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第1章 绪论1

1.1焊接科学的重要意义1

1.2焊接过程的物理本质2

1.3焊接科学的研究领域和发展趋势2

1.4焊接技术的应用前景4

1.4.1不同材料焊接的应用4

1.4.2先进焊接技术的应用5

第2章 焊接热过程9

2.1焊接热过程的特点9

2.1.1焊接热源的种类及特点9

2.1.2焊接热效率10

2.1.3焊接热源的作用模式11

2.1.4高能束深熔焊的热源模式15

2.2焊接温度场16

2.2.1焊接热传导问题的数学描述16

2.2.2焊接热过程计算的解析法18

2.2.3影响焊接温度场的主要因素24

2.3焊接热传导的数值分析26

2.3.1数值分析的基本概念26

2.3.2焊接热传导的有限差分法计算27

2.3.3焊接热传导的有限单元法分析27

2.4焊接熔池形态的数值模拟28

2.4.1焊接熔池形态28

2.4.2焊接熔池流体流动与传热的数理描述30

2.4.3熔池流场与热场的数值计算31

2.4.4熔池流体流动对焊接质量的影响34

2.4.5高能束焊熔池形态的特点37

2.5焊接热过程的测试38

2.5.1热电偶测温法38

2.5.2红外测温法39

2.5.3基于视觉的熔池检测40

第3章 焊接化学冶金41

3.1焊接化学冶金的特点41

3.1.1焊接区的金属保护41

3.1.2焊接化学冶金过程的区域性与连续性43

3.1.3焊接工艺条件对化学冶金反应的影响45

3.1.4焊接化学冶金系统的不平衡性46

3.2气相对金属的作用46

3.2.1焊接区内的气体46

3.2.2氮对金属的作用49

3.2.3氢对金属的作用51

3.2.4氧对金属的作用55

3.3焊接熔渣58

3.3.1焊接熔渣的作用59

3.3.2焊接熔渣的成分和分类59

3.3.3焊接熔渣的结构理论60

3.3.4焊接熔渣的性能62

3.4焊接熔渣对金属的作用64

3.4.1熔渣对金属的氧化64

3.4.2焊缝金属的脱氧66

3.4.3焊缝金属的脱硫、脱磷69

第4章 焊接材料设计基础72

4.1焊条设计基础72

4.1.1焊条设计的原则和方法72

4.1.2焊条设计的步骤73

4.1.3焊条的药皮设计77

4.1.4合金元素对焊缝性能的影响88

4.1.5钛钙型药皮焊条的设计89

4.1.6低氢型药皮焊条的设计92

4.1.7不锈钢焊条和铸铁焊条的设计97

4.2焊丝设计基础99

4.2.1实心焊丝的设计100

4.2.2药芯焊丝的设计102

4.3焊剂设计基础107

4.3.1焊剂的分类108

4.3.2熔炼焊剂的设计109

4.3.3非熔炼焊剂的设计111

第5章 熔池凝固及固态相变116

5.1熔池凝固116

5.1.1熔池凝固的特点116

5.1.2熔池结晶的一般规律117

5.1.3熔池结晶的线速度118

5.1.4熔池结晶的形态121

5.1.5焊接接头的化学成分不均匀性122

5.2焊缝固态相变126

5.2.1低碳钢焊缝的固态相变127

5.2.2低合金钢焊缝的固态相变128

5.3焊缝性能的改善135

5.3.1焊缝金属的强化与韧化135

5.3.2改善焊缝性能的工艺措施136

5.4焊缝中的气孔和夹杂137

5.4.1焊缝中的气孔137

5.4.2焊缝中的夹杂145

第6章 焊接热影响区147

6.1焊接热循环147

6.1.1焊接热循环的参数147

6.1.2焊接热循环主要参数的计算148

6.2焊接热循环条件下的组织转变152

6.2.1焊接加热过程中的组织转变153

6.2.2焊接冷却过程中的组织转变159

6.2.3影响过冷奥氏体转变的因素162

6.3热影响区的组织及性能164

6.3.1焊接热影响区的组织分布164

6.3.2焊接热影响区的热模拟试验169

6.3.3焊接连续冷却转变图及其应用170

6.3.4焊接热影响区的性能173

第7章 焊接缺欠179

7.1焊接缺欠与焊接缺陷179

7.1.1焊接缺欠与焊接缺陷的定义179

7.1.2焊接产品的质量标准180

7.1.3焊接缺欠对接头质量的影响180

7.2焊接缺欠的分类183

7.2.1焊接缺欠的分类方法183

7.2.2熔焊接头的缺欠分类183

7.2.3压焊接头的缺欠分类185

7.2.4钎焊接头的缺欠分类186

7.3焊接缺欠的评级与处理186

7.3.1焊接缺欠的形成原因187

7.3.2焊接缺欠的评级187

7.3.3超标缺欠的返修192

第8章 焊接裂纹193

8.1焊接裂纹的特点193

8.1.1焊接裂纹的危害性193

8.1.2焊接裂纹产生的因素194

8.1.3焊接裂纹的分类及特征194

8.2焊接热裂纹196

8.2.1热裂纹的形成机理197

8.2.2热裂纹的影响因素200

8.2.3热裂纹的防止措施203

8.3焊接冷裂纹205

8.3.1冷裂纹的产生机理205

8.3.2冷裂纹的防止措施208

8.4其他裂纹212

8.4.1再热裂纹212

8.4.2层状撕裂217

8.4.3应力腐蚀裂纹220

8.5焊接裂纹的综合分析225

8.5.1宏观分析225

8.5.2微观分析227

8.5.3断口分析229

第9章 合金结构钢的焊接性237

9.1微合金控轧钢的焊接237

9.1.1微合金控轧钢的特点237

9.1.2钢材焊接性评定中的问题242

9.1.3微合金控轧控冷钢的焊接性分析244

9.1.4微合金钢的焊接工艺特点247

9.2低碳调质钢的焊接252

9.2.1低碳调质钢的性能特点253

9.2.2低碳调质钢焊缝的强韧性匹配254

9.2.3低碳调质钢的焊接性分析257

9.2.4低碳调质钢的焊接工艺特点265

9.3低合金耐热钢的焊接267

9.3.1低合金耐热钢的性能特点267

9.3.2低合金耐热钢的焊接性分析273

9.3.3低合金耐热钢的焊接工艺特点280

第10章 不锈钢及耐热钢的焊接冶金283

10.1不锈钢及耐热钢的基本特性283

10.1.1不锈钢及耐热钢的种类283

10.1.2不锈钢及耐热钢的物理性能和耐蚀性284

10.1.3不锈钢及耐热钢的高温性能287

10.2奥氏体不锈钢的焊接288

10.2.1奥氏体不锈钢的类型及物理冶金288

10.2.2奥氏体不锈钢的焊接性分析291

10.2.3奥氏体不锈钢的焊接工艺特点301

10.3铁素体及马氏体不锈钢的焊接304

10.3.1铁素体不锈钢的焊接性分析304

10.3.2铁素体不锈钢的焊接工艺特点309

10.3.3马氏体不锈钢的焊接性分析311

10.3.4马氏体不锈钢的焊接工艺特点313

10.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接315

10.4.1奥氏体-铁素体双相不锈钢的类型315

10.4.2奥氏体-铁素体双相不锈钢的耐蚀性316

10.4.3奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接性分析317

10.4.4奥氏体-铁素体双相不锈钢的焊接工艺特点320

第11章 轻金属的焊接323

11.1轻金属焊接的战略意义323

11.1.1发展轻金属结构的意义323

11.1.2轻金属焊接的现状323

11.2铝及铝合金的焊接325

11.2.1铝及铝合金的种类和性能325

11.2.2铝及铝合金的焊接性分析328

11.2.3铝及铝合金的焊接工艺特点337

11.3镁及镁合金的焊接346

11.3.1镁及镁合金分类、成分及性能346

11.3.2镁及镁合金的焊接性分析350

11.3.3镁及镁合金的焊接工艺特点353

11.4钛及钛合金的焊接359

11.4.1钛及钛合金的分类及性能359

11.4.2钛及钛合金的焊接性分析361

11.4.3钛及钛合金的焊接工艺特点367

11.4.4钛及钛合金的焊接实例372

第12章 先进陶瓷材料的焊接377

12.1陶瓷材料的性能特点377

12.1.1结构陶瓷的性能特点377

12.1.2几种常用的结构陶瓷378

12.2陶瓷连接的要求和存在问题381

12.2.1陶瓷与金属连接的基本要求381

12.2.2陶瓷与金属连接存在的问题381

12.2.3陶瓷与金属的连接方法383

12.3陶瓷材料的焊接性分析384

12.3.1焊接应力和裂纹384

12.3.2界面反应和形成过程385

12.3.3连接界面的结合强度391

12.4陶瓷与金属的钎焊394

12.4.1陶瓷与金属的钎焊特点394

12.4.2陶瓷与金属的表面金属化法钎焊395

12.4.3陶瓷与金属的活性金属化法钎焊398

12.5陶瓷与金属的扩散焊400

12.5.1陶瓷与金属扩散焊的特点400

12.5.2扩散焊的焊接参数401

12.5.3 Al2O3复合陶瓷／金属扩散界面的特征404

第13章 金属间化合物的焊接412

13.1金属间化合物的发展及特性412

13.1.1金属间化合物的发展412

13.1.2金属间化合物的基本特点413

13.1.3焊接结构中有发展前景的金属间化合物414

13.2 Ti-Al金属间化合物的焊接421

13.2.1 TiAl合金的电子束焊421

13.2.2 TiAl和Ti3Al合金的扩散焊421

13.2.3 TiAl异种材料的扩散焊424

13.3 Ni-Al金属间化合物的焊接426

13.3.1 NiAl合金的扩散焊426

13.3.2 Ni3Al金属间化合物的熔焊428

13.3.3 Ni3Al与碳钢或不锈钢的焊接430

13.4 Fe-Al金属间化合物的焊接432

13.4.1 Fe3Al金属间化合物的电子束焊432

13.4.2 Fe3Al的填丝钨极氩弧焊433

13.4.3 Fe3Al堆焊及焊条电弧焊438

13.4.4 Fe3Al金属间化合物的扩散焊440

第14章 表面熔覆与堆焊447

14.1热喷涂与堆焊的物理化学本质447

14.1.1热喷涂的物理基础447

14.1.2表面熔覆的本质449

14.1.3堆焊的物理化学本质450

14.2热喷涂与表面熔覆453

14.2.1覆层与界面的结合分析453

14.2.2覆层性能及影响因素455

14.2.3热喷涂的工艺特点458

14.2.4激光熔覆技术463

14.3堆焊原理及特点467

14.3.1堆焊层的冶金结合467

14.3.2堆焊合金及性能468

14.3.3堆焊工艺特点475

参考文献484