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第一章 电工学基本常识1

第一节 电和电路1

一、物质的组成和电结构1

二、静止的电4

三、导体、半导体和绝缘体6

四、移动的电9

五、电流的方向和电子运动方向11

六、电和化学12

七、安培、伏特和欧姆14

八、电功率18

九、电流的测量21

第二节 电磁25

一、磁25

二、载流线圈所产生的磁场31

三、磁场对载流导线的作用33

第三节 电力36

一、电力是怎样生产出来的36

二、交流电39

三、电站45

四、电力的分配46

五、电动机51

六、电照明和电热54

第二章 手工电弧焊接的工具和设备57

第一节 焊接工具57

一、面罩57

二、护目玻璃57

三、焊接电缆59

四、焊钳61

第二节 焊接设备——电焊机63

一、电焊机型号编制办法（JB-1475-74）63

二、电焊机部分产品新、旧型号对照（参见表2-6）67

三、对电焊机的基本要求70

1.陡降的外特性71

2.对电焊机空载电压和短路电流的要求72

3.对电焊机调节特性的要求73

4.对电焊机动特性的要求74

四、直流电焊机75

1.直流电焊机的几个名词解释75

2.AX-320型直流手弧焊发电机76

3.AX1-500型直流弧焊机78

4.AX3-300-2型直流弧焊发电机80

5.AX-165型与AX1-165型直流弧焊机81

6.多头直流弧焊机83

五、交流弧焊机84

1.铁芯84

2.绕组85

3.交流弧焊机的工作原理85

4.常用交流弧焊机的结构、电路及工作原理86

六、焊接整流器95

1.三相降压变压器96

2.内反馈三相磁放大器（简称磁放大器）97

3.硅整流器组97

4.输出电抗器97

5.铁磁谐振式稳压器98

6.通风机组98

7.工作原理99

8.焊接电流的调节100

七、手工电弧焊接电源的开关与接线100

1.对电源开关的要求100

八、交、直流电焊机输入电源线及保险丝的选用102

1.输入电源线的选用102

2.交、直流电焊机保险丝的选用103

九、电焊机的选择与接线104

1.电焊机的类型104

2.电焊机的容量105

3.电焊机的暂载率105

4.电焊机的接线与维护107

5.直流电焊机的外部接线109

6.交流电焊机的外部接线110

7.多头电焊机的外部接线111

8.电焊机的串联和并联112

十、电焊机的使用和维护修理117

1.旋转式直流电焊机的使用、维护及故障排除方法118

2.交流电焊机的维护与修理及常见故障排除方法122

3.整流式直流电焊机的维护与修理和故障排除方法125

第三章 金属的基本知识127

第一节 金属的晶体构造127

一、晶体与非晶体127

1.面心立方晶格129

2.体心立方晶格129

3.密排六方晶格129

二、纯金属的结晶及金属锭的构造130

1.结晶的概念130

2.冷却曲线130

3.结晶过程131

4.树枝状晶体的形成过程133

5.金属锭的结晶构造133

6.焊缝金属的结晶特点135

第二节 金属在固态下的转变127

一、铁的同素异晶转变和磁性转变136

二、金属的塑性变形和再结晶137

1.金属的塑性变形137

2.变形金属的再结晶139

第三节 合金140

一、几个基本定义140

1.合金140

2.元140

3.系140

4.相141

二、合金结构的种类及特征141

1.固溶体141

2.金属化合物142

3.机械混合物142

第四节 金属与合金的性能144

一、物理性能144

1.比重144

2.熔点144

3.导电性144

4.热膨胀性144

5.导热性1

6.磁性145

二、化学性能145

1.抗蚀性145

2.抗氧化性145

3.化学稳定性145

三、机械性能146

1.强度146

2.塑性147

3.硬度147

4.冲击韧性147

5.高温强度148

四、工艺性能148

1.铸造性能148

2.压力加工性能148

3.焊接性能149

4.切削加工性能149

第五节 金属材料的试验方法150

一、成分分析150

1.化学分析法150

2.光谱分析法150

3.钢的火花鉴别法15

二、金相分析150

1.断口分析法15

2.宏观分析法151

3.显微分析法151

三、无损探伤法151

1.射线探伤法（包括×射线和γ射线）151

2.超声波探伤法152

3.磁粉探伤法1

4.涡流探伤法153

5.荧光及着色探伤法153

四、机械性能试验154

1.拉力试验154

2.冷弯试验158

3.硬度测定159

4.冲击试验165

5.疲劳试验167

6.断裂韧性的概念169

第六节 金属材料的分类方法171

一、黑色金属材料的分类171

1.生铁的分类171

2.钢材按材质分类172

二、有色金属材料分类175

第七节 钢铁的生产工艺176

一、炼铁176

1.高炉的构造176

2.高炉的产品177

二、炼钢178

1.转炉炼钢法178

2.平炉炼钢法180

3.电炉炼钢法182

4.联合炼钢法与混合炼钢法183

三、钢的浇注184

1.模铸184

2.连续铸锭186

3.镇静钢与沸腾钢187

4.沸腾钢和镇静钢的比较187

5.钢锭的缺陷188

四、钢的压力加工189

1.冷、热压力加工189

2.压力加工方法189

五、钢材生产过程中的热处理190

第八节 钢材的品种规格193

第九节 我国钢材牌号的表示方法197

一、普通碳素钢197

1.甲类钢197

2.乙类钢和特类钢197

二、优质碳素结构钢199

三、碳素工具钢199

四、易切削结构钢200

五、普通低合金结构钢200

六、合金结构钢202

七、合金工具钢202

八、高速工具钢202

九、弹簧钢203

十、滚动轴承钢203

十一、不锈耐酸钢203

十二、耐热钢203

十三、电器工业用硅钢204

十四、电器工业用纯铁204

十五、碳素焊条钢204

十六、专门用途钢204

1.钢轨用钢204

2.桥梁用钢205

3.锅炉用钢205

4.矿用普通低合金钢205

5.造船用钢205

6.普通碳素铆螺钢205

7.优质碳素铆螺钢及合金铆螺钢205

8压力容器用钢206

第十节 铁碳合金状态图又称铁碳系平衡相图207

铁碳合金状态图中的特性点和特性曲线208

1.铁碳合金状态图中的特性点208

2.铁碳合金状态图中的特性曲线209

3.铁碳合金在平衡状态下的组织及其性质210

4.铁碳合金的结晶过程和在室温下的平衡组织211

5.碳和常存杂质对钢的组织和性能的影响215

第十一节 钢的热处理218

一、钢在加热时和冷却时组织的转变219

1.钢在加热时组织的转变219

2.钢在冷却时的组织转变220

二、钢的热处理基本方法222

1.退火222

2.淬火227

3.回火229

4.正火230

三、钢的热处理常见缺陷232

1.过热与过烧232

2.氧化与脱碳233

3.机械性能不足234

4.软点234

5.变形与裂缝234

第十二节 钢的表面热处理235

一、表面淬火235

1.火焰表面淬火235

2.高频表面淬火236

3.工频感应加热表面淬火237

二、钢的表面化学热处理238

1.渗碳238

2.渗氮240

3.碳氮共渗241

4渗金属元素242

第十三节 手工电弧焊接中常见钢材的牌号、成分、机械性能和用途243

一、普通碳素钢243

二、优质碳素结构钢247

三、低合金高强度钢251

第四章 电焊条269

第一节 焊缝的过程269

一、焊缝的形成过程269

二、焊缝金属化学成分对机械性能的影响270

1.碳（C）271

2.锰（Mn）272

3.硅（Si）273

4.硫和磷（S和P）273

5.氮（N）274

6.氧（O）274

7.氢（H）274

第二节 焊条的组成和分类277

一、焊芯278

1.焊芯的成分278

2.焊芯的牌号279

二、药皮282

三、焊条药皮原料的分类307

1.矿物质308

2.铁合金类和金属类308

3.有机物类308

4.化工产品类308

四、焊条药皮功用分类309

1.稳弧剂309

2.造渣剂309

3.造气剂309

4.脱氧剂309

5.合金剂309

6.稀渣剂31

7.粘结剂310

8.粘塑剂310

五、几种典型电焊条药皮的配方及其冶金特点315

1.钛钙型类315

2.氧化铁型类317

3.纤维素型类318

4.低氢型类319

第三节 电焊条的焊接工艺性能321

一、焊条的稳弧性及极性321

二、电焊条适用的焊接位置322

三、焊缝的成形性及焊条的脱渣剂323

四、焊条的熔深特性324

五、焊条的熔敷系数324

六、焊条的飞溅特性325

第四节 电焊条的制造326

一、电焊条制造的工艺过程326

1.焊芯的加工327

2.药皮原材料的制粉335

3.铁合金的钝化处理340

4.电焊条药皮涂料的制备344

5.焊条药皮的压涂349

6.焊条的干燥、烘焙和包装355

第五节 国产电焊条的分类特点及选用360

一、焊条牌号编制方法360

二、结构钢焊条使用说明363

1.碳钢和普低钢的焊接363

2.对于同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用363

3.异种钢焊接时电焊条的选用363

4.中碳钢的焊接364

5.铸钢的焊接364

三、结构钢及结构钢焊条的特点及选用367

四、第二类：钼和铬钼耐热钢焊条370

1.珠光体耐热钢的焊接371

2.马氏体耐热钢的焊接371

3.珠光体耐热钢焊条373

五、第三类：不锈钢焊条374

1.铬不锈钢及其焊条375

2.铬镍奥氏体不锈钢及其焊条376

六、第四类：堆焊焊条381

1.常温不同硬度堆焊焊条383

2.常温高锰钢堆焊焊条385

3.切削刀具、模具堆焊焊条385

4阀门堆焊焊条385

5.合金铸铁与钴基堆焊焊条386

七、第五类：低温钢焊条386

八、第六类：铸铁焊条387

九、第七类：镍和镍合金焊条390

十、第八类：铜及铜合金焊条391

十一、第九类：铝及铝合金焊条393

十二、第十类：特殊用途焊条394

十三、怎样正确地选用电焊条395

1.考虑焊件母材的化学成分和机械、物理性能395

2.考虑焊接的工作条件和使用性能397

3.考虑焊件的结构特点398

4.考虑焊接工地、现场的设备情况以及焊条的操作工艺性399

5.考虑经济性399

6.异种钢、复合钢板的焊接及焊条399

第六节 焊条的保管、使用和鉴定401

一、焊条的保管与使用401

1.焊条的贮存与保管402

2.焊条的外观检查方法402

3.鉴别焊条受潮变质的方法403

4.焊条使用前的烘干403

5.焊条的鉴定404

二、焊条消耗量的理论计算408

第五章 手工电弧焊接工艺411

第一节 构件的备料及装配411

一、焊接接头形式411

二、坡口形式的选用412

三、坡口各部位名称、坡口的形式及接头的形式412

1.坡口各部名称412

2.对接接头413

3.T型接头414

4.角接接头415

5.搽接接头415

6.卷边接头416

四、坡口的制备416

1.剪切416

2.刨边416

3.车削416

4.铲削417

5.氧气切割417

6.碳弧气刨417

五、装配与焊接的关系417

1.正确掌握公差标准418

2.装焊程序问题418

3.定位焊418

4.几种常用的焊件装配夹具419

六、焊缝形式422

1.焊缝的分类422

2.焊缝的种类422

3.《焊缝代号》423

4.《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》428

第二节 电弧432

一、碰撞电离435

二、热电离435

三、阴极电子发射435

1.热电子发射436

2.场致电子发射436

3.撞击电子发射437

四、焊接电弧的结构和温度437

1.阴极区438

2.阳极区439

3.弧柱440

五、电弧电压441

六、焊接电弧的静特性441

七、焊接电弧燃烧的稳定性442

八、焊接电弧的极性和偏吹443

1.焊接电弧的极性及应用443

2.焊接电弧的偏吹445

九、电弧的热功率分布及热传导449

1.焊接电弧的热功率分布449

2.电弧与熔池450

3.熔池与焊件温度场的等温线451

4.陡急的等温线与平缓的等温线452

十、电弧的光线454

十一、电弧焊的熔滴过渡454

1.熔滴过渡的作用力455

2.影响过渡熔滴大小的因素457

3.熔滴过渡的形式457

4.焊缝的形成过程458

第三节 焊接接头的金相组织460

一、焊缝金属的结晶460

1.焊接熔池结晶的特点460

2.焊缝结晶的过程461

二、焊缝中的偏析现象462

1.显微偏析462

2.区域偏析463

三、焊接金属的二次结晶464

四、热影响区金属的组织465

1.半熔化区467

2.过热区468

3.正火区468

4.不完全重结晶区468

5.再结晶区469

6.蓝脆区469

五、易淬火（合金钢）钢热影响区的显微组织470

第四节 焊接规范对焊缝质量的影响473

一、焊条直径473

1.焊件的厚度473

2.接头形式473

3.焊缝的空间位置473

4.焊接层次474

二、焊接电流474

1.焊接电流和焊条直径的关系475

2.焊接电流和焊缝位置的关系475

三、电弧电压476

四、焊接速度477

五、焊接规范的选择477

六、线能量对焊接接头性能的影响479

第五节 手工电弧焊接操作工艺481

一、引弧481

1.划擦法引弧（又称磨擦法）481

2.点触法引弧（又称直击法、接触法）481

3.电弧不能引燃的原因483

二、焊接起点484

三、焊条的倾角485

四、运条方法485

焊条的移动485

五、焊缝的起头、收尾和接头技术491

1.焊缝的起头491

2.焊缝的收尾491

3.焊缝的接头技术492

4.熔池中的熔渣熔液和金属熔液494

六、堆焊技术495

七、铸钢件缺陷和裂缝的焊补技术497

1.铸钢件缺陷的焊补497

2.裂缝的焊补498

八、各种位置的焊接方法498

1.平焊499

2.横焊512

3.立焊516

4.仰焊522

5.薄板焊接技术526

6.手工电弧焊接单面焊双面成形技术526

九、管道的手工电弧焊接534

1.坡口要求535

2.对口要求537

3.管道的转动焊接（管子水平放置）538

4.管道的水平固定对接焊（简称吊焊）541

5.管道的垂直固定对接焊（简称横焊）549

6.倾斜管道的固定焊——斜焊557

7.管道接头带垫圈的焊接560

8.各种管子的焊接特点565

9.刚性对口焊接时的注意事项566

10.低温下焊接时的注意事项567

第六章 焊接接头的质量及检验569

第一节 焊接接头的常见的缺陷及其分析569

一、焊缝尺寸不符合设计要求570

二、弧坑571

三、焊穿及焊漏571

四、咬边572

五、焊瘤573

六、严重飞溅574

七、夹渣574

八、未焊透576

九、满溢577

十、内凹578

十一、过烧578

十二、电弧擦伤579

十三、气孔579

十四、裂缝581

1.热裂缝584

2.冷裂缝586

3.再热裂缝588

4.焊接应力、变形和裂缝的关系589

第二节 焊接质量检验方法591

一、非破坏性的检验方法593

1.焊接接头的外观检查593

2.致密性检验593

3.无损探伤检验595

二、破坏性检验方法614

1.机械性能试验614

2.焊接接头的金相检验621

3.焊缝金属的化学分析621

4.晶间腐蚀试验621

第三节 焊接技术质量标准和焊缝尺寸公差623

一、焊缝的技术质量标准623

1.焊缝外观技术质量标准623

2.焊缝内部技术质量标准623

3.焊缝气密性质量要求624

4.焊缝金相质量要求624

5.焊缝金属及焊接接头机械性能标准625

6.焊缝的化学成分质量要求625

二、焊缝尺寸公差625

参考书目627

附表631