增大焊縫金屬的熱裂紋傾向，因此焊芯中硫的含量不得大于0.04％。在焊接重要結構時，硫含量不得大于0.03％。

（７）磷：磷是一種有害雜質。它能使焊縫金屬力學性能降低，磷的主要危害是使焊縫產生冷脆現象，隨著磷含量的增加，將造成焊縫金屬的韌性，特別是低溫沖擊韌性下降，因此焊芯中磷含量不得大于0.04％。在焊接重要結構時，磷含量不得大于0.03％。

２．焊芯的分類及用號

（１）焊芯的分類 焊芯是根據國家標準“焊接用鋼絲”（ＧＢ１３００－７７）的規定分類的，用于焊接的專用鋼絲可分為碳素結構鋼、合金結構鋼、不銹鋼三類。

（２）焊芯牌號的含義 焊芯的牌號前用“焊”字注明，以表示焊接用鋼絲，它的代號是“Ｈ”，即“焊”字漢語拼音的第一字母，其后的牌號表示法與鋼號表示方法一樣。末尾注有“高”字（字母用A表示），說明是高級優質鋼，含硫、磷量較低（不大于0.030％）；末尾注有“特”字（字母用“Ｅ”表示），說明是特級鋼材，其含硫、磷量更低（不大于0.025％）；末尾未注字的，說明是一般鋼，含硫、磷量不大于0.04％。

二：藥皮

壓涂在焊芯表面上的涂料層稱為藥皮。焊條藥皮在焊接過程中起著極為重要的作用，若采用無藥皮的光焊條焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氮會大量侵人熔化金屬，將金屬鐵和有益元素碳、硅、錳等氧化和氮化形成各種氧化物（如FeO）和氮化物（如FeＮ），并殘留在焊縫中，造成焊縫夾渣或裂紋。而熔入熔池的氣體可能使焊縫產生大量氣孔。這都使焊縫的力學性能（強度、沖擊值等）大大降低，同時使焊縫變脆。此外用光焊條焊接，電弧很不穩定，飛濺嚴重，焊縫成形很差。

人們發現在光焊條外面涂一薄層由白要等物組成的藥皮，能使電弧燃燒穩定，這種焊條叫薄藥皮焊條，由于其焊縫質量仍很差，目前已很少采用。隨著工業發展，現已廣泛應用優質厚藥皮焊條。生產實踐證明，焊芯和藥皮二者之間要有一個適當的比例，這個比例就是焊條藥皮與焊芯（不包括夾持端）的重量比，稱為藥皮的重量系數（Ｋ。）。Ｋ。值一般在４０％～６０％左右。

藥皮在焊接過程中起著復雜的冶金反應和物理、化學變化，基本上克服了光焊條在焊接時出現的問題，所以說藥皮也是決定焊縫金屬質量的主要因素之一。

１．焊條藥皮的作用（１）機械保護作用

1）氣保護 在焊接時，焊條藥皮熔化后產生大量的氣體，籠罩著電弧區和熔池，基本上把熔化金屬和空氣隔絕開來。這些氣體中絕大部分是還原性氣體（ＣＯ、H2等），能在電弧區和熔池周圍形成一個很好的保護層，防止空氣中的氧、氮侵入，起到了保護熔化金屬的作用。

２）渣保護 焊接過程中藥皮被電弧高溫熔化后形成熔渣，覆蓋著熔滴和熔池金屬，這樣不僅隔絕空氣中的氧、氮，保護焊縫金屬，而且還能減緩焊縫的冷卻速度，促進焊縫金屬中氣體的排出，減少生成氣孔的可能性，并能改善焊縫的成形和結晶，起到渣保護作用。

（２）冶金處理滲合金作用 通過熔渣與熔化金屬冶金反應，除去有害雜質（如氧、氫、硫、磷）和添加有益的合金元素，使焊縫獲得合乎要求的力學性能。

藥皮雖然具有機械保護作用，但液態金屬仍不可避免地要受到少量空氣侵入并氧化，此外藥皮中某些物質受電弧高溫作用而分解放出氧，使液態金屬中的合金元素燒損，導致焊縫質量降低。因此在藥皮中要加入一些還原劑，使氧化物還原，以保證焊縫質量。此外藥皮中根據焊條性能的不同還加入一些去氫、去硫物質，以提高焊縫金屬的抗裂性。

由于電弧的高溫作用，焊縫金屬中所含的某些合金元素被燒損（氧化或氮化），使焊縫的力學性能降低。通過在焊條藥皮中加入鐵合金或純合金元素，使之隨著藥皮的熔化而過渡到焊縫金屬中去，以彌補合金元素燒損和提高焊縫金屬的力學性能。

（３）改善焊接工藝性能 使電弧穩定燃燒、飛濺少、焊縫成形好、易脫渣和熔敷效率高等。

在焊接電弧這一章中，我們已知道要保證電弧能正常、穩定地燃燒，除陰極發射電子外，還必須使電弧空間的氣體易電離。氣體越易電離，氣體導電性越好，電弧燃燒越穩定。為此，在藥皮中加入低電離電位的物質，來提高電弧燃燒的穩定性。

焊條藥皮的熔點稍低于焊芯的熔點（約低100～250℃），但因焊芯處于電弧的中心區，溫度較高，所以，還是焊芯先熔化，藥皮稍晚一些熔化。這樣，在焊條端頭形成不長的一小段藥皮套管。套管使電弧熱量更集中，能起穩定電弧燃燒作用，并可減小飛濺，有利于熔滴向熔池過渡，提高了熔敷效率。

總之，藥皮的作用是保證焊縫金屬獲得具有合乎要求的化學成分和力學性能，并使焊條具有良好的焊接工藝性能。

２．焊條藥皮的組成

焊條藥皮是由各種礦物類、鐵合金和金屬類、有機物類及化工產品（水玻璃類）等原料組成。焊條藥皮的組成的成分相當復雜，一種焊條藥皮的配方中，組成物有七、八種之多。按其在焊接過程中所起的作用通常分為：

（１）穩弧劑 穩弧劑的主要作用是改善焊條引弧性能和提高焊接電弧穩定性。我們知道，凡能使氣體電離電位（電離勢）降低的物質，都能提高電弧的穩定性。所以一般多采用堿金屬及堿土金屬的化合物，如鉀、鈉、鈣的化合物。因為鉀、鈉、鈣等元素的電離電位均很低（4.33～6.10ｅＶ），當焊條藥皮里含有這些低電離勢的物質后，能改善電弧空間氣體電離的條件，即使電弧的導電性能增強，使焊接電流易于通過電弧空間，因而大大增加了焊接電弧的穩定性。常用的穩弧劑有碳酸鉀、碳酸鈉、鉀硝石、水玻璃及大理石或石灰石、花崗石、長石、鈦白粉等。

（２）造渣劑 造渣劑的主要作用是能形成具有一定物理、化學性能的熔渣，產生良好的機械保護作用和冶金處理作用。焊接熔渣好比煉鋼爐的爐渣，沒有爐渣就煉不出優質鋼，同樣，沒有焊接熔渣，也就不可能有優質焊縫金屬。這類藥皮組成物能熔成一定密度的熔渣浮于液體金屬表面，使之不受空氣侵入，并具有一定的粘度和透氣性及與熔池金屬進行必需的冶金反應的能力，保證焊縫金屬的質量和成形美觀，如鈦鐵礦、赤鐵礦、金紅石、長石、大理石、花崗石、螢石、菱苦土、錳礦、鈦白粉等。它們在一定的配方下，能獲得具有一定性能的熔渣。

（３）造氣劑 造氣劑的主要作用是造成保護氣氛，同時也有利于熔滴過渡。這類組成物有碳酸鹽類礦物，如大理石、菱鎂礦、白云石等。有機物，如木粉、纖維素、淀粉等。

碳酸鹽類礦物在電弧高溫條件下能分解出大量的二氧化碳氣體。有機物類組成物一般都是碳、氫、水等的化合物，只要溫度達２５０Ｃ以上時，它們就要分解解出的一氧化碳和氫氣均屬還原性氣體，特別是一氧化碳，能有效地保護焊縫金屬．”

（４）脫氧劑 脫氧劑的主要作用是對熔渣和焊縫金屬脫氧。在焊接過程中，若金屬熔池被氧氣侵人，便會使合金元素燒損，鐵被氧化，不僅影響焊縫質量，還會造成氣孔，因而必須脫氧。焊縫金屬的脫氧方法很多，用脫氧劑脫氧是其中一種，它是利用熔融在焊接熔渣里某種與氧親和力比鐵大的元素，通過在熔渣及熔化金屬內進行的一系列冶金反應來達到脫氧的目的。常用的脫氧劑有錳鐵、硅鐵、鋁鐵、鈦鐵、石墨等。

（５）合金劑 合金劑的主要作用是向焊縫金屬中摻入必要的合金成分，以補償已經燒損或蒸發的合金元素和補加特殊性能要求的合金元素。常用的合金劑有鉻、鋁、錳、硅、鈦、鎢、釩的鐵合金和金屬鉻、錳等純金屬。

（６）稀釋劑 稀釋劑的主要作用是降低焊接熔渣的粘度，增加進渣的流動性。如螢石能與熔渣中其它成分形成ＣａＯ·ＳiＯ2·ＣａＦ共晶（熔點為1130℃），可降低熔渣的粘度。常用稀滌劑有螢石、長石。鈦鐵礦、鈦白粉、金紅石、錳礦等。

（７）粘結劑 粘結劑的主要作用是將藥皮牢固地粘結在焊芯上。常用的粘結劑是水玻璃，也可用樹膠類物質。

（８）增塑劑 增塑劑的主要作用是改善涂料的塑性和滑性，使之易于用機器壓涂在焊芯上，如云母、白泥、鈦白粉等。

由上述可見，焊條藥皮中的許多物質，往往同時可起幾種作用。例如。大理石既有穩弧作用，又是造氣劑和造渣劑。某些鐵合金（如錳鐵、硅鐵）既可作脫氧劑，又可作合金劑。粘結劑水玻璃（含鉀與鈉）實際上還起到穩弧和造渣作用。

第二節： 焊條藥皮的類型及焊條的分類

一、焊條藥在的類型

為了適應各種工作條件下材料的焊接，對于不同的焊芯和焊縫的要求，必須有一定特性的藥皮。因此，各種焊條藥皮是由不同數量及用途的礦物、鐵合金、化工材料，有的還有有機物混合組成。根據藥皮材料中主要成分的不同焊條藥皮可分為各種不同的類型。藥皮類型不同，焊條的操作工藝性能和其它性能及特點也不同。如焊芯牌號相同，涂的藥皮類型不同，則焊條的性能也不同。

手工電弧焊焊條的藥皮主要分為下列八種類型：

１、鈦型

藥皮中以氧化鈦為主要組成物（ＴiＯ2量約35％以上）的焊條，稱為鈦型焊條。這類藥皮電弧燃燒穩定，再引弧容易，熔深較淺，易于脫渣，飛濺少，焊波特別美觀，適用于全位置焊接，特別適用薄板焊接。但焊縫金屬塑性和抗裂性能較差。焊接電源為交直流兩用。

２、鈦鈣型

藥皮中含有30％以上氧化鈦及小于20％鈣或鎂的碳酸鹽礦石的焊條，稱為鈦鈣型焊條。這類藥皮使電弧燃燒較穩定，熔渣流動性良好，熔深一般，脫渣容易，飛濺少，焊波美觀，適用于全位置焊接。焊接電源為交直流兩用。

３、鈦鐵礦型

藥皮中含有30％以上鈦鐵礦的焊條，稱為鈦鐵礦型焊條。這類藥皮熔渣流動性良好，電弧稍強，熔深較深，渣覆蓋良好，脫渣容易，飛濺一般，焊波整齊，適用于全位置焊接。焊接電源為交直流兩用。

４、氧化鐵型

藥皮中含有多量氧化鐵及較多錳鐵作脫氧劑的焊條，稱為氧化鐵型焊條。這類藥皮熔化速度快，焊接生產率較高，電弧燃燒穩定，再引弧容易，熔深較深，飛濺稍多，最適宜中厚板的平焊工作，立焊和仰焊操作性能較差，而焊縫金屬抗裂性較好。焊接電源為交直流兩用。

５、纖維素型

藥皮中含有15％以上有機物和30％左右氧化鈦的焊條，稱為纖維素型焊條。這類藥皮焊接時，有機物在電弧區分解產生大量氣體，保護熔化金屬。這種焊條具有電弧強，熔深深，熔化速度快、熔渣少，脫渣容易，飛濺一般，適用于全位置焊接，特別適宜于立焊和仰焊，也可進行向下立焊，并可作深熔焊接，同時可用作多層焊或單面焊打底焊時采用。焊接電源為交直流兩用。

６．低氫鈉型和低氫鉀型

藥皮主要由碳酸鹽及氟化物等堿性物質組成的焊條。正確使用時，熔敷金屬中擴散氫的含量低于規定值，稱為低氫型焊條。這類藥皮熔渣流動性好，焊接工藝性能一般，焊波較高，脫渣較難，適用于全位置焊接，具有良好的抗裂性能和力學性能，氣孔敏感性較強，所以對焊件坡口清理要求及藥皮干燥要求嚴格。焊接時要求采用短弧，焊接電流比酸性焊條要小些。

低氫鈉型采用直流反極性焊接電源；低氫鉀型由于藥皮在低氫鈉型的基礎上增加適量的穩弧劑，因此可采用交直流電源。

７、石墨型

藥皮中含有較多量的石墨，使焊縫金屬獲得較高的游離碳或碳化物。采用低碳鋼芯的石墨型藥皮焊條，一般焊接工藝性能較差，飛濺較多，煙霧較大，熔渣極少。這種焊條只適用于平焊工作。采用有色金屬芯的石墨型藥皮，一般焊接工藝性能較好，飛濺極少，熔深較淺，熔渣少，適用于全位置焊接。石墨型藥皮焊條引弧容易，藥皮強度較差。此外，由于抗裂性較差和焊條尾部容易發紅，故施焊時一般采用小工藝參數為宜。通常這類藥皮用于配制部分鑄鐵焊條和堆焊焊條。焊接電源為交流或直流。

８、鹽基型

這類藥皮主要由氯化物和氟化物組成。由于藥皮吸潮性較強，焊前焊條必須烘干。并且有熔點低，熔化速度快的特點。這種焊條焊接工藝性能較差，焊接時要求電弧很短。熔渣具有一定的腐蝕性，要求焊后仔細清除干凈。一般采用殘甲基纖維素作粘結劑，通常用于配制鋁及鋁合金焊條。焊接電源為直流。

在上述各種類型藥皮的基礎上，若藥皮中含有３０％以上的鐵粉，按照基本類型不同，分別稱作鐵粉ＸＸ型，例如鐵粉低氫鉀型。在鋼焊條藥皮中加入鐵粉后，有改善工藝性能和提高熔敷效率的優點，但鐵粉加入量較多的焊條，不能適于立焊或仰焊操作。

對鋼焊條來說，由于在鈦型、鈦鈣型、鈦鐵礦型、氧化鐵型及纖維素型的焊條藥皮中所含強堿性氧化物較少，而酸性氧化物較多，故一般將這五種類型藥皮的焊條稱為酸性焊條。而低氫鈉型和低氫鉀型焊條藥皮中含有較多的大理石和螢石，堿性較強，故稱為堿性焊條。

二、焊條的分類

１．按焊條的用途分

（１）低碳鋼和低合金高強度鋼焊條（簡稱結構鋼焊條）這類焊條的熔敷金屬，在自然氣候環境中具有一定的力學性能。

（２）鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條 這類焊條的熔敷金屬，具有不同程度的高溫工作能力。

（3）不銹鋼焊條 這類焊條的熔敷金屬，在常溫、高溫或低溫中具有不同程度的抗大氣或抗腐蝕性介質腐蝕的能力和一定的力學性能。

（４）堆焊焊條 這類焊條為用于金屬表面層堆焊的焊條，其熔敷金屬在常溫或高溫中具有一定程度的耐不同類型磨耗或腐蝕等性能。

（５）低溫鋼焊條 這類焊條的熔敷金屬，在不同的低溫介質條件下，具有一定的低溫工作能力。

（６）鑄鐵焊條 這類焊條是指專用作焊補或焊接鑄鐵用的焊條。

（７）鎳及鎳合金焊條 這類焊條用于鎳及鎳合金的焊接、焊補或堆焊。某些焊條也可用于鑄鐵焊補、異種金屬的焊接。

（８）銅及銅合金焊條 這類焊條用于銅及銅合金的焊接、焊補或堆焊。某些焊條也可用于鑄鐵焊補、異種金屬的焊接。

（９）鋁及鋁合金焊條 這類焊條用于鋁及鋁合金的焊接、焊補或堆焊。２．按焊條藥皮熔化后的熔渣特性分

（ｌ）酸性焊條 其熔渣成分主要是酸性氧化物（ＳiＯ

2、ＴiＯ

2、Ｆe2O3）及其它在焊接時易放出氧的物質，藥皮里的造氣劑為有機物。

此類焊條藥皮里有各種氧化物，具有較強的氧化性，促使合金元素氧化；同時電弧氣氛中的氧電離后形成負離子與氫離子有很大的親和力，生成氫氧根離子（ＯＨ）從而防止氫離子溶入液態金屬里，所以這類焊條對鐵銹不敏感，焊縫很少產生由氫引起的氣孔。酸性熔渣的脫氧不完全，同時不能有效地清除焊縫中的硫、磷等雜質，故焊縫金屬的力學性能較低，一般用于焊接低碳鋼和不太重要的鋼結構中。

（２）堿性焊條 其熔渣的成分主要是堿性氧化物（如大理石、螢石等），并含有較多的鐵合金作為脫氧劑和合金劑，焊接時大理石（CaCO3分解產生的CO2作為保護氣體。由于焊條的脫氧性能好，合金元素燒損少，焊縫金屬合金化效果較好。由于電弧中含氧量低，如遇焊件或焊條存在鐵銹和水分時，容易出現氫氣孔。在藥應中加人一定量的螢石（CaＦ2），在焊接過程中與氫化合生成氟化氫（ＨＦ），具有去氫作用。但是螢石不利于電弧的穩定，必須采用直流反極性進行焊接。若在藥皮中加入穩定電弧的組成物碳酸鉀等，便可使用交流電源。

堿性熔渣的脫氧較完全，又能有效地消除焊縫金屬中的氫和氧，合金元素燒損少，所以焊縫金屬的力學性能和抗裂性均較好，可用于合金鋼和重要碳鋼結構的焊接。

三、焊條型號的統制方法

１．按國家標準規定碳鋼焊條型號的編制方法

（１）字母“Ｅ”表示焊條。

（２）前兩位數字表示熔敷金屬抗拉強度的最小值，單位為；×10MPa。

（３）第三位數字表示焊條的焊接位置，“０”及“１”表示焊條適用于全位置焊接（平、立、橫、仰焊），“２”表示焊條適用于平焊及平角焊，“４”表示焊條適用于向下立焊。

（４）第三位和第四位數字組合時表示焊接電流種類及藥皮類型，見P91頁表５—２。２．按國家標準規定低合金鋼焊條型號的編制方法 低合金鋼焊條型號Ｅ××××的編制方法與碳鋼焊條相同。但焊條型號后面有短劃“—”與前面數字分開，后綴字母為熔敷金屬的化學成分分類代號，其中Ａ表示碳—鉬鋼焊條；B表示鉻—鉬 鋼焊條；C表示鎳—鋼焊條；ＮＭ表示鎳—鉬鋼焊條；D表示錳—鉬鋼鋼焊條；Ｇ、Ｍ或Ｗ表示其它低合金鋼焊條，字母后的數字表示同一等級焊條中的編號。如還有附加化學成分時，附加化學成分直接用元素符號表示，并以短劃“—”與前面后綴 字母分開。

３．按國家標準規定不銹鋼焊條型號的編制方法

（1）字母“Ｅ”示焊條。

（２）熔敷金屬合碳量用℃”后的一位或二位數字表示，具體含意為：“00”表示合碳量不大于0.4％；“０”表示合碳量不大于0.10％；“1”表示含碳量不大于0.15％；“２”表示含碳量不大于0.20％；“３”表示合碳量不大于0.45％。

（３）熔敷金屬合鉻量近似值的百分之幾表示，并以短劃“一”與表示含碳量的數字分開。

（４）熔敷金屬合鎳量以近似值的百分之幾表示，并以短劃“一”與表示含鉻量的數字分開。

（５）若熔敷金屬中含有其它重要合金元素，當元素平均含量低于1.5％時，型號中只標明元素符號，而不標注具體含量；當元素平均含量等于或大于1.5％、2.5％、3.5％?、·。時，一般在元素符號后面相應標注２、３、４．?··等數字。

（６）焊條藥皮類型及焊接電流種類皮焊條型號后面附加如下代號表示：后綴1５表示焊條為堿性藥皮，適用于直流反接焊接；后綴１６表示焊條為堿性或其它類型藥皮，適用于交流或直流反接焊接。

第三節：焊條的選用及制造過程

一、焊條的選用

焊條的種類很多，各有其應用范圍，使用是否恰當對焊接質量、勞動生產率及產品成本都有很大影響。通常應根據組成焊接結構鋼材的化學成分、力學性能、焊接性、工作環境（有無腐蝕介質，高溫或是低溫）等要求、焊接結構的形狀（剛性大?。⑹芰η闆r和焊接設備（是否有直流電焊機）等方面，進行綜合考慮，以決定選用哪種焊條。

在選用焊條時應注意下列原則：

１．考慮焊件的力學性能、化學成分

（1）低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼可按其強度等級來選用相應強度的焊條，唯在焊接結構剛性大，受力情況復雜時，應選用比鋼材強度低一級的焊條。這樣，焊后可保證焊縫既有一定的強度，又能得到滿意的塑性，以避免因結構剛性過大而使焊縫撕裂。但遇到焊后要進行回火處理的焊件，則應防止焊縫強度過低和焊縫中應有的合金元素達不到要求。

（２）在焊條的強度確定后再決定選用酸性還是堿性焊條時，主要取決于焊接結構具體形狀的復雜性，鋼材厚度的大?。磩傂源笮。?，焊件載荷的情況（靜載還是動載和鋼材的抗裂性及得到直流電源的難易等。一般來說，對于塑性、沖擊韌性和抗裂性能要求較高，低溫條件下工作的焊縫都應選用堿性焊條。當受某種條件限制而無法清理低碳鋼焊件坡口處的鐵銹、油污和氧化皮等贓物時，應選用對鐵銹、油污和氧化皮敏感性小，抗氣孔性能較強的酸性焊條。

異種鋼的焊接如低碳鋼與低合金鋼、不同強度等級的低合金鋼焊接，一般選用與較低強度等級鋼材相匹配的焊條。

２．考慮焊件的工作條件及使用性能

（1）對于工作環境有特定要求的焊件，應選用相應的焊條、如低溫鋼焊條，水下焊條等。

（２）對珠光體耐熱鋼，一般選用與鋼材化學成分相似的焊條或根據焊件的工作溫度來選取。

３．考慮簡化工藝、提高生產率、降低成本

（1）薄板焊接或點焊宜采用“E4313”,焊件不易燒穿且易引弧。

（２）在滿足焊件使用性能和焊條操作性能的前提下，應選用規格大、效率高的焊條。

（３）在使用性能基本相同時，應盡量選擇價格較低的焊條，降低焊接生產的成本。

焊條除根據上述原則選用外，有時為了保證焊件的質量還需通過試驗來最后確定。為了保證焊工的身體健康，在允許的情況下應盡量多采用酸性焊條。

二、焊條的檢驗

１．焊接檢驗 通過焊接來檢驗焊條質量好壞。質量好的焊條，施焊時電弧燃燒極為穩定，焊芯和藥皮熔化均勻，飛濺很少，焊縫成形好，脫渣容易。

２．藥皮強度檢驗 將焊條平舉ｌm高，自由落到光滑的厚鋼板上，如藥皮無脫落現象，即證明藥皮強度合乎質量要求。

３．外表檢驗

藥皮表面應光滑細膩，無氣孔和機械損傷，藥皮不偏心，焊芯無銹蝕現象。

４．理化檢驗

當焊接重要焊件時，應對焊縫金屬進行化學分析和力學性能復驗，以檢驗焊條質量。

５．鑒別焊條變質的方法

（１）將焊條數根放在手掌內互相滾擊，如發出清脆的金屬聲，即為干燥的焊條；如有低沉的沙沙聲，則為受潮的焊條。

（２）將焊條在焊接回路中短路數秒，如藥皮表面出現顆粒狀斑點，則為受潮焊條。

（３）受潮焊條的焊芯上常有銹痕。

0（４）對于厚藥皮焊條，緩慢彎曲至 120，如有大塊涂料脫落或涂料表面毫

0無裂紋，都為受潮焊條。干燥焊條在輕彎后，有小的脆裂聲，繼續彎至120，在藥皮受張力的一面有小裂口出現。

（５）焊接時如藥皮成塊脫落或產生多量水汽而有爆裂現象，說明是受潮的焊條。

受潮的焊條，若藥皮脫落，應予報廢．雖受潮但并不嚴重?？梢源稍锖笤儆谩Ｒ话愫笚l的焊芯有輕微銹點，焊接時基本也能保證質量，但對于重要工程用的低氫型焊條，生銹后則不能使用。

三、焊條的制運過程

焊條的制造工藝包括以下幾個過程：。

１．焊芯的準備：除銹、拔絲、切斷等。

２．藥應組成物的制備、配料和拌粉、軋粉（粉碎各種礦石和鐵合金）、水玻璃的熔煉、按配方要求配料拌勻。

３．壓涂。

４．烘焙及包裝。

第六章 焊接冶金基礎

鋼材的熔焊，一般都要經歷如下過程：加熱一熔化一冶金反應一結晶一固態相變—形成接頭。可見熔化焊時所經歷的過程是很復雜的。

熔焊時，在熔化金屬、熔渣、氣相之間進行一系列化學冶金反應，如金屬的氧化、還原、脫硫等，這些冶金反應將直接影響焊縫金屬的化學成分、組織和性能，因此控制冶金過程是提高焊接質量的重要措施之一。而且，焊接條件是快速連續冷卻，使焊縫金屬的結晶和相變具有各自的特點，并且有可能在這些過程中產生偏析、夾雜、氣孔及裂縫等缺陷。因此控制和調整焊縫金屬的結晶和相變過程是保證焊接質量的又一關鍵。

第一節： 焊接化學冶金過程

焊接化學冶金是在焊接過程中通過冶金處理的方法，消除焊縫金屬中的有害雜質，增加焊縫金屬中某些有益的合金元素，從而保證焊縫金屬的各種性能。

一、焊接化學冶金過程的特點

１．溫度高及溫度梯度大

焊接電弧的溫度很高，一般可達到6000～8000℃，使使金屬劇烈蒸發，電弧周圍的氣體CO2、N2、O2等大量分解。

分解后的氣體原子或離子很容易溶解在液態金屬中，隨著溫度下降溶解度也降低，如果來不及析出，易造成氣孔。

熔池溫差大，熔池的平均溫度在2000℃以上，并被周圍的冷卻金屬所包圍，溫度梯度大，兩者溫差相當大。因此，使焊件產生內應力并引起變形，嚴重者還產生裂紋。

２．熔池體積小，熔池存在時間短

焊接熔池的體積極小，手工電弧焊時熔池的質量通常是0.6～16g。同時,加熱及冷卻速度很快，由局部金屬開始熔化形成熔池，到結晶完了的全部過程一般只有幾秒鐘的時間，而溫度又在急劇變化，因此整個冶金反應常常達不到平衡。在很小的金屬體積內化學成分就有較大的不均勻性，形成偏析。

３．熔池金屬不斷更新

在焊接時，由于熔池中參加反應的物質經常改變，不斷有新的鐵水及熔渣加入到熔池中參加反應，增加了焊接冶金的復雜性。

４．皮應接觸面大、攪拌激烈

焊接時，熔化金屬是以滴狀從焊條端部過渡到熔池的，因此熔滴與氣體及溶渣的接觸面就大大超過了一般煉鋼的情況。接觸面大可以加速反應進行，但同時氣體侵入液體金屬中的機會也增多了，使焊縫金屬易產生氧化、氮化及氣孔。此外熔池攪拌激烈有助于加快反應速度，也有助于熔池中氣體的逸出。

二、氣體與金屬的作用

在焊接過程中，熔池周圍充滿著各種氣體，這些氣體主要來自以下幾個方面：焊條藥皮或焊劑中造氣劑產生的氣體；來自周圍的空氣；焊芯、焊絲和母材在冶煉時殘留的氣體；焊條藥皮或焊劑未烘干在高溫下分解成的氣體；母材表面未清理干凈的鐵銹、水分、油、漆等，在電弧作用下分解出的氣體。這些氣體都不斷地與熔他金屬發生作用，有些還進入到焊縫金屬中去，其主要成分為ＣＯ、ＣＯ

2、Ｈ

2、Ｏ

2、Ｎ

2、Ｈ2Ｏ及少量的金屬與熔渣的蒸氣，氣體中以Ｏ

2、Ｎ

2、H2。對焊縫的質量影響最大。

１．氧與焊縫金屬的作用

焊接區的氧氣主要來自電弧中氧化住氣體（ＣＯ

2、Ｏ

2、Ｈ2Ｏ等）、藥皮中的高價氧化物和焊件表面的鐵銹、水分等的分解產物。氧在電弧高溫作用下分解為原子，原子狀態的氧比分子狀態的氧更活潑，能使鐵和其它元素氧化。其中ＦeO能溶解于液體金屬，由于有ＦeO存在，還使其它元素進一步氧化。

由于氧化的結果，使焊縫中有益元素大量燒損，氧化的產物一般上浮到熔渣中去，有時也會以夾雜形式存在于焊縫中。焊縫金屬中的含氧量增加，使它的強度極限、屈服點、塑性和沖擊韌性降低，尤以沖擊韌性降低更為明顯。此外，還使焊縫金屬的抗腐蝕性能降低，加熱時有晶粒長大趨勢，冷脆的傾向增加。

氧與碳、氫反應，生成不溶于金后的氣體ＣＯ和Ｈ2Ｏ，若這種反應是在結晶溫度時進行的，那么，由于熔池已開始凝固CＯ和Ｈ2Ｏ不能順利逸出，便形成氣孔。

由于氧有這些危害，所以雕對必須脫氧。手工電弧焊焊縫中氧的含量除與焊條的成分有關以外，還和焊接電流、電弧長短有關。電流越大，熔滴越細，則增大了熔滴與氧的接觸面積；電弧越長，使熔滴過渡的路程越長，從而增加了熔滴與氧的接觸機會與時間，結果都使焊縫金屬的含氧量增加。

２、氫與焊縫金屬的作用

焊接區的氫主要來自受潮的藥皮或焊劑中的水分、焊條藥皮中的有機物，焊件表面的鐵銹、油脂及油漆等。通常情況下，氫不和金屬化合，但是它能夠溶解于Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍ。等金屬，氫在鐵中的溶解度與溫度和鐵的同素異構體有關。還與氫的壓力有關。氫在鐵中的溶解，只能以原子狀態或離子狀態溶入金屬。溫度越高，氫溶解在金屬中的數量也越多。而在相變時氣體的溶解度發生突變。焊接時的冷卻速度很快，容易造成過飽和的氫殘留在焊縫金屬中，當焊縫金屬。的結晶速度大于它的逸出速度時，就形成氣孔。

氫是還原性氣體，它在電弧氣氛中有助于減少金屬的氧化，但是，在大多數情況下，這種好作用不僅完全被抵消，而且還產生許多有害的作用，如引起氫脆性、白點。硬度升高，使鋼的塑性嚴重下降，嚴重時將引起裂紋。

3、氮與焊縫金屬的作用

焊接區中的氮主要來自空氣，它在高溫時溶入熔池，并能繼續溶解在凝固的焊縫金屬中。氮隨著溫度下降，溶解度降低，析出的氮與鐵形成化合物，以針狀夾雜形式存在于焊縫金屬中。氮的含量較高時，對焊縫金屬的力學性能有較大的影響，如硬度和強度提高，塑性降低。此外，氮也是形成氣孔的原因之一。由于氮主要來源于空氣，故電弧越長，氮侵入熔池也越多；熔池保護差，氮侵入也越多。目前使用的氣體保護電弧焊，埋弧自動焊或常用的手工電弧焊，保護情況都比較好，因此能顯著地降低焊縫中的含氮量。

三、焊接熔渣的酸、堿性 焊接過程中，焊條藥皮或焊劑熔化后經過一系列化學變化，形成的覆蓋于焊縫表面的非金屬物質，稱為熔渣。鋼焊條熔渣主要由氧化物組成，這些氧化物有的是金屬氧化物，有的是非金屬氧化物。如果按優學性質來分，可分為堿性氧化物（CaＯ、MgＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯ等）、酸性氧化物（ＳiＯ

2、ＴiＯ

2、Ｐ2O5等）和兩性氧化物《Ａl2O3、Ｆe2O3、Cｒ2O3、MnO等》。熔渣中除氧化物外，還有氟化物（ＣａＦ

2、ＮａＦ、ＫＦ等）和氯化物（ＫＣＩ、ＮａＣＩ等）及少量的硫化物、碳化物。

堿性氧化物多時，熔渣表現為堿性，反之，熔灣的酸性氧化物多時表現為酸性。

化學性質呈酸性的熔渣稱為酸性渣?；瘜W性質呈堿性的焊渣稱堿性渣。Ｅ4320焊條的焊接熔渣由ＦｅＯ、ＳiＯ

2、ＭｎＯ構成，是以酸性氧化物為主的；Ｅ4303焊條的熔渣由ＴiＯ

2、ＳiＯ

2、CaＯ構成，也以酸性氧化物為主，所以稱為酸性焊條。Ｅ5015焊條的熔渣由CaＯ、ＣａＦ。構成，是以堿性物為主，稱為堿性焊條。

四、焊縫全屬的脫氧

焊縫金屬的含氧量增多，將使焊縫金屬的強度、硬度、塑性、韌性及抗腐蝕性能均降低，而且使飛濺、氣孔和冷、熱脆性傾向增大。因此，為了保證焊縫金屬的力學性能，必須在熔池結晶前進行脫氧（對低碳鋼和低合金鋼來說危害性最大的主要是Ｏ2），使焊縫金屬中氧化夾雜物減少到最低限度。

焊縫金屬的脫氧主要有二個途徑：脫氧劑脫氧（根據脫氧的時間可分為先期脫氧、沉淀脫氧）及擴散脫氧。

選擇脫氧劑的原則是：脫氧劑在焊接溫度下對氧的親和力應比被焊金屬對氧的親和力大。元素對氧的親和力大小順序為；Ａl、Ｔｉ、Ｃ、Ｓi、Ｍｎ、Ｆｅ。在實際生產中常用它們的鐵合金或金屬粉，如錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁粉等作為脫氧劑。元素對氧的親和力越大，脫氧能力超強；脫氧后的產物應不溶于金屬而容易被排除入渣固定；脫氧后的產物熔點應較低，密度應比金屬小，易從熔池中上浮入渣。

根據酸性焊條和堿性焊條的藥皮類型不同，它們用的脫氧途徑及脫氧劑選用的元素也有所區別，現分別討論如下：

ｌ．酸性焊條（以 Ｅ4303為例）

1）先期脫氧 焊接開始后，在焊條藥皮加熱過程中，藥皮中的碳酸鹽（CaCO3、MgCO3）等，受熱分解放出CO2，這時藥皮內標鐵中的錳和CO2反應，氧化物轉入渣中固定。

這樣就盡可能早期把氧去除，以免與熔化金屬發生作用后使金屬氧化，這種脫氧方式稱為“先期脫氧”。它主要發生在焊條端部反應區，脫氧過程和脫氧產物一般不和熔滴金屬發生直接關系。

ＭｎＯ是堿性氧化物。Ｅ4303熔渣中酸性氧化物ＳiＯ2和ＴiＯ2很多，約占一半以上．酸性氧化物與堿性氧化物可以生成穩定的復合硅酸鹽或鈦酸鹽而進入熔渣，因此上述反應容易向右進行，也就是說脫氧效果好。

（２）沉淀脫氧 沉淀脫氧（又稱熔池脫氧），是利用熔池中的合金元素進行脫氧，并使脫氧后的產物不溶于熔池面排入熔渣，脫氧對象主要是溶解于熔池的ＦｅＯ。在Ｅ4303焊條藥皮中用Ｍｎ脫氧效果很好。Ｓi和Ｔi對氧的親和力比Ｍｎ和氧的親和力大得多，按理脫氧作用比Ｍｎ強，那么為什么Ｅ4303焊條中，不用 Ｓi和Ｔi而必須用Ｍｎ來脫氧呢？這是由于Ｅ4303焊條的熔渣中含有大量的ＳiＯ2和ＴiＯ2，而用Ｓi及Ｔｉ脫氧后的生成物也是ＳiＯ2和ＴiＯ2。均系酸性氧化物，這些生成物無法與熔渣中存在的大量酸性氧化物結合成穩定的復合化合物而進入熔渣。因此脫氧反應難以向右進行而無法脫氧。ＭｎＯ系堿性氧化物，因此很容易與酸性氧化物（ＳiＯ2和ＴiＯ2）結合成復合物（ＭｎＯ·ＳiＯ2ＭｎＯ·ＴiＯ2）而進入熔渣，所以反應不斷向右進行有利于脫氧。

鋁的脫氧是依靠鋁與氧的強烈反應和所生成的Ａ方ｈ不溶于鐵水的性質。但Ａｌ。Ｏ。不易上

浮，易形成夾渣，另外在先期脫氧時由于鋁對其的親和力大，因而抑制了碳和其它合金元素的

脫氧作用’，從而使脫氧作用延遲到熔池中進行。導致熔池結晶期產生ｃｏ而形成氣孔．同時鋁 的脫氧是放熱反應，會弓！起氣體突然膨脹，使飛濺傾向增大，所以在這類焊條中不宜采用。

（３）擴散脫氧ＦｅＯ既可溶解于Ｆｅ中，也可從熔池擴散到熔渣。當熔池中ＦｅＯ不斷擴散到

熔渣，使館池的含氧量降低，這種方法稱為擴散脫氧。由于ＦｅＯ系堿性氧化物，在Ｅ４３０３焊條 的熔渣中有大量ａ 和萬。（酸性氧化物），因此可結合成穩定的復合化合物，降低熔渣中自

由ＦｅＯ的含量。

ＦｅＯ－Ｉ．ＳＩＯ。一ＦｅＯ·Ｓｎｙ

ＦｅＯ＋ＴＩＯＺ一刊Ｏ·ＤＯＺ

這更有利于熔池中ＦｅＯ不斷向熔渣中擴散，但焊接過程的冶金時間很短，而擴散脫氧是

一個擴散過程，需要較長時間，所以擴散脫氧效果是有限的。但熔池的攪拌作用有利于擴散脫

氧。

２．堿性焊條（以Ｅ５０１５為例）

（１）先期脫氧Ｅ５０１５焊條藥皮中含有大量的大理石，在加熱時放出ＣＯ。氣體：

ＣａＣ ０３一＊＊ｏ十＊＊。，藥皮中主要依靠硅鐵和鈦鐵來脫氧，脫氧反應是：

ＺＣＯ。－Ｉ．Ｓｉ＝＄Ｏ２＋２ＣＯ

ＺＣＯＺ＋Ｔｉ＝ＴＩＯＺ＋ＺＣＯ

ＳＩＯ。和ｈ。是酸性氧化物，Ｅ５０１５焊條熔渣堿性氧化物多，占熔渣的三分之二以上指渣 的堿度很大，這樣脫氧產物的酸性ＳＩＯ。和Ｔ’ｏ。很容易和熔渣中破性氧化物結合，生成復合化

合物。

ＳＩＯ。＋ＣａＯ—ｉｃ·ＳＩＯ。

ｎ０２十Ｃａ ０一ＣａＯ·ＤｏＺ

如果Ｅ５０１５焊條采用錳鐵作脫氧劑，則脫氧產物ＭｎＱ是堿性的，由于Ｅ５０１５ ＄度大，堿性

氧化物已很多，ＭｎＯ不易形成穩定的渣，甩Ｍｉｌ脫氧反應不易進行，故不利脫氧。因此錳鐵在

Ｅ５０１５焊條中只起滲合金作用。

（２）沉淀脫氧

Ｅａｐｌｓ焊條藥皮中用’Ｔｉ石對熔池中的ＦｅＱ脫氧效果好，脫氧反應是：

ＺＦｅＱ十歲至當ｈ。＋２Ｆｅ

ＺＦｅＯ＋Ｓｔ＝ＳＩＯＺ ＋ ＺＦｅ、。

脫氧后的產物入渣固定。－—“

ｎｏ。＋ｃａｏ＝ｃａｏ·ＴＩＯｉ

ＳＩＯＺ－ｆ－ＣＳＯ＝ＣＳＯ·ＳＩＯＺ

堿性焊條中為提高脫氧能力，有時采用鋁鐵（ＡＩ—Ｆｅ）來脫氧，鋁鐵雖有造成夾渣、氣孔和產生飛濺的缺點，但鋁在某種條件下可與氮結合和生成氨化鋁（ＡＩＮＩ，因而能減少氨對產生氣

孔和焊縫時效性能的影響。因此有即價部播域與其它合金配合作為聯合稅氛中的一個組

元。對．ｌ和Ｔｉ（設只是在先抽說級時起作用，因而堿性焊條在沉淀（熔池礎速

要是用

ＳＩｔ—。－ｔ”·。，’、：。

護散脫氧在我住焊條中基本上不存在產目是因為在堿性熔灣中存在著大量的強磁性的

ＯＯ，而熔池中的ＦｅＯ也是堿性氧化物，因此擴散脫氧難以進行。、，。

。Ｈ．．－－－－ｕｕＲｆ——－，，· “流是來中的有害雜質之

一、在鋼材和焊芯中都要加以限議，但在焊條藥應中某些物質常含

有硫Ｊ如錢白粉在未經處理前含冤量豬達０·１４％以上，因此需經高溫焙燒使含流量降至Ｍ

氏０５％，才能滿足焊條生產的要來．

二、－。、。，；

硫在低碳鋼中主要以ＦｅＳ和ＭｎＳ形式存在．＿ＦｅＳ可無限地溶解于派李鐵中．面溶于固態 鐵卻很少，只有。０１５％～０．０２０％，因此熔池凝固時ＦｅＳ即析去。并扣。～ｒ－ＭＦｅＯ及

（Ｙａ并已Ｑ鄉等形成低倍點共晶（其熔點見表手一１￥，在焊縫結晶過程中橋集于晶界上呈液態

薄腐日問后

經冷卻時所造成的內應力接用下容易引起晶界處辦四Ｈ留了一技裂紋。

了心內在液態決書籍慶家汲坷歷以容易排 除人渣，即使不能帶走而留在焊縫中，也由于

ＭｎＳ ＃點高（１６２０Ｃ）并呈球狀分布于焊縫中，因而不易開裂。

１．脫硫方法

在焊接過程中脫硫的主要辦法有元素脫硫和蔣渣脫硫?！?，（ｌ”）元素脫現＿于種常見元素與流的親和力大小排列如下。，玉蘭ｂ＜Ｍｌｌ Ｍ＜ ｈｔ川《弱一強）。ｌ’。、－－。二一—、；－。這些元素中川、Ｃａ、師的脫硫能力較強，但因極易氧化，故一般不采用。在焊接中最常用的是

Ｍｎ。其反應式為～。－。

一、、，一

ｒｅｓ十ｍ一ｎ十ｔｒｌｓ．、。

（２）熔渣脫硫ＭｎＯ脫硫反應式為：。＊．。

ＦｅＳ＋ＭｎＯ＝ＭｎＳ＋Ｆｅｄ”，從反應式可知，當焊縫和蔣渣中，’～１無防ｏ或ｅＯ減少時，反應易向右進行，脫硫作用加

強，這說明脫硫反應和脫氧同時進行，如果有足夠的Ｍ）Ｌ，則按下列公式反應：

“。，“－—－?！薄?。，Ｍｍｘｘ斗Ｆｓ—訓ｈｏ＋Ｆ可、：；－。Ｚ即Ｍ的增加場政少Ｆｅｎ，又增伽了。ｗｏ從以脫ｍ但因焊接冶金時間短，ＭｉｌＯ脫硫反應

不可能進行充分。，－。－ｈＱ脫硫反應式為。－“－。－，、、；，、－＿

．、。ｉＦｅＳ＋Ｃａｏ。Ｆ６ｏｐｅＣ８ｂ，；，ＭＭ——－

ｃａ比ａ對硫的親和力強權明Ｋ談員全不溶于金屬，所以ａｏｗｉ硫效果好，要增加ｓｏ 的脫硫能力，同樣要增加ＯＯ或減少對ｅｏｄＢＷＭ以，ｇＡ＄時也必須同時脫氧。

Ｃａｒ。脫硫，一方面是氟與硫化合成揮發性的氟硫化合物（ＳＦ），另一方面Ｃａｘ。與Ｓｉｃ，作用

可增加 ｃａｏ，有利于脫硫。

一、。。－，－

。”。Ｓｇｎ＋ＺＣａｎ＝ＺＣｈｏ－ｆ－ＳＩＦ’

２．酸性焊條和磁性焊條的脫硫一。－－“—、一、－－”“－

－（ｌ）酸性焊條則Ｅ４３０３為榜）．Ｅ４紉；焊條科熔渣否有大量物酶住出他物ｓ顧及Ｔｔｏ。／容

易和破性氧化物ＭｎＯ及ｈＱ結合成復合化合物ｉ，同時忑組演在的藥應中不加入螢石，因此在

Ｅ４３０３焊條藥皮中加入大量錳鐵，以促進脫硫。此外在Ｅ４３０３焊條藥皮中提高大理石的含量幾

乎對脫硫沒有影響，其原因是創紛走焊條的熔渣堿度很小石同防性氧化物的數量浪大，增加一

點ＣａＯ并不能發揮ＯＯ脫硫的作用?！薄?。，‘”、。、＼”‘。、－”－”～

（２）堿性焊條（以Ｅ５０１５為例）Ｅ５０１５焊條藥皮中含有大量大理石沉零志秘俟合金，脫

氧能力強，熔渣中有大量的磁性氧信物，這就使及ｈＨ的脫硫效

樂雖然藥皮中標鐵

含量少，元素脫硫作用不大，但總的來浦ＢＳ（１５焊條的脫硫能力強多由于焊接冶金時間短、脫

硫反應來不及達到完全，加上其他條件的限制，因此焊接冶金的脫硫總Ｒ煉鋼冶金訂的脫硫效

果差，所以必須嚴格控制焊接材料（包括排芯及藥皮）中的含硫量。－ｉ”－】”－

一大、焊經全用的脫困一——”—”－””一

成以鐵的磷化物（ＦｅＰ、Ｆｅ。Ｐ）形式存在于鋼龍它能與鐵形成保館點并晶，記界一易引

起熱裂。更嚴重的是，這些低熔點共晶測驗了晶粒問的結合力，使鋼在常溫藥保溫時變脆（即冷

脆性），造成冷裂，故磷在抱中是有害的雜質涸此，在低碳鋼和低合路林閣冰者＠量一般限

制在０。ｃｄｓ％以下。合金焊縫限制在＿０－０３５％以下。，‘；－’－“．

脫用的過程有兩個階段：、”—－”－——：，’－’”?！?/p>

１．將Ｐ氧化成ＰＺＯＳ”、。－

２＊ｅ３Ｐ十ＳＦｅｏ＝Ｐ２０５十１１Ｆｅ”

ＺＦｅＺＰ＋５；Ｆ６Ｏ＝ｗＡｎ＋ｇＡ

一、、２：－１’：３，’－“

上述反應是放熱反應，高溫時反應不易向右進行。這些反應雖然可以脫去一些磷，但遠遠

不夠，還需要使Ｐ。Ｏ。變成穩定的復合化合物而進入熔渣，以促進反應加速向右進行。因此需要

第二階度。、。，、～·“。、一、、。一，２．利用堿性氧化物與Ｐ。Ｏ。復合成穩定的磷酸鹽，”。。，、堿性氧化物與Ｐ。Ｏ。結合的能力依次如下下

Ｉｃ＞ＭｇＯ＞ＭｎＯ＞ＦｅＯ＞＾１２ｏｓ＞成城（強 弱）。

ＣａＯ效果最好，因此常用ＣａＯ脫磷。

?！常茫幔希龋校冢希?；－；－ｘ＊ＰＩＯＳ·、。－１、－。－

．４ｏＧ＋ｐ刃Ｓ－一年ｐ。Ｑ”?！薄?，—“”“

從上述討論中可知，渣中如同時有足夠的自由Ｆ６Ｏ和自由ｃａｏ（在渣中未形成穩定復合化

合物的ＦｅＯ或）測脫田效果好。但具體在堿性焊條或震住焊條中，要同時具有上述兩個條

件是困難的。－，、、’。－’。。’”“

堿性焊條熔渣中含有自由ｃａｏ較多，但堿性焊條脫氧性能強，因此不能同時有較多的自

由 ＦｅＯ，如一定要增加 ＦｅＯ，勢必引起焊

月中含氧量上升，以致降低焊縫性能。此外要求熔

渣中ＦｅＯ含量高，這又和脫氧要求相矛盾。因為脫硫們對要

氧?！薄?/p>

酸性焊條中含自由ＣａＱ極少。因此脫磷效果狡堿性焊條更差。由于俄稅較難，所以 般是．

以嚴格控制原材料中的含磷量為主／ 卜，’。－－”，－‘－。

七、焊紀全屬的江合全．二”一

焊接過程中，熔池金屬中的合金元素會由于氧化和蒸發等造成燒損，因而降低了焊縫金屬的合金成分和力學性能。為了使焊縫金屬的成分、組織和性能符合預定的要求，就必須根據合

金元素可能損失的情況，向熔池中添加一些合公元素。這種方法稱為焊縫金屬的滲合金。滲合

金不但可以獲得成分、組織和力學性能與母材相同或相近的焊縫金屬，還可以向焊縫金屬中滲

入母材不含或少含的合金元素，造成化學成分組織動性能與母林完全不同的焊縫金夙似滿

足焊作對焊縫金周的特殊要求ｇ例如果堆焊的方法來提高焊件表面耐磨、耐熱、耐蝕等性能，就．

是通過滲合金來達到會ｈ－“‘卜’“”?！?/p>

手工電弧焊時，向焊縫中滲合金的方式有兩種：一種是通過焊蘇（即利尼會金用爆芯）過

渡；一種是通過焊條藥虔（即將合金成分構在藥發里）過渡。也有為是這兩種方式同時兼有。

通過＃ｉＫ；滲合金時ｉ焊芯中的合黨元素含量應高于母材一擔要婊揚和拉成這樣成分的焊 芯，在生產上有一定的困難。采用合金用焊芯，外面再涂以堿性焰渣前保護勞皮、滲合金的效果

與可??！?/p>

３一。－。一 卜

?’一～。

通過藥應修合金多在焊條藥皮一書的人各種快金魚粉末和合素，然后在講接時一四寶

些元素過渡到焊縫金屬中去，這種方法在生產上應用得較廣泛。通常是采用在低磁好（Ｈ０８、Ｈ０８Ａ）焊條藥皮中加入合金劑，從而達到滲合金的目的。通過藥皮滲合金，一般均采甩氧化性

極低的磁性熔渣，以減

公元素的燒損。有時也采用氧化性和一山好自ｂ彭鈣型館渣．／

焊條藥皮常用的合金劑有：各鐵府鐵；鋁鐵、鋅鐵。鈦鐵。因鐵等。－ －．為了說明合至鮭過情況請用過渡系數（厚接材料成的合金無親過證委Ｕ導

居中的數量

與其原始含量的有）來表達：，‘”。”－’””－”－”

ｔ、Ｇ。，、”。、·——一

—－Ｄ一？（％）－－““—～（６—２）

“““－１—－１’。Ｃ，－”、～

式中０一合會元素過渡系數（％）～－－－——Ｓ。

＊一焊縫金屬中黜金兀素的含量｝；二一。ｌ。?！?/p>

ｃ．——該元素在焊條中原始總含量、／，、。＿。。、，—－。；、。－，影響合金元素過渡系數，的因素很多，其中主要因素有焊接洪法控道掘度，合公元素本身

對氧的親和力。欽和氧的親和力量大，最活潑展易燒損，故其過渡系數最七房錯一目等對氧 的親和力服，所以它們改過渡系數就高，滲用經金覦數量也多。為了提琴躺金元素的

過渡量，可在焊條藥皮中加進比該合金元素具有更強脫氧能力的脫氧劑。

此外，為提高合金元素的過渡量，在制造焊條時，要使過渡金屬的原料有較大的顆粒，以減

少它與氧的洲面積，從而減少過渡時的燒損，并在焊接時采取短弧焊接，以減少空氣中氧的

侵入；同時·因縮短了館滴過渡的路程，從而減燈熔滴過潭時與氧的接觸時間，觸都有利于

提高合金元素的過勇量。－。，?。卜一”“

這里還須說明。，一般在焊條藥應中的合金劑和脫氧劑，兩者常無明顯的區分。即同一種合

金元素，有時既起脫氧劑作用，又同時起合金銷的作用。如Ｅ４３６各焊條藥島中的毒軟雖然主

要用作脫氧劑ｋ但也有少部分作貼金箔而論入焊縫金屬。以彌補焊絲或鋼材中錳元素的燒

損，改善焊縫金屬的力學性能。＿一，＿＿一

白—一

問ｌ 問問已習回回周同口卜ＩＭ——工：“～

。｛Ｎ、ｔ。

焊送會間從炫池中商溫的瘤體狀態辭都至呼用的 態，經歷了兩次給三過程．即從江

相轉變為目相的一次給西過召和在目相保維生壓力出二同臺異構轉變的一次結晶（約

晶）過程．同時，在焊勇的結品過程中，出現了仙橋到象，這將導致焊縫

產生．

．、焊色金回的一議的昌 氣—－／．”－．

焊巨全回由液態特在為詔市的呂廁過程碑焊縫全用前體的物的 程，稱為焊過金用 的一次結晶ｚ它出用增生風結己的一位擔律池包括“生幢ｑ陽十六月種多本過石Ｌ

熔化爆出大巨卷與紀的移夫。法池液體會同溫在若彬降低，液 態金用原子狗活動能方也＠除暗 小，原子間的吸引力在江龍田．當 達到臺日溫度時（實際溫度要比 ｇＤａＲ——．——

于申．有局部用子開始作有還見 的柳冽，恐龍足顧他仿幢小品代開宇話公．他中，且先出現品校的部位是在館合經（見白

子一ａ中爆哈的精底線）上Ｉ’這是因為在整個用池中，溫度垃商點是過她的嗤的一心．姐合約材 的首熱條件好洲是蔣池中記及最低的地方，也是最先達到百固溫度的部位．事實上，好合線上 的半熔化晶粒翩成為附近液體金屬結晶的否認勝曹熔池溫匠的不斷降低，晶校開始向著與飲

熱方向相反的一方長大。同時也向兩們較緩慢地長大（見田～勛．在品體長大的過巴中，由

于受到相鄰長大品體的阻擋忑后。品體只由向低滲中心生長從而否成平任狀結晶〔見日ｅ一

２。）．當林狀晶體不囹長大至互相接觸時，焊縫的這一陸面０用品進出結束他回６—Ｚｄ）．

ｃ、焊色油己過它一防色出田以一。

廣贗時響晰嗎指合全申化學成分 均勻公們擠時爆過質量影響很大。不僅由于化學層

分不均勻性而導致性能改變儷時也是大生過技、氣孔、夾雜物一

格的主要原因之一．

焊縫中的價析，主集有顯役傳保區域低折和層壯伯析．

】．顯微伯析”。

在一個住狀品過內部和品位之間的化學成分不均勻現象一 稱為員沒歸林．杜

沙生長”的過程；一方面

用品的地向

延長，另一方面是徑向擴展．如回６一３所示，焊色結晶時最先結 晶的結晶中心（即結晶你的全廢五純，而后結晶的部分會合企 元新和雜質路不ｄＤ香田晶的林分．即晶放的外線和仿出合會全 元黨和白質更鉤ｋ在一個技狀晶粒ｄ出合全元 布不均達東 乃叫＆內仙橋．焊技結晶過卻是無數個住狀而成同時生長的過 周，每個品位資有自己的校已動，很多相鄰的凸位都以自己的晶 稱為中心向四月和前方發展，所以相鄰品位之間的液體，結已拉 坦，含有較多的合金元素和雜質，稱為品間們擠．

影響見沒們析的主耍因三是金屬的化學成分．全局的化學成分不同，金屬開始結晶和結晶完了的區間就不相同，結晶區間超大。就越易產生

們析。一

般對于低碳鋼來說，因其結晶開始和終了的溫度區間不大，所以顯微偏析現象并不嚴重。而在

高碳鋼、合金鋼合合金元素較多，結晶區間大，顯微偏析現鄉就很嚴重，常常會因此而引起熱裂

紋等缺陷。辦高碳鋼、合金鋼等焊后必須進行擴散及細化晶粒的熱處理，以此來消除顯微偏

析現象。

２．區域偏析

熔池結晶時，由于柱狀晶體的不斷長大和推移，把雜質推向熔池中心，這樣熔池中心的雜

質含量要比其它部位高，這種現象稱為區域偏析。

由于焊縫斷面的形狀不同，使產生偏析的地點發生變化。窄焊縫時，各柱狀晶的交界在中

心，因此便有較多的雜質聚集在窄焊縫的中心（見圖６—４ａ），這時極易形成熱裂紋。當焊縫寬

時，雜質便聚集在焊縫上部（見圖６—４ｂ），這種情況對焊縫在高溫時的強度影響不大。因此可

以利用這一特點來降低焊縫生成熱裂紋的可能。例如，同樣厚度的鋼板，用多層多道焊要比用

一次深熔焊焊完，產生熱裂的傾向小得多。

３．層狀偏析

焊接熔池始終是處于氣流和熔滴金屬的脈動作用，所以無論是金屬的流動或熱量的提供

和傳遞都具有脈動的性質。同時熔池在結晶過程中要放出結晶潛熱，當結晶潛熱達到一定數值 時，熔池的結晶暫時停頓，以后隨著熔池的散熱，結晶又開始。這些都可能使晶體成長速度出現

周期性增加和減少。晶體長大速度的這種變動，伴隨著出現結晶前沿液體金屬中夾雜濃度的變

化，這樣就形成周期性的偏析現象，稱為層狀偏析。層狀偏析常集中了一些有害的元素，因而缺

陷也往往出現在偏析層中。圖６—５所示是由層狀偏析所造成的氣孔。

焊接時，由于熔池雜質的聚集，加之斷弧點的熔池攪拌不夠強烈等綜合作用的結果，因此

在焊縫收尾處有時會出現裂紋，這種火口裂紋多半是由于火口偏析所引起的。

三、焊縫全國的二次結晶

一次結晶結束后，熔池金屬就轉變為固態的焊縫。高溫的焊縫金屬冷卻到室溫時，要經過

一系列的相變過程，這種相變過程稱為焊縫金屬的二次結晶。

以低碳鋼為例，一次結晶的晶粒都是奧氏體組織，當冷卻到Ａｃ。發生ｖ－－Ｆｅ、ａＦｅ的轉

變，當溫度再降低至Ａｃ；時，余下的奧氏體分解為珠光體，所以低碳鋼焊縫在常溫下的組織，即

二次結晶后的組織為鐵素體加珠光體。在低碳鋼的平衡組織中（即非常緩慢地冷卻下來所得的

組織）珠光體含量很少，但由于焊縫的冷卻速度較大，所得珠光體含量一般都較平衡組織中的

含量大，有關冷卻速度對低碳鋼的焊縫組織及性能的影響見表６—２。從表中可以看出冷卻速度越大，珠光體含量越高。而鐵策體量越少，硬度和強度都有所提高，而塑性和韌性則有所降

低?！?/p>

四、焊接熱影響區

１．焊接熱循環曲線

在焊接熱源作用下，焊件上某點的溫度隨時間變化的過程，稱為這點的焊接熱扼要。在焊

縫兩側距焊縫遠近不同的各點，所經歷的熱循環不同。當熱再向該成靠近時，該點的溫度隨之

升高ｔＨ達到最大值，隨著熱源的離開，溫度又逐漸降低，整個過程可以用一條曲線來表示，叫熱循環曲線觀圖６—６人顯然，距焊縫越近的各點，加熱達到的最高溫度越高，越遠的各點

加熱的最高溫度越低。

焊接效循環的主要參數是加熱速念最高溫度Ｔ．、在相變溫度（Ｔ。）以上停留的時間已和

冷卻速度。

。２．“提腔熱影響區的組織和性能

焊接熱鎮環對焊縫附近的母材在組織和性能上有著較大的影響＿焊接效影響區就是指在

焊接過程中，母材因受熱的影響（但未熔化）而發生金相組織和力學性能變化的區域。焊接熱影

響區的組織和性能，基本上反映了焊接接頭的性能和質量。現以低碳鋼和不易淬火鋼（如１６Ｍｎ、１５ＭｎＶ、１５ＭｎＴｉ等）為例，討論其熱影響區的組織和

性能。根據其組織特征可分為四個小區（見圖６－７）。

＊）熔合區 熔合區是指在焊接接頭中，焊縫向熱影響區過渡的區域。它在焊

局與母

材相鄰的熔合線附近，又稱半熔化區，溫度處于鐵聯合金狀態圖中固相線和液根線之間。在靠

近母材的一側，其金屬組織是處于過熱狀態的經繽悲怫又差。在各種熔化焊的條件下、這個區 的范圍雖然很窄，甚至在顯微鏡下也很難分辨出來，但對焊接接頭的強度、塑性都有很大的影

響。熔合區往往是使焊接接頭產生裂紋或局部脆性破壞的發源地。

ｕ）過熱區 焊接熱影響區中，具有過熱組織或晶粒顯著粗大的區域。過熱區所處的溫度

范圍是在團相線以下到 １１００Ｃ左右的區間內，在這樣高的溫度下，奧氏體晶粒嚴重安大，冷卻

之后就呈現為晶粒粗大的過熱組織。在氣焊和電渣焊的條件下，在這部分組織中可出現魏氏組

織。

過熱區的塑性很低，尤其沖擊韌．性要降低

２０％～３０％。如果在焊接剛性較大的結構時，常會 在過熱區出現裂紋。過熱區的范圍寬窄與焊接方法、焊接工藝參數和母材的板厚等有關。氣焊和電渣焊 時比較寬；手工電弧焊和埋弧ｅ動焊時較窄；真空 電于束焊時，過熱區幾乎不存在。

（３）正火區 正火區的溫度范圍約在ＡＣ?！?１０００Ｃ之間。我們知道，鋼被加熱到竹以上稍高的 溫度后再冷卻，將發生重結晶。即常溫時的鐵素體和 珠光體此時全部轉變為奧氏體，然后在空氣中冷卻。使金屬內部重新結晶，而獲得均勻而細小的鐵素體 和珠光體晶粒。因此，正火區的金屬組織即獲得相當 于熱處理時的正火組織，該區也可稱為相變重結晶 區或細晶區，其力學性能可略高于母材。

（４）不完全重結晶區 該區是焊接熱影響區中處于對～Ａｃ。之間溫度范圍的區域。對于低

碳鋼和某些低合金鋼來說，焊接時當加熱溫度稍高于對，首先是珠光體轉變為奧氏體，當溫度

升高時，部分鐵素體開始逐步向莫氏體中溶解，溫度越高，鐵素體就溶解得越多，直到時時，鐵

素體則全部溶解于奧氏作之中。當冷卻時，又從奧氏體中析出細小的鐵素體，直至冷卻到Ａｃ；

時，殘余的奧氏體就轉變為共析組織——珠光體。對不完全重結晶來說，由于處于～，ｏＮ

溫度區間，故只有一部分組織發生了相交重結晶的過程，而始終未溶入奧氏體的鐵素體不發生

轉變，晶粒比較粗大。所以這個區的金屬組織是不均勻的，一部分是經過重結晶的晶粒細小的

鐵素體和珠光體，另一部分是粗大的鐵象體。由于晶粒大小不同，所以力學性能也不均勻。

以上這四個區是焊接熱影響區的主要組織特征。除此之外，如母材事先經過冷加工變形或

由于焊接應力而造成的變形，在Ａｃｌ以下，將發生再結晶過程，在金相組織上也有明顯變化。

熱影響區寬度的大小，對于間接判斷焊接接頭的質量有很大意義。除了由于組織變化而導！

起的性能差別外，還在焊接接頭中產生應力與變形。一般來說，熱影響區越窄，則焊接接頭中內

應力越大，越容易出現裂縫；熱影響區越寬，則變形較大。因此在工藝上。應在娘輦接頭中內應

力尚不足以促使產生裂縫的條件下，盡量減小熱影響區的寬度，這對整個焊接接頭的性能是有利的?！ぁ！ⅰ?/p>

由于熱影響區寬度的大小取決于焊件的最高溫度分布情況，因此，焊接工藝參數、焊件大

小和厚薄、金屬材料熱物理性質和接頭型式等，對熱影響區的寬度都有不同程度的影響。焊接

方法對熱影響區寬度的影響也很大，不同焊接方法的熱影響區寬度見表６—３。

５６—３ 焊縫中的氣ＩＬ

焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能及時逸出，而殘留下來所形成的空穴，稱為氣孔。氣孔

按其形狀可分為球形氣孔、條蟲狀氣孔、針狀氣孔、橢圓形及旋渦狀氣孔。氣孔的大小從顯微尺

寸到直徑幾個毫米都有；氣孔按其分布有單個氣孔、密集氣孔友連續氣孔等；氣孔按其產生的 部位有內部氣孔和外部氣孔；按形成氣孔的主要氣體分為氫氣孔廠氧化碳氣孔、氮氣孔等。

焊縫中存在氣孔，會削弱焊縫的有效工作截面，因此降低了焊縫的力學性能，使焊縫金屬 的塑性，特別是彎曲和沖擊韌性降低得更多。氣孔嚴重時，會使金后給構在工作時遭到破壞。

一、焊縫中氣孔的形成

氣孔的形成一般是經歷四個過程：氣體的吸收過程；氣體的析出過程；氣孔的長大過程；氣

泡的上浮過程，最后形成氣孔。

１．氣體的吸收

在焊接過程中，熔池周圍充滿著成分復雜的各種氣體，這些氣體主要來自于空氣；藥皮和

焊劑的分解及它們燃燒的產物；焊件上的鐵銹、油漆，油脂受熱后產生的氣體等。這些氣體的分

子在電流高溫作用下，很快被分解成原子狀態，并被金屬熔病所吸附，不斷地向液體熔池內部

擴散和溶解，氣體基本上以原子狀態溶解到熔池金屬中去。而且溫度越高，金屬中溶解氣體的

量越多。圖６—１＄示是壓力為一大氣壓的氫和氮在不同高顯下的鐵中的溶溶度曲線。如圖所

示，當鐵處于液體狀態時，氫和氮容易溶解到鐵中去，并且隨著溫度的升高，氫和其在鐵中的溶

解度也提高。

在焊接鋼材時，由于熔池溫度可達１７０Ｏ℃左右，熔滴的溫度會更高，因此在電弧空間如有

氫和氮存在，便會溶入鐵中，是形成氣孔的前提之一。、－

２．氣體的析出

氣體的析出是指氣體從液體金屬內析出，并形成氣泡。隨著焊接過程中熔池金屬溫度的降

低，氣體在液體金屬中的溶解度也相應減小，因而一部分氣體要析出，此時析出的氣體極易被

吸附在熔池底部成長的柱狀晶粒的表面上，產生了氣泡的 巴。

３一氣泡的長大一一。＿

由于塔地溫度的不斷降低，析出氣體不斷被凝固的晶粒所吸附ｊ氣泡內部壓力大干阻礙氣

泡長大的外界壓力，便使氣泡不斷長大。

４＠氣泡的上浮

【 矚～咄

７｛ 人

一，二、在氣泡核形成之后，又經過一個短暫的長大過程啟汽施長大到一定的尺寸時，開始脫離 結晶越?而上?。?二 一、一正

一．口一；～。－

。從上述四個過程中河分析得知在焊縫中形成氣孔的原因。＿——

（１）熔池中溶入大量的氣體是形成氣孔的先決條件之一ｄ

”。（２）當館池底部出現氣泡核并逐漸長大到一定程度，牧民得氣泡長大的外界壓力大于或等

于氣泡內壓力時，氣泡便不再長大，而其尺寸大小不足以使氣泡脫離結晶表面的吸附，無法上

浮，此時便可能形成氣孔、－，－，、二、。，＞。

（３）當氣泡長大到一定尺寸并開始上浮時，如果上浮的速度小于金屬熔池的結晶速度，那

么氣泡就可能在留在凝固的焊縫金后中成為氣孔．－。－：、“”

（４）如果在傍池金屬中出現過飽和氣體狀態的溫度過低或在焊縫結晶后期才產生氣泡，則

容易形成氣孔?！?/p>

二、影響焊經中形成氣孔的因素、Ｊ?！?。

１·不同氣體的影響一一一?！?/p>

焊縫中氣孔的形成往往是幾種氣林共同作用的結果、在某種情愿下測往往以某一種氣體

為主。焊接時，起主要影響的氣體是一氧化碳、氫和氨’．”。

（１）一氧化碳的影響 在焊接鐵碳含金時，電弧氣氛中一氧化碳的含量很多，其主要來源

于焊絲金屬、藥虔保護氣體Ｃ出二氧化碳氣體保護焊）和想她?！?，＿

．在焊接熔池中，產生一氧化碳的途徑主要有兩個，即聯技空氣中的氧直接氧化和通過冶金

反應生成。方程式如下：

：、。－Ｃ．－ａ＝＝ＣＯ，ＰｅＯ＋Ｃ＝ＣＯ＋Ｐｅ＊Ｑ。

由上反應式可知，碳被氧化的反應是吸熱反應，當溫度升高，反應向著生成一氧化碳的方

向進行。上述兩個反應在熔滴過渡過程和在想池中都能進行＿

一氧化碳不溶解在液體金屬中，而且一般一氧化碳在館

后溫度較高的時候形成，所以

大部分來得及以氣泡形式從液態金屬中進出。擔是由于熔池金屬在整個結晶過程中會出現碳

及氧化亞鐵的偏析，這樣，盡管到達結晶后期，熔他溫度已下降，面局部區域碳及氧化經鐵的濃

度增加，仍能使上述反應線激協，而生成一氧化碳。這時隨著溫度的繼續下降，金屬液體的粘

度增大了，吸熱反應又加速了想他金屬的結晶速度。因而使一氧化碳氣泡來不及這出而形成氣 孔。一氧化碳氣孔，一般沿結晶方向呈長條形，在內部呈榕圓形。

（２）氫的影響·焊接時，電弧區中氫的主要來源是藥皮或焊撥中過多的水分，焊件表面的

鐵銹、油污、水分等雜質，及鋼材冶煉時的殘留氫。

由于鐵銹是氧化鐵的水化物（通式為ｍｒｓ。ｏａ·ｅ。），也包含四氧化三鐵的水化物（ｏ。；

·Ｈ。Ｏ），在電弧焊接的條件下．這些以結晶水形式存在的水分，便產生大量的水蒸氣，并使鐵

氧化而產生氫氣：’

Ｆｅ十Ｈ。Ｏ—Ｆｅｄ＋Ｈ。－

：３Ｎｏ十ｃｏ一民。ｏ。＋ＨＺ。

ＺＦｅ刀。十烏０一３貝ｐ。十ＨＺ、一

當液態金屬具有足夠高的溫度時，這些氫便隊原子或正離子的形式溶入，擴散至熔池金屬中，這也是焊接有鐵銹金屬易產生氫氣孔較主要的原因。ＺＺ

由圖６—１所示可知，高溫時絕入始藝的氫，在熔池金屬的冷卻過程中，其溶解度急劇下

降，致使金屬液體呈氫的過飽和狀態，這時便有氫析出。析出的氫原子在運到非金屬夾雜時，便

在其表面積聚形成氣泡，劇烈地自外排出?！皵z著館館結晶的繼續治氫氣泡來不及浮出金屬表

面時，便形成氫氣孔。氫氣孔一般在表面呈反渦形，內部呈球形。＞、。

（３ｊ氮的黝向 氮主要來自空氣。氮弓Ｉ起氣孔約原西與紅樹攸，也是由于隨著拐度的降低，溶解度急劇降低的緣故。－。、、二

氮氣孔一般是在電弧區沒有得到有效的保護，受到空氣侵入時才會出現，在正常情況下很

少會形成氮氣孔＿。—。

（４）氧的影響 氧的主要來源是空氣和藥皮中高價

物的分解。適量的氧能減少氫氣孔 的生成，這是因為氧原子在高溫時能

原子結合成穩定的化合物（ＣＲＩ），而ＯＨ不溶于金屬：

ＭｎＯ＋Ｈ Ｍ＝Ｍｎ＋ＯＨ－

＊時十Ｈ７一九噸十ＯＨ”－“”。

ＳＩＯ。十Ｈ ｐｏ＝ｘｉＯ＋ＯＨ。

可見大量的氫原子被氧束縛，從而減少了產生氫氣孔的可能。－。一

氧對產生一氧化碳氣孔的影響，同前所述一。－——。

２·藥皮和焊劑的影響．ｆ、－”＿、：＿Ｌ。－，在藥皮和焊劑中螢石（ＣａＦ。）的存在可提高抗銹佳，這是因為螢石中的氫能與氫化合生成 穩定的化合物氟化氫（ＨＦ＞，它不極解于波

用面直接從電弧空間擴散至空氣中，從面減少

了氫氣孔。。

如藥皮中含ａ。時，可使ＣａＦ。對防止氫氣孔的產生顯示更好的作用：

ＺＣａＦｒｔ３ＳＱＺ”——ＺＣｂ３ｇｕ＋ＳＩＦ。

－Ｓ＄’十３Ｈ ＭＷｂ＋ＳＩＦ＿。一

如果沒有ＯＦ。，當ａ。達到一定含量時Ａ如印有”——一二“ 抗銹的能力。因為Ｓｏ。是酸

化物，熔化在蔣渣中 的氧化亞鐵是減佳，兩者便生成了復合化合物（Ｏｏ。ｓｉｃ。），使ｒｅｏ減少，這樣便減少了產生ｃｏ氣孔的可 能。圖６—８所示為ＣａＦ。和Ｓｉｃ。對揚抗氣孔的作用。

此外．有些氧化物，如ｍ叨。加中等一電子在高溫 時錳和鎂對氧的親和力小于氫和氧的親和力，因而使 形成的ＯＨ在高溫穩定存在。所以減少了氫氣孔生成 的可能性。

３．焊接方法的影響＿。

（１）埋?。鍎雍?埋弧焊焊接熔池的熔深大焊速 也大，因此產生氣孔的傾向較大。但只要正確選擇焊接 工藝及焊接工藝參數，仍能獲得優質的焊縫。

（２）氣焊 氣焊火焰中有較多的氧氣和乙炔、故促 使生成較多的ｃｏ，但由于氣焊熔池相對存在的時間較長，所以產生氣孔的傾向反而比電弧焊時小。

；；（３＞惰性氣體保護焊 傳性氣體保護焊時，如由于某種原因，熔池未保護好，使空氣侵入電

弧區，便會導致氣孔。

４。速度及冷卻速度的影響

一般生產經驗證明，當焊接速度較大，同時熔池的冷卻速度也較大時，就易產生氣孔。這是

由于氣泡由焊縫中逸出，很大程度上決定于熔池存在的時間ｔ：

Ｌ ｈｅｌ

ｔ＝。＝。（６、３）式中Ｌ——熔池的長度（－）；

?！杆伲ǎ恚瑁?/p>

Ｉ——焊接電流（Ａ）；

。——電弧電壓（Ｖ）；

ｋ——常數。

由式＆－３可知。當電弧功率不變時，焊速越大壩ｕ ｔ越小，即減少了熔池存在時間，因而增 加了產生氣孔的傾向；當焊速不變，增加電弧功率，會使熔池存在時間增長，從而減少了生成氣

孔的傾向。但焊接功率過大也有不利之處，甚至燒穿焊件；為防止氣孔的生成，當焊速增加時，就必須相應地增加電弧功率。

影響焊縫中形成氣孔的因素還有很多，如電弧長度的影響和電源極性的影響等。當電弧長

度過分增加時，就會產生大量氣孔，尤其在手工電弧焊時，更是如此；采用直流反接可減少產生

氫氣孔的可能，因為氫氣實際上是以正高于形式溶入熔池，當熔池處于陰極時（反接），弧柱空

間的氫正離子在熔池表面遇到電子，使之復合為氫原子，從而阻礙了氫的溶解。

三、防止產生氣孔的方法

１．消除產生氣孔的各種來源

（１）仔細清除焊件表面上的臟物，在焊縫兩側 ２０～３０ ｍｍ范圍內進行除銹、去污。

（２）焊絲不應生銹，焊條、焊劑要清潔，并按規定烘干焊條或焊劑，含水分不超過０．１％。

（３）焊條或焊劑要合理存放，防止受潮。

２．加強熔地保護一

（１）焊條藥皮不要脫落，焊劑或保護氣體送給不能中斷。

（２）采用短弧焊接，電弧不得隨意拉長，操作時適當配合動作，以利氣體逸出，注意正確引

??；操作時發現焊條偏心要及時傾斜焊條，保持電弧穩定。

（３）裝配間隙不要過大。

３．正確執行焊接工藝規程

（１）選擇適當的焊接工藝參數，運條速度不得太快。

（２）對導熱快、散熱面積大的焊件、若周圍環境溫度低時，應進行預熱。

５ ６—４ 焊接裂紋

裂紋是焊接結構最危殮的一種缺陷，不僅會使產品報廢，而且還可能引起嚴重的事故。

在焊接生產中出現的裂紋形式是多種多樣的，有的裂紋出現在焊縫表面，肉眼就能觀察到；有的隱藏在焊縫內部，通過探傷檢查才能發現。有的產生在焊縫中；有的則產生在熱影響區

中。不論是在焊縫或熱影響區上的裂紋，平行于焊縫的稱為縱向裂紋臣會直于焊縫的稱為橫向

裂紋，而產生在收尾處弧坑的裂紋稱火口裂紋或弧坑裂紋（見圖６—９）。根據裂紋產生的情祆卜

把焊接裂紋歸納為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂，這里主要討論熱裂紋和冷裂紋。

一、熱勇效。ｔ。

焊接過程中，焊縫和熱影響區金屬冷卻到何相線附近高溫區產生的裂紋稱為熱紀律己

ｌ·熱裂紋特點一一一。

（１）產生時間 熱裂紋一般產生在焊縫的結晶過程中，故又稱結晶裂紋或民民裂紋。一在焊

縫金屬凝固后的冷卻過程中，還可能繼續發展。所以，它的發生和發展都處在高溫下。從時間上

來說，是處于焊接過程中。－

（２）產生的部位 熱裂紋絕大多數產生在焊縫金后中，有的是縱向，有的是橫向。發生在弧

坑中的熱裂紋往往呈星狀。有時熱裂紋也會發展到母材中去。

（３）外觀特征 熱裂紋大多處在焊縫中心或者處在焊縫兩側，其方向與焊縫的波紋線相垂

直，露在焊縫表面的有明顯的鋸齒形狀，也常有不明顯的鋸齒形狀。凡是露在焊縫表面的熱裂

紋，由于氧在高溫下進入裂紋內部，所以裂紋斷面上都可以發現明顯的氧化色彩。

（４）金相結構上的特征 將產生裂紋處的金相斷面作宏觀分析時，發現熱裂紋都發生在晶

界上，因此不難理解，熱裂紋的外形之所以是鋸齒形，是因為晶界就是交錯生長的晶粒的輪廓

線，故不可能平滑。

２·熱裂紋產生的原因。

我們知道，要使一件東西在壞必須有力的作用。而裂紋既然是一種局部的破壞，要產生裂

紋必然也要有力的作用。

焊接中這種力是如何產生的呢？這是因為焊接過程是一個局部加熱的過程，無論是電弧焊

或電阻焊，都是將局部金屬加熱到熔化狀態，液體金屬凝固后就將金屬連接起來。但是，焊縫金

屬從液體變成固體時，體積要縮小，同對凝固后的焊縫合局在冷卻過程中體積也會收縮，而焊

縫周圍金屬阻礙了上述這些收縮，這樣焊縫就受到了一定的拉應力作用。在焊縫剛開始凝固和結晶時，這種拉應力就產生了，但是這時的拉應

力不會引起裂紋，因為這時晶粒剛開始生長（見 圖６—１０ａ），液體金屬比較多，流動性比較好，可以在晶粒間自由流動，因而由于拉應力而造 成的晶粒間的間隙，都能被液體金屬填滿。當溫 度繼續下降時，柱狀晶體繼續生長，拉應力也逐 漸增大．如果此時焊縫中有低熔共晶體存在測 由于它熔點低，凝固晚，被柱狀晶體推向晶界，聚集在晶界上。因此當焊縫金屬大部分已經凝

固時，這些低熔點金屬尚未凝固，在晶界就形成所謂“液體夾層”（見圖６—１０ｂ），這時的拉應力

已發展得較大，而液體金屬本身沒有什么強度，晶粒與晶粒之間的結合就大為消弱，在拉應力 的作用下，就可能使柱狀晶體的空隙增大，而低熔點液體金屬又不足以填充增大了的空隙，這

樣就產生了裂紋。如果沒有低熔點共晶存在或者數量很少，則晶粒與晶粒之間的結合比較牢

固，雖然有拉應力作用，仍不產生裂紋。

由此可見，拉應力是產生效裂紋的外因，晶界上的低熔點共晶體是產生熱裂紋的內因，拉

應力通過晶曇上的低館共晶體而造成圖紋。

３．影響生成效裂紋的因素

。＊）合金元素對生成裂紋的影響 合金元素是影響熱裂紋傾向最本質的因素，其中主要有

以下幾個：

ｌ）硫的影響 鋼中的硫是一種極有害的元素，在生產鋼材時，硫不可避免地以雜質形式混

入鋼材。它同鐵形成ＦｅＳ／ｅＳ與鐵及Ｗ都能形成低熔點共晶體。鐵同ＦｅＳ形成的低熔共晶體

熔點為９８５ Ｃ，而ＦｅＳ同ＦｅＯ形成的低熔共晶體熔點為９４０Ｃ，它的熔點比鋼的熔點要低得多。

這些低熔共晶體在焊縫結晶時聚集在晶界上，當焊縫金屬大部分已凝固時，它尚未凝固，因而

成為產生裂紋的前提。在焊接含鎳的高合金鋼和鎳基合金時，流更是有害的元素。流與鎳能形

成熔點更低的低熔點共晶，其熔點僅為４６４Ｃ，當含硫量超過０．０２％時就有產生熱裂紋的危

險。因此在焊接鎳基合金或含鎳的高合金鋼時，更應注意熱裂傾向。

２）碳的影響 當碳素鋼和低合金鋼的合碳量增加時，焊縫產生熱裂紋的傾向增大。這是因

為焊縫金屬的淬硬性增加，使焊縫中由于組織變化而產生的應力增大。更主要的是形成低熔點

共晶體的可能性增加的緣故。

碳不僅極易與鋼中的苗、鎳等元素形成低熔點共晶，而且能降低硫在鐵中的溶解度，使硫

與鐵化合成ＦｅＳ的可能性增加，從而促使形成低熔點共晶。這是因為溶解在鐵中的硫對形成熱

裂紋的影響并不大，只有過飽和的硫能與鐵化合，隨后導致熱裂紋的產生。

３）硅的影響 碳鋼中硅對產生熱裂紋的影響與碳相似，但比碳要弱得多。

Ｉ

４）工藝因素的影響 焊縫的成形系數（Ｗ）對熱裂紋有一定的影響，但成形系數對焊縫產

生熱裂紋的影響同合碳量有一定的關系，如圖６—１１所示，成形系數過大或過小都易產生裂

紋。這是因為ｙ過大時，焊縫過薄。強度不夠；ｙ過小時，低熔點共晶會被擠向焊縫中心，正好集

中在樹枝狀結晶的對接部位，使得抵抗拉應力的能力特別弱．

（２）一次結晶組織對裂紋傾向的影響 進地金屬在一次結晶過程中，晶粒的大小、形態和

方向對焊縫金屬的抗裂性有很大的影響。一次結晶的晶粒越粗大，柱狀晶的方向越明顯，則產生熱裂紋的傾向就越大。

（３）力學因素對產生熱裂紋的影響 焊接 拉應力是產生裂紋的必要條件，當結構形狀復 雜、接頭剛性大、焊縫冷卻速度快

順序不 合理時，焊接拉應力就大，因此熱裂紋傾向就 大。

４．防止熱裂紋的措施

（１）降低母材和焊絲的含硫量 對碳鋼和 低合金鋼來說，含硫量應不大于０·０２５％。０．０４５％；對于焊絲來說，含硫量一般不大于 ０．０３％。焊接高合金鋼用的焊絲，其含硫量則不 大于０．０２％。

（２）降低焊縫的含碳量 通過實踐得知，當 焊縫金屬中的含碳量小于０．１５％時，產生裂紋 的傾向就小。所以一般碳鋼焊絲如Ｈ０８、Ｈ０８Ａ、Ｈ０８ＭｎＺＳｆ、ｆｆｅ８ＭｌｌＺＳＫ等，最高合碳量都不超

過０．１１％。在焊接低合金高強度鋼時，也盡量減少焊縫金屬的含碳量。由于合碳量降低會使焊

縫強度也降低，需依靠其它合金元素使焊縫保持一定的強度。如平均含碳量為０ｒ３％的低合金

高強度鋼３０ＣｔＭｊ１ＳｆＡ，使用的焊條芯為Ｈ１８ＣｒＭｏＡ，其平均合碳量只有０．１８％；為提高焊縫強

度，加入了適量的鋁。這種鋼材的薄板用二氧化碳氣體保護焊時，采用的焊絲為Ｈ０８ＭｎＺＳＬ４，其最高合碳量僅為０．１１％。

（３）提高焊絲的含錳量 標能與ＦｅＳ作用生成ＭｎＳ，ＭｌｌＳ本身的熔點比較高，也不會與其

它元素形成低熔點共晶，所以可降低硫的有害作用。一般在合標量低于２．５％時，錳均可起到

有利的作甩．在高合金用和鎳基合金中，同樣可利用標來消除流的有害作用。一

（４）ｈｇ變質劑 當在焊縫金屬中加人鈦、鋁、鋁、用或稀土金屬們和鋼等變質劑對，能起到

細化晶粒的作用。由于晶粒變細了，因此晶粒相對增多，晶界也隨之增多。這樣，即使存在低炬

點共晶，也會被分散開來，使分布在晶界局部區域的雜質數量減少了，有利于消除熱裂紋。最常

用的變質劑是鈦。

（ｓｙ＄成雙相組織。如鉻鎳奧氏體不銹標焊接時，當焊縫形成奧氏體加鐵索體（＜５％）的

雙相組織時，不僅打亂了奧氏體相的方向性，使焊縫組織變細，而且提高了焊縫的抗熱裂性能。

（６）采用適當的工藝措施 如選用合理的成形系數；選擇合理的順序和焊接方向；對

焊件采用焊前預熱和焊后緩冷，也可有效地減少焊接應力，以防止熱裂紋的產生。

＝、冷裂紋

冷裂紋是焊接接頭冷卻到較低溫度下（對于鋼來說在燉溫度以下）時產生的焊接裂紋。

１．冷裂紋的特點

（豆）產生的溫度和時間 產生冷裂紋的溫度通常在馬氏體轉變的溫度范圍，約２ｍ～

３００Ｃ以下。它的產生時間，可以在焊后立即出現，也可以在延發幾小時、幾周、甚至更長的時間

以后產生，所以冷裂紋又稱為延遲裂紋。

（２）產生的部位 冷裂紋大多產生在母材改母材與是經交界的熔合線上。最常見的部位如

圖６—９所示的焊道下裂紋、焊趾裂紋和焊根裂紋。

（３）外觀特征 冷裂紋多數是縱向裂紋，在少數情況下，也可能有橫向裂紋。顯露在接頭金

屬表面的冷裂紋斷面上，沒有明顯的氧化色彩，所以斷口發亮。＿

（４）金相結構上的特征 冷裂紋一般為穿晶裂紋，在少數情況下也可能沿晶界發展。

２．冷裂紋產生的原因

（１）淬硬傾向 焊接時，鋼的淬硬傾向越大，越易產生冷裂紋。因為淬硬傾向越大，就意味 著得到更多的馬氏體組織，馬氏體是一種硬脆的組織，在一定的應變條件下，馬氏體由于變形

能力低而容易發生脆性斷裂，形成裂紋。

焊接接頭的淬硬傾向主要和鋼的化學成分、焊接工藝、結構板厚及冷卻條件有關。

（２）氫的作用 焊接時，焊縫金屬吸收了較多的氫Ｉ由于焊縫冷卻速度很快，氫往往來不及

全部析出，所以仍有一部分氫留在 屬內．在固體金屬中，氫在奧氏體組織中的溶解度比

在鐵素體中的溶解度大。由于焊縫金后的合碳量低，冷卻過程中在較高溫度下具氏體就開始析

出扶素體，也就是焊縫的組織轉變比熱影響區金清早（參見鐵碳平衡圖）。而氫在鐵素體中的溶

解度又比奧氏體小，故焊縫中就有氫析出，但氫在鐵素體中的擴散速度卻比較大（見表６一４）。

這些氫就擴散到近旁仍為奧氏體組織的響區。使熱影響區的含氫量增加。在隨后的冷卻過

程中，當熱影響區的奧氏體也析出鐵素體時，氫的溶解度降低，這樣就有相當多過剩的氫析出，聚

效影響區熔合線附近，形成一個富氫帶。如果焊接的是低合金高強度鋼、則臭氏體將轉

變為馬氏體。馬氏體和鐵素體一樣，氫的溶解度也比奧氏體小得多，所以在焊接接頭冷卻時，析

出的氫就向周圍熱影響區擴散，待熱影響區轉變為馬氏體后，在熱影響區內就會聚集相當多的

氫，達到過飽和狀態，當這區域存在顯微缺陷，如原子空位、空穴等時，氫原子就在這些地方結

合成分子狀態的氫，在局部地區造成很大的壓力，加上奧氏體組織在轉變為馬氏體組織時，由

于體積膨脹而產生的巨大組織應力，就促使鋼發生破壞，從而形成裂紋。氫在奧氏體和鐵素體

中的溶解度及擴散能力，見表６—４。

（３）焊接應力 焊接接頭內部存在的應力，一是由于溫度分布不均造成的溫度應力和由于

相變（特別是馬氏體轉變）形成的組織應力；二是外部應力，包括剛性約束條件、焊接結構的自

重、工作載荷等引起的應力。

總之，氫、淬硬組織和應力這三個因素是導致冷裂紋的主要原因店們相互促進，不過在不

同情況下，三者中必有一種是更為主導的因素。例如一般低碳低合金高強度鋼中，雖有高的淬

透性，但低碳馬氏體組織對氫的敏感性不十分大，可是當含氫量達到一定數值時，仍產生了裂

紋，此時冷裂紋的主要原因是氫。對于中碳高強度合金鋼，具有高的淬硬性，而淬硬組織有高的

氫脆敏感性，此時的主要原因為淬硬組織。又如焊根有未焊透或咬邊等缺斷及余高截面變化

很大，存在較高的應力集中區，則應力就成為主要矛盾。

３．防止冷裂紋的措施

（１）焊前預熱和焊后緩冷 焊前預熱的作用，一則是在焊接時減少由于溫差過大而產生的焊接應力；另一則是可減緩冷卻速度，以改善接頭的顯微組織。預熱可對焊件總體加熱，也可以

是焊縫附近區域的局部加熱，或者邊焊接邊不斷補充ｂ峨。

采用適當緩冷的方法．如在焊后包扎絕熱材料石棉布、玻璃纖維等，以達到焊后緩冷的目 的，可降低焊接熱影響區的硬度和脆性，提高塑性；并使接頭中的氫加速向外擴散。

（２）采用減少氫的工藝措施 焊前，將焊條、焊劑按烘干規范嚴格烘干，并且隨用隨??；仔

細清理坡口、去油除銹，防止將環境中的水分帶入焊縫中；正確選擇電源與極性；注意操作方

法。

（３）合理選用焊接材料 選用堿性低氫型焊條，可減少帶人焊縫中的氫。采用不銹鋼或奧

氏體鎳基合金材料作焊絲和焊條芯，在焊接高強度鋼時，不僅由于這些合金的塑性較好，可抵

消馬氏體轉變時造成的一部分應力，而且由于這類合金均為奧氏體，氫在其中的溶解度高，擴

散速度慢，使氫不易向熱影響區擴散和聚集。

（４）采用適當的工藝參數 適當減慢焊接速度，可使焊接接頭的冷卻速度慢一些。過高或

過低的焊接速度，前者易產生淬火組織；后者使熱影響區嚴重過熱，粗大，熱影響區的淬火

區也加寬，都將促使冷裂紋的產生。因此工藝參數應選得合適。

（５）選用合理的裝焊順序 合理的裝焊順序、焊接方向等，均可以改善焊件的應力狀態。

（６）進行焊后熱處理 焊件在焊后及時進行熱處理，如進行高溫回火可使氫擴散排出，也

可改善接頭的組織和性能，減少焊接應力。