【正文】 (5 at)。 二、氣割 氣割原理及氣割條件 氣割（火焰切割）是用預(yù)熱火焰把金屬表面加熱到燃點(diǎn)，然后打開切割氧氣，使金屬氧化燃燒放出巨熱，同時(shí)，將燃燒生成的氧化熔渣從切口吹掉，從而實(shí)現(xiàn)金屬切割的工藝 . 要獲得平整優(yōu)質(zhì)的割縫，被割金屬材料應(yīng)具備以下幾個(gè)條件： ⑴金屬的燃點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)，否則形成熔割，使切口凹凸不平。 ⑵金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于基本金屬的熔點(diǎn)，否則高熔點(diǎn)的氧化物會(huì)阻礙下層金屬與氧氣接觸，而使切割中斷。 ⑶金屬導(dǎo)熱性要低。 根據(jù)上述條件，含 %C以下的中、低碳鋼完全可以滿足上述條件，順利切割。當(dāng)含碳量為 ～ %時(shí)，要預(yù)熱后再進(jìn)行切割。 切割高碳鋼和強(qiáng)度高的低合金鋼時(shí)，有淬硬和冷裂傾向，要采取提高預(yù)熱火焰功率、降低切割速度或?qū)⒐ぷ黝A(yù)熱等措施。 不銹鋼、鑄鐵件可采用振動(dòng)火焰切割或氧熔劑切割。 銅合金絲預(yù)熱后，可采用氧熔劑切割。 氣割示意圖 氣割設(shè)備及工具 氣割設(shè)備與氣焊設(shè)備基本相同。只有割炬與焊炬不同。割炬與焊炬相比，多一個(gè)切割氧氣的開關(guān)及通道。割嘴中間部分為氧氣通道，其四周呈環(huán)狀或梅花狀孔，并同心布置成加熱火焰的噴口， 割炬示意圖 氣割應(yīng)用范圍 氣割具有設(shè)備簡單、操作方便、切割厚度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于碳鋼和低合金鋼的切割。除用于鋼板下料外，還用于鑄鋼、鍛鋼件毛壞的切割和表面清理、修理時(shí)的拆卸，某些場合還可用精密切割代替零件機(jī)加工。 近來研究證明，采用丙烷或天然氣代替乙炔，可顯著提高切口質(zhì)量，降低切割成本。 切割方法除氣割外，還有電弧切割、等離子切割、激光切割等。 等離子切割主要用于不銹鋼、鋁及鋁合金、銅及銅合金板材，有較好的效果，其應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。 激光切割的特點(diǎn)是切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、切口光潔、但設(shè)備較復(fù)雜。 第四節(jié) 常用金屬材料的焊接 一、金屬材料的可焊性 金屬材料的可焊性是 指被焊金屬材料在采用一定工藝方法、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式的條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度。 可焊性的確定主要包括兩方面： 工藝可焊性 主要指焊接接頭出現(xiàn)各種裂縫的可能性，亦稱抗裂性。 使用可焊性 主要指焊接接頭在 使用中的可靠性 ，包括焊接接頭的機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性、硬度、抗裂縫擴(kuò)展能力等）及其它特殊性能（如耐熱、耐低溫等）。 可焊性可通過估算或試驗(yàn)的方法來評(píng)定。鋼材的可焊性是采用估算法，因?yàn)橛绊戜摬目珊感缘闹饕蛩厥?化學(xué)成分 。各種元素中，含碳量對(duì)鋼的影響最大。 含碳量越 高 ，可焊性越 差 ，故常把鋼材的各種元素的影響折合成相當(dāng)于碳量成分的影響，亦稱 “ 碳當(dāng)量法 ” 。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： C當(dāng)量 淬硬傾向 可焊性 預(yù) 熱 % ～ % % 不明顯 逐漸明顯 很 強(qiáng) 優(yōu) 良 較 差 不 好 一般不需要 應(yīng)適當(dāng)預(yù)熱 較高溫度預(yù)熱 利用碳當(dāng)量法估算可焊性是粗略的，因?yàn)殇摬目珊感赃€要受 結(jié)構(gòu)剛度、焊后應(yīng)力條件、環(huán)境 等因素影響。因此，實(shí)際工作中，除初步估算外，還應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行 抗裂性 或使用 可靠性 等試驗(yàn)。 二、焊接接頭組織 熔化焊和部分壓力焊焊件接頭都經(jīng)過 加熱 ，然后 迅速冷卻 的過程。因而焊縫及其臨近的區(qū)域金屬材料都受到一次不同溫度的 加熱和冷卻 的影響，其組織性能都發(fā)生相應(yīng)的變化，故 臨近焊縫區(qū)域又叫熱影響區(qū) 。 圖為 低 碳鋼分別用熔化焊和壓力焊焊后焊縫和熱影響區(qū)組織變化示意圖。 焊接接頭組織變化示意圖 下面介紹熔化焊的情況。 焊縫（熔化區(qū)）部分的金屬溫度最高，冷卻時(shí)結(jié)晶從溶池壁開始并垂直于池壁方向發(fā)展，最后形成柱狀鐵素體和珠光體組織，其機(jī)械性能依含碳量及焊接規(guī)范而定。 熱影響區(qū)大體上分 半熔化區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)及其它幾個(gè)區(qū)段 。 其中以 半熔化區(qū)及過熱區(qū) 對(duì)焊接接頭質(zhì)量 影響最大 。半熔化區(qū)是焊縫與固態(tài)焊件交界區(qū)，這里晶粒粗大、塑性差，是 容易產(chǎn)生應(yīng)力集中及裂縫 的區(qū)段，希望越窄越好。低碳鋼半熔化區(qū)較窄，影響不大。過熱區(qū)在 Ac3以上 100～ 200℃ 至半熔化區(qū)之間，仍處于高溫，晶粒長大十分嚴(yán)重，常常形成過熱組織。塑性、韌性都很低，也是容易產(chǎn)生裂縫的區(qū)段。正火區(qū)略低于過熱區(qū)溫度，這區(qū)段冷卻后晶粒得到細(xì)化，機(jī)械性能得到改善。其它各區(qū)對(duì)焊接性能影響不大。 總之，應(yīng)盡量減小焊接接頭熱影響區(qū)。熱影響區(qū)的大小與焊接方法、焊接規(guī)范、焊接材質(zhì)、焊后冷卻速度等因素有關(guān)。為消除減少熱影響區(qū)有害影響，可通過改變焊接方法及焊后熱處理的方法。正常規(guī)范下，各種焊接方法相比，以 氣焊時(shí)熱影響區(qū)為最大，手工電弧焊小得多，埋弧自動(dòng)焊更小，電阻焊及等離子弧焊則幾乎無過熱區(qū) 。 在焊接中碳鋼、高碳鋼時(shí)，過熱區(qū)、正火區(qū)、甚至部分相變區(qū)都是淬火區(qū)，會(huì)出現(xiàn)淬火組織 （如馬氏體、屈氏體）， 硬度高、脆性大、易出現(xiàn)裂縫。 焊接鑄鐵時(shí)，除產(chǎn)生淬火組織外，半熔化區(qū)易出現(xiàn)白口組織， 難以機(jī)加工，更易出現(xiàn)裂縫。 因此，必須采取預(yù)熱等措施，以消除白口組織及淬火組織，保證焊接質(zhì)量。 三、碳鋼和合金鋼的焊接 低碳鋼的焊接 低碳鋼的含碳量 ≤ %，可焊性良好。這類鋼采用各種方法焊接時(shí)，一般 不需要 采取特殊工藝措施，都能獲得良好的焊接接頭。但厚度大于 50mm的結(jié)構(gòu)或受動(dòng)負(fù)荷的重要結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)考慮焊 前 預(yù)熱及焊后 進(jìn)行熱處理，以 減少內(nèi)應(yīng)力 ，并采用低氫型焊條。 中、高碳鋼焊接 中碳鋼可焊性 較差 ，高碳鋼則 更差 。中碳鋼焊接主要特點(diǎn)是：在熱影響區(qū)及焊縫中容易產(chǎn)生裂縫；在相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)、正火區(qū)及部分相變區(qū)均會(huì)出現(xiàn)馬氏體組織，形成淬火區(qū)；在焊縫中 容易產(chǎn)生氣孔。因此，盡可能選用抗裂性好的焊條。 預(yù)熱是焊接 中 碳鋼的重要措施 。一般情況，對(duì) 3 45鋼預(yù)熱溫度約為 150～ 250℃ ，剛度較大或含碳量更高，則預(yù)熱溫度應(yīng) 更高 一些。如不允許預(yù)熱時(shí)，可選用 鎳鉻不銹鋼焊條 。用各種焊條焊接 中碳鋼 時(shí)， 均 應(yīng)采用 小電流、細(xì)焊條，開坡口進(jìn)行多層焊 ，以防止母材過多熔入焊縫。 高碳鋼 焊接特點(diǎn)與中碳鋼基本相似。由于含碳量更高可焊性 更差 ，這類鋼一般不用來制造焊接結(jié)構(gòu)，主要是 焊補(bǔ) 一些損壞零件。 低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接 我國低合金鋼含碳量都較低。由于其它 化學(xué)成分不同 ，所以 性能上有很大 差異 ，可焊性差別也較顯著。強(qiáng)度級(jí)別低的低合金鋼含合金元素 少 ，碳當(dāng)量 低 ，具有良 好 的可焊性，如 Q29 Q345等一類級(jí)別較低的鋼材，在常溫下焊接時(shí) 與 對(duì)待 低碳鋼一樣。 在低溫、大剛度結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)厚度選擇預(yù)熱溫度，選用低氫型焊條，焊后進(jìn)行回火，以消除應(yīng)力。 對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別高的低合金，一般需要 ≥ 150℃ 的預(yù)熱，還應(yīng)及時(shí)進(jìn)行600～ 650℃ 焊后熱處理 或 在焊前將焊件加熱至 200～ 350℃ ，保溫 2～ 6小時(shí)，進(jìn)行消氫處理，加速氫逸出，防止 冷裂縫 。 中、高合金鋼焊接 中、高合金鋼，合金元素更多，一般情況下，可焊性 更差 ，必須根據(jù)具體情況采取 焊前消除應(yīng)力、預(yù)熱、嚴(yán)格控制焊接規(guī)范、焊后熱處理、并選用相應(yīng)焊條等措施。 四、鑄鐵的焊補(bǔ) 鑄鐵件的 鑄造缺陷 以及鑄鐵零件在使用過程中發(fā)生 局部損壞 或 斷裂 ，都需要焊補(bǔ)。但鑄鐵的可焊性 差 ，易產(chǎn)生 裂縫、氣孔 ，并易產(chǎn)生 白口組織 ，使 加工困難 。隨著焊接工藝的改進(jìn)，焊接材料的研制和定型，鑄鐵焊補(bǔ)技術(shù)的廣泛掌握，使用損壞的鑄鐵零件及鑄件缺陷大部分可以焊補(bǔ)修復(fù)。 鑄鐵焊補(bǔ)常分為 熱焊法 和 冷焊法 兩種： 熱焊法：焊前將焊件 預(yù)熱 （整體或局部）到 500～ 700℃ ，焊補(bǔ)過程中溫度不應(yīng)低于 400℃ ，焊后 緩冷 。熱焊法能有效地 防止白口和裂縫 的產(chǎn)生，焊后 易 于機(jī)加工。但成本較 高 ，生產(chǎn)率 低 、勞動(dòng)條件 差 。一般用于 小型及焊后需要加工的復(fù)雜和重要鑄件 。熱焊法多采用 鑄鐵芯焊條 ，可用 電弧焊 或 氣焊 。 冷焊法：焊前不預(yù)熱 或 預(yù)熱溫度低于 400℃ 。冷焊法生產(chǎn)率 高 、勞動(dòng)條件 較好 、成本 低 。但 易出現(xiàn)裂縫、氣孔及白口組織 。手工電弧焊冷焊過程中，為減少熔深，盡量采用 小電流 ， 短孤 、 窄焊縫 、 短焊道 （ 10～ 50mm）、 斷續(xù)焊 ，并在焊后及時(shí) 輕輕錘擊 以減小應(yīng)力。層間冷卻到 60～ 70℃ （或到預(yù)熱溫度）再繼續(xù)施焊。焊后要求機(jī)加工的鑄件焊補(bǔ)常用純鎳、鎳鐵、鎳銅鑄鐵焊條（鑄 30鑄 40鑄 508），但價(jià)格 很高 。如焊后不需要機(jī)加工的鑄件缺陷焊補(bǔ)可采用氧化型鋼芯鑄鐵焊條（鑄 100）、高釩鑄鐵焊條（鑄 11鑄 117）、銅鐵鑄鐵焊條（鑄 60鑄 612）等成本較 低 的焊條。 21什么是可焊性？如何估計(jì)鋼材的可焊性？ 21手工電弧焊時(shí)，低碳鋼的熱影響區(qū)與中、高碳鋼的熱影響區(qū)有什么不同？中、高碳鋼焊接時(shí)為了防止裂縫、應(yīng)采取什么措施？ 21鑄鐵焊補(bǔ)有哪些困難、通常采用哪些方法？