12第一节第一节 焊接及其冶金特点焊接及其冶金特点3焊接：焊接：通过加热或加压，或者两者并用，用或不用通过加热或加压，或者两者并用，用或不用填充材料，使两个分离的工件填充材料，使两个分离的工件(同种或异种金属或非同种或异种金属或非金属，也可以是金属与非金属金属，也可以是金属与非金属)产生原子产生原子(分子分子)间结间结合而形成永久性连接的工艺工程合而形成永久性连接的工艺工程物理本质：物理本质：独立工件实现原子独立工件实现原子(分子分子)间结合，对金间结合，对金属材料实现金属键的结合属材料实现金属键的结合从金属学的观点来看：从金属学的观点来看：两个被焊金属连接件处与焊两个被焊金属连接件处与焊缝金属形成共同晶粒缝金属形成共同晶粒4焊接方法依据焊接方法依据工艺特点工艺特点分为：熔焊、压焊和钎焊分为：熔焊、压焊和钎焊熔焊熔焊(Fusion Welding)：局部加热使连接处达熔化状态，：局部加热使连接处达熔化状态，冷却结晶形成晶粒冷却结晶形成晶粒压焊：压焊：加压、摩擦、扩散等物理作用克服表面的不平加压、摩擦、扩散等物理作用克服表面的不平度，挤出氧化膜等污物，在固态条件下实现连接度，挤出氧化膜等污物，在固态条件下实现连接。
钎焊：钎焊：用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热温度用熔点低于母材的金属材料做钎料，加热温度仅是钎料熔化而母材并不熔化是钎料与母材的粘合仅是钎料熔化而母材并不熔化是钎料与母材的粘合硬钎焊硬钎焊(熔点高于熔点高于450)和和软钎焊软钎焊(熔点低于熔点低于450)之分除加热温度较高的除加热温度较高的扩散焊扩散焊之外，无需保护措施之外，无需保护措施5熔焊焊接接头的形成及其冶金过程熔焊焊接接头的形成经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变直至形成焊接接头亦可归纳为焊接热过程、焊接化学冶金过程和焊接物理冶金过程三个相互交错进行且彼此联系的局部过程见图7-2(P137)焊接热过程：整个焊接过程自始至终都是在焊接热作用过程发生和发展的焊接化学冶金过程：液态金属、熔渣及气相之间进行一系列化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱磷、脱硫、合金化等这些反应可以直接影响焊缝金属、组织和性能6熔焊焊接接头的形成及其冶金过程近年在化学冶金方面的研究重点：1 控制焊缝金属中夹杂物的种类、直径大小，作为形核质点细化焊缝金属晶粒，提高焊缝的强度与韧性；2 向焊缝中加入微量合金元素(如Ti、Mo、Nb、V、Zr、B和RE等)进行变质处理；3 适当降低焊缝的含碳量，最大限度的排出焊缝中S、P、O、N、H 等杂质，提高焊缝的韧性。
4 计算机模拟 如对焊缝的化学成分和力学性能进行优化设计，建立数学模型7焊接物理冶金过程：焊接热源作用焊材及母材局部熔化热源移走金属凝固结晶(原子近程有序远程有序)温度降低，同素异构金属固态相变热影响区(Heat Affected Zone,HAZ)：焊接过程中，焊缝周围未熔化的母材在加热和冷却过程中，发生显微组织和力学性能变化的区域该区主要发生物理冶金过程焊接接头由焊缝(Weld Metal)、热影响区(HAZ)、熔合区(Fusion Zone)和母材(Base Metal)组成熔焊焊接接头的形成及其冶金过程8保证焊接接头的措施：1 选择合适的母材；2选择合适的焊材；3 控制焊接热过程，保证焊缝金属达到成分和组织要求及焊接接头的力学性能；4控制HAZ的组织转变，使接头满足设计和使用要求；5 控制使焊接接头性能下降且在局部加热和冷却过程中产生的成分偏析、夹杂、气孔、裂纹、催化等缺陷熔焊焊接接头的形成及其冶金过程9焊接温度场见“第二章凝固的温度场”“第三节第三节 熔焊过程温度熔焊过程温度场场”10第二节第二节 焊缝金属的组织与性能焊缝金属的组织与性能11一一 焊接熔池的结晶焊接熔池的结晶 见见“第五章第五章 铸件铸件凝固组织及其控制凝固组织及其控制”“”“第五节第五节 焊接熔焊接熔池凝固及控制池凝固及控制”二二 焊缝金属的组织焊缝金属的组织 焊缝金属在连续冷却过程中发生固态相焊缝金属在连续冷却过程中发生固态相变的类型取决于化学成分及冷却条件。
变的类型取决于化学成分及冷却条件对碳钢和低合金钢焊缝，对碳钢和低合金钢焊缝，高温奥氏体在高温奥氏体在不同温度区间转变为铁素体、珠光体、不同温度区间转变为铁素体、珠光体、贝氏体及马氏体贝氏体及马氏体12编辑本段生产过程和工艺过程生产过程是指从原材料（或半成品）制成产品的全部过程对机器生产而言包括原材料的运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，零件的加工和热处理，产品的装配、及调试，油漆和包装等内容生产过程的内容十分广泛，现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产，将生产过程看成是一个具有输入和输出的生产系统能使企业的管理科学化，使企业更具应变力和竞争力在生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）形状、尺寸和性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程它是生产过程的主要部分例如毛坯的铸造、锻造和焊接；改变材料性能的热处理1；零件的机械加工等，都属于工艺过程工艺过程又是由一个或若干个顺序排列的工序组成的工序是工艺过程的基本组成单位所谓工序是指在一个工作地点，对一个或一组工件所连续完成的那部分工艺过程构成一个工序的主要特点是不改变加工对象、设备和操作者，而且工序的内容是连续完成的例如图32-1中cc1的零件，其工艺过程可以分为以下两个工序：工序1：在车床上车外圆、车端面、镗孔和内孔倒角；工序2：在钻床上钻6个小孔。
在同一道工序中，工件可能要经过几次安装工件在一次装夹中所完成的那部分工序，称为安装在工序1中，有两次安装第一次安装：用三爪卡盘夹住 外圆，车端面C，镗内孔，内孔倒角，车外圆第二次安装：调头用三爪盘夹住外圆，车端面A和B，内孔倒角编辑本段生产类型生产类型通常分为三类1单件生产 单个地生产某个零件，很少重复地生产2成批生产 成批地制造相同的零件的生产3大量生产 当产品的制造数量很大，大多数工作地点经常是重复进行一种零件的某一工序的生产拟定零件的工艺过程时，由于零件的生产类型不同，所采用的加方法、机床设备、工夹量具、毛坯及对工人的技术要求等，都有很大的不同编辑本段加工余量加工余量概述为了加工出合格的零件，必须从毛坯上切去的那层金属的厚度，称为加工余量加工余量又可分为工序余量和总余量某工序中需要切除的那层金属厚度，称为该工序的加工余量从毛坯到成品总共需要切除的余量，称为总余量，等于相应表面各工序余量之和机床在工件上留加工余量的目的是为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷，如铸件表面冷硬层、气孔、夹砂层，锻件表面的氧化皮、脱碳层、表面裂纹，切削加工后的内应力层和表面粗糙度等从而提高工件的精度和表面粗糙度。
加工余量的大小对加工质量和生产效率均有较大影响加工余量过大，不仅增加了机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加了材料、工具和电力消耗，提高了加工成本若加工余量过小，则既不能消除上道工序的各种缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时的装夹误差，造成废品其选取原则是在保证质量的前提下，使余量尽可能小一般说来，越是精加工，工序余量越小机械加工余量标准1主题内容与适用范围 本标准规定了磨削加工的加工余量本标准适用于磨削各类材料时的加工余量机械零件是由若干个表面组成的，研究零件表面的相对关系，必须确定一个基准，基准是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面根据基准的不同功能，基准可分为设计基准和工艺基准两类1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准如图32-2所cc2示的轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准2工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准1）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准2）测量基准 用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准，称为测量基准。
如图32-2中的零件，内孔轴线是检验外圆径向跳动的测量基准；表面A是检验长度L尺寸l和的测量基准3）定位基准 加工时工件定位所用的基准，称为定位基准作为定位基准的表面（或线、点），在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面，这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准，这种定位表面称精基准编辑本段拟定工艺路线的一般原则机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等拟定工艺路线的一般原则1、先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准称为“基准先行”2、划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等3、先面后孔1对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。
这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便4、光整加工 光整加工后的工件独特作用也证实了二者的有机结合，具有肯定的临床疗效编辑本段东西方医学交融（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr）不管是中医学还是西医学，从二者现有的思维方式的发展趋势来看，均是走向现代系统论思维，中医药学理论与现代科学体系（45传染病q566丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）之间具有系统同型性，属于本质相同而描述表达方式不同的两种科学形式可望在现代系统论思维上实现交融或统一，成为中西医在新的发展水平上实现交融或统一的支撑点，希冀籍此能给（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr）中医学以至生命科学带来良好的发展机遇，进而对医学理论带来新的革命编辑本段现代中医史（df4肺炎88gdg青霉素d25f肝炎df6）轴心时代中、西医学的峰巅之作雅斯贝而斯曾说：“如果历史有一个轴心，那么我们就必须将这轴心作为一系列对全部人类都有意义的事件，发生于公元前800至200年间的这种精神历程似乎构成了这样一个轴心本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏13低碳钢焊缝的室温组织因含碳量较低，沿A晶界析出F，然后发生共析转变：AP(F+Fe3C)焊缝过热时，可能出现魏氏组织，其特征是F在原A晶界呈网状或沿原A晶粒内部一定方向析出，具有长短不一的针状或片状，亦可直接插入P晶粒之中。
焊缝金属是一种多相组织，是晶界F、侧板条F和P混合组织的总称141 铁素体(Ferrite)低合金钢焊缝中F大体分为以下四类：(1)先共析F(Proeutectoid Ferrite,PF)，亦称晶界或粒界F(Grain Boundary Ferrite,GBF)，块状F-焊缝冷却到较低高温区间(770680)、沿A晶界首先析出的F多以长条形沿晶界扩展，也以多边形状，互相连接沿晶分布是低屈服强度的脆弱相，使焊缝金属韧性下降低合金钢焊缝的室温组织15(2)侧板条F(Ferrite Side Plate,FSP)，亦称无碳贝氏体(Carbon Free Binete,CFB)-焊缝冷却到较低高温区间(700550)、比PF形成温度稍低的F多在晶界F的侧面以板条状向晶内生长，多呈镐牙状有人认为其属魏氏组织，也有人由于其转变温度偏低称为无碳贝氏体由于其位错密度比PF稍高，使焊缝金属韧性显著下降低合金钢焊缝的室温组织16(3)针状F(Acicular Ferrite,AF)-焊缝冷却到更低500左右、在中等冷速下得到的F在原A晶内以针状分布，宽度约为2m,长宽比在3：15：1范围内常以弥散氧化物和氮化物夹杂物为形核质点并放射性成长。
由于其位错密度更高，可以显著改善焊缝的韧性，是提高焊缝金属韧性的理想组织低合金钢焊缝的室温组织17(4)细晶F(Fine Grain Ferrite,FGF)，又称贝氏体F(Binetic Ferrite)-焊缝冷却到500以下、有细化晶粒的Ti、B等元素存在、在原A晶内得到的F如果在更低温度下转变(约450)，可转变为上贝氏体以上四种组织亦可在低碳钢焊缝中出现，只是所含比例不同而已低合金钢焊缝的室温组织182 珠光体(Pearite)在接近平衡状态(如热处理时的连续冷却)低合金钢中出现的组织，其转变温度大约在Ar1550之间出现依细密程度可分为层状P、粒状P及细P在焊接非平衡条件下，原子扩散减缓，P来不及转变，扩大了F和B的区域当焊缝中有细化元素Ti、B时，P可被完全抑制低合金钢固态相变时很少得到PP会增加焊缝金属强度，但其韧性往往下降低合金钢焊缝的室温组织193 贝氏体(Bainite)属中温转变，转变温度大约在550 Ms依形成温度区间及其特性可为上贝氏体(Upper B)和下贝氏体(Lower B)上贝氏体的特征 光镜下呈羽毛状，多沿A晶界析出电镜下相邻条状晶的位相接近于平行，且在平行的条状F间分布有Fe3C。
其韧性较差下贝氏体的特征 光镜下与回火片状M相似电镜下呈许多针状F和针状Fe3C的机械混合物转变温度大约在450 Ms下贝氏体具有强度和韧性均良好的综合性能低合金钢焊缝的室温组织204 马氏体(Martensite)焊缝金属含碳量较高或合金元素较多时，在快速冷却条件下，A过冷到Ms温度以下发生该相的转变依含碳量不同可为板条状M和片状M1)板条状M，又称位错型M，低碳M 常出现在低碳低合金钢焊缝金属中其特征 在A晶粒内部平行生长成群的细条状M板条因含碳量较低，具有较高强度和良好韧性，抗裂纹能力强，综合性能好2)片状M，又称孪晶M，高碳M 焊缝金属中wc0.4%时出现该种相硬度高而脆，容易产生焊接冷裂纹，在焊缝中要避免低合金钢焊缝的室温组织21WM-CCT图焊接工作者为了专门预测低合金钢焊缝制定的低合金钢焊缝金属连续冷却组织转变图，即WM-CCT(Weld Metal Continuous Cooling Transformation)图其分析原理及应用与热处理CCT相同依此图(与成分有关)和焊接条件(决定冷却曲线)，可以推断焊缝金属的组织与性能；反之，由焊缝的性能要求可以确定其组织组成，选择母材与焊接材料，制定焊接参数。
WM-CCT图22三 焊缝金属性能的控制1 焊缝合金化与变质处理 合金化的目的是保证焊缝金属的焊态强度与韧性常采用固溶强化(Mn、Si等元素)、细晶强化(Ti、Nb、V等元素)、弥散强化(Ti、V、Mo等元素)、相变强化等措施在焊接熔池中加入Ti、B、Zr、RE等元素起变质作用，有效细化焊缝组织，提高韧性2工艺措施 除上述冶金措施外，还可以通过调整焊接参数的方法提高焊缝性能，如采取振动结晶、焊后热处理等措施23第三节第三节 焊缝金属的组织与性能焊缝金属的组织与性能24http:/ Machine）、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程1959年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想1962年第一个硅微型压力传感器问世，其后开发出尺寸为50500m的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械1965年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。
微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视美国MIT、Berkeley、StanfordAT&T的15名科学家在上世纪八十年代末提出小机器、大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告的国家建议书，声称由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面，建议中央财政预支费用为五年5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点美国宇航局投资1亿美元着手研制发现号微型卫星，美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划，从1998年开始，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发，年资助额从100万、200万加到1993年的500万美元1994年发布的美国国防部技术计划报告，把MEMS列为关键技术项目美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发美国工业主要致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究很多机构参加了微型机械系统的研究，如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。
加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500万元后，建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十家单位参加欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资，德国自1988年开始微加工十年计划项目，其科技部于19901993年拨款4万马克支持微系统计划研究，并把微系统列为本世纪初科技发展的重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的发展提供了新的技术手段，并已成为三维结构制作的优选工艺法国1993年启动的7000万法郎的微系统与技术项目欧共体组成多功能微系统研究网络NEXUS，联合协调46个研究所的研究瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作，1992年投资为1000万美元英国政府也制订了纳米科学计划在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。
为了加强欧洲开发MEMS的力量，一些欧洲公司已组成MEMS开发集团目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：尖端直径为5m的微型镊子可以夹起一个红血球，尺寸为7mm7mm2mm的微型泵流量可达250l/min能开动汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁，控制其弯曲角度以影响飞机的空气动力学特性美国大批量生产的硅加速度计把微型传感器(机械部分)和集成电路(电信号源、放大器、信号处理和正检正电路等)一起集成在硅片上3mm3mm的范围内日本研制的数厘米见方的微型车床可加工精度达1.5m的微细轴工艺基础的基本概念雅斯贝而斯曾说：“如果历史有一个轴心，那么我们就必须将这轴心作为一系列对全部人类都有意义的事件，发生于公元前800至200年间的这种精神历程似乎构成了这样一个轴心本文档下载后可以修改编辑，欢迎下载收藏。