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第一章 焊接基础知识 1

第一节 金属学基本知识 1

一、金属材料的分类 1

（一）钢铁材料的分类 1

（二）有色金属材料的分类及常见的有色金属 11

二、金属材料的性能指标简介 14

（一）物理性能 14

（二）化学性能 17

（三）力学性能 18

（四）工艺性能 25

三、常用金属材料的主要性能 38

四、常用元素对金属材料性能的影响 45

五、钢的焊接性 50

六、常用金属材料的特性和用途 52

第二节 焊接基础知识 100

一、焊接电路 100

二、焊接方法的分类与选择 101

（一）焊接方法的分类 101

（二）焊接方法的选择 106

三、焊接接头及焊缝形式 113

（一）焊接接头的特点及形式 113

（二）焊缝 116

四、焊接应力和变形 123

（一）焊接应力和变形产生的原因及对焊接结构的影响 123

（二）焊接残余应力的分布与影响 125

（三）控制焊接残余应力的措施 127

（四）消除焊接残余应力的方法 130

（五）焊接残余变形的基本形式、影响因素及矫正措施 133

五、焊工安全技术 144

（一）焊接的有害因素 144

（二）焊接卫生措施 145

（三）焊接与切割劳动保护技术 148

（四）焊接电源的安全措施 152

（五）焊钳和焊接电缆的安全要求 154

（六）焊条电弧焊安全技术 156

（七）气体保护焊安全技术 157

（八）埋弧焊安全技术 158

（九）等离子弧焊接与切割安全技术 159

（十）电阻焊安全技术 160

（十一）碳弧气刨安全技术 160

（十二）容器焊接作业安全技术 161

（十三）电焊工高处作业安全技术 162

（十四）焊接作业的防火防爆措施 163

（十五）触电急救 163

第二章 焊接材料 166

第一节 焊条 166

一、焊条的组成及作用 166

（一）焊芯 166

（二）药皮 168

二、焊条的类型、选择和用途 171

（一）碳钢焊条 171

（二）加强钢焊条 178

（三）结构钢焊条 181

（四）堆焊焊条 184

（五）铸铁焊条 187

（六）铝及铝合金焊条 188

（七）铜及铜合金焊条 189

（八）镍及镍合金焊条 190

（九）不锈钢焊条 192

（十）有色金属焊条 193

（十一）低合金钢焊条 195

三、焊条的选用、保管及使用 198

第二节 焊丝 200

一、焊丝的分类 200

（一）实芯焊丝的分类 200

（二）药芯焊丝的分类 202

二、焊丝的品种、偏差及焊接规范 205

（一）铸铁焊丝 205

（二）埋弧焊用碳钢焊丝 206

（三）埋弧焊用低合金钢焊丝 208

（四）碳钢药芯焊丝 209

（五）低合金钢药芯焊丝 214

（六）埋弧焊用不锈钢焊丝 215

（七）气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 216

（八）低合金钢药芯焊丝 219

（九）不锈钢药芯焊丝 227

（十）铜及铜合金焊丝 230

（十一）铝及铝合金焊丝 231

（十二）镁合金焊丝 232

（十三）镍及镍合金焊丝 233

三、焊丝的选用和保管 234

（一）焊丝的选用 234

（二）焊丝的储存与保管 235

第三节 焊剂 236

一、埋弧焊剂的分类 236

二、埋弧焊剂型号、牌号的编制 237

（一）埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂（GB/T 12470—2003） 237

（二）碳素钢埋弧焊用焊剂（GB/T 5293—1999《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》） 238

（三）国产焊剂牌号的表示方法 240

三、焊剂的基本要求及原则 244

第四节 钎料和钎剂 246

一、钎料的分类及型号 246

二、硬钎料的类型、规格及用途 246

三、软钎料的类型、规格及用途 253

四、钎剂的分类、规格与用途 256

五、钎料与钎剂的选用 261

（一）钎料的选择 261

（二）钎剂的选择和使用 261

（三）钎焊常用钎料及钎剂的选用 263

第五节 其他焊接材料 272

一、气体保护焊用气体 272

二、气体保护焊用钨极材料 276

三、碳弧气刨用碳电极 276

第三章 焊接设备及调试 278

第一节 焊接设备 278

一、焊接设备的分类与型号 278

二、焊接设备的选用 283

三、弧焊电源的特性 284

四、常用手工弧焊设备 289

（一）弧焊变压器 289

（二）焊接整流器 293

（三）逆变弧焊电源 295

（四）直流弧焊发电机 299

（五）钨极氩弧焊机 301

五、埋弧焊设备 304

（一）埋弧焊的操作特点 304

（二）埋弧自动焊机 305

（三）机械化埋弧焊机 311

六、气体保护焊机 317

（一）气体保护焊机的分类 317

（二）气电焊机的组成 320

（三）气体保护焊设备的选用 325

七、电阻焊机 328

（一）电阻焊机的分类 328

（二）电阻焊机的组成及主要作用 330

（三）常用电阻焊机的主要技术数据及用途 330

八、电渣焊设备 331

（一）电渣焊的原理及特点 331

（二）焊接电源 332

（三）电渣焊机结构 333

（四）常用电渣焊机的技术数据 335

九、等离子弧焊机 337

（一）等离子弧焊机的分类和组成 337

（二）等离子弧焊机的型号及技术数据 343

十、其他焊接设备 346

（一）激光焊设备 346

（二）电子束焊机 349

（三）摩擦焊机 351

（四）焊接机器人简介 355

第二节 焊接设备的调试与维护 358

一、焊机调试的内容 358

二、几种常用焊机的调试 360

（一）交流弧焊机的调试 360

（二）手工钨极氩弧焊机的调试 360

（三）半自动CO2气体保护焊机的调试 362

三、辅助设备的调试 362

（一）焊接操作机的调试 363

（二）焊接滚轮架的调试 368

四、焊接设备的维护 371

（一）焊条电弧焊设备的维护 371

（二）埋弧焊设备的维护 378

（三）熔化极气体保护焊设备的维护 382

（四）钨极氩弧焊设备维护 386

（五）电渣焊设备维护和保养 389

第四章 常用焊接技术 391

第一节 焊条电弧焊 391

一、焊条电弧焊的特点和应用范围 391

（一）焊条电弧焊的特点 391

（二）应用范围 392

二、焊条电弧焊常用工具 392

三、焊接电弧和焊条 398

（一）焊接电弧 398

（二）电焊条 400

四、焊条电弧焊机 407

五、操作技能 412

（一）焊接参数的选择 412

（二）焊条电弧焊基本操作 423

（三）焊条电弧焊不同位置的操作技能 431

六、常见焊条电弧焊缺陷及预防措施 461

第二节 埋弧焊 464

一、埋弧焊的工作原理、特点及应用范围 464

二、焊接工艺参数 466

（一）焊接电源 466

（二）焊接速度 466

（三）焊接工艺参数对焊缝质量的影响 467

（四）不同接头形式的焊接 471

（五）焊件位置 472

（六）焊丝直径、倾角及伸出长度 472

（七）装配定位焊和衬垫单面焊双面成形 473

（八）焊接工艺参数的选择方法 475

三、埋弧焊的规范选择 476

四、操作技能 476

（一）焊前准备 476

（二）基本操作 477

（三）对接直缝的焊接操作技能 479

（四）埋弧焊的堆焊操作技能 485

（五）角焊缝的焊接操作技能 488

（六）环缝对接焊的操作技能 489

五、埋弧焊的常见缺陷与预防措施 495

第三节 等离子弧焊接与切割 497

一、等离子弧的形成、类型与特点 497

二、等离子弧焊接的应用范围 501

三、等离子弧焊接工艺参数 501

四、等离子弧切割工艺 504

五、等离子弧焊与切割基本方法 519

（一）等离子弧焊 519

（二）等离子弧切割 521

六、等离子弧切割常见故障、原因及改善措施 532

第四节 电渣焊 534

一、电渣焊的特点、分类与应用范围 534

二、各类电渣焊焊接工艺参数 537

（一）丝极电渣焊焊接工艺参数 537

（二）熔嘴电渣焊焊接工艺参数 540

（三）板极电渣焊焊接工艺参数 542

（四）管极电渣焊焊接工艺参数 543

（五）焊接参数对焊缝成形的影响 545

三、电渣焊焊前准备 546

四、电渣焊操作技能 549

（一）电渣焊操作时的注意事项 549

（二）直缝丝极电渣焊的操作技能 550

（三）环缝丝极电渣焊的操作技能 558

（四）熔嘴电渣焊的操作技能 566

（五）丝极电渣焊的操作技能 570

（六）板极电渣焊的操作技能 574

（七）管极电渣焊的操作技能 575

五、电渣焊焊后热处理 577

六、电渣焊常见故障、原因及预防措施 577

第五节 电阻焊 580

一、电阻焊的特点及应用范围 580

二、点焊 580

（一）点焊原理、特点及应用范围 580

（二）点焊过程 581

（三）点焊结构设计 585

（四）点焊机的正确使用方法 589

（五）点焊顺序和点焊方法 590

（六）常用金属材料的焊接参数 592

（七）点焊操作技能 601

（八）点焊常见影响质量的因素及控制措施 610

三、缝焊 614

（一）缝焊原理、特点及应用范围 614

（二）缝焊的基本形式 615

（三）缝焊机的正确使用方法 616

（四）常用金属材料缝焊焊接参数 618

（五）缝焊的操作技能 625

（六）缝焊常缺陷及排除方法 630

四、凸焊 630

（一）凸焊原理、特点及应用范围 630

（二）凸焊参数的选择 632

（三）凸焊焊接工艺 636

（四）凸点位移的原因及预防措施 638

五、对焊 639

（一）对焊的原理、特点及应用范围 639

（二）对焊焊接参数的选择 642

（三）对焊焊接工艺 650

（四）对焊常见缺陷及预防措施 653

第六节 气焊与气割 654

一、气焊 654

（一）气焊的特点与应用范围 654

（二）气焊焊接工艺的规范与选择 656

（三）气焊焊前准备 656

（四）气焊基本操作 657

（五）T形接头和搭接接头的气焊操作技能 662

（六）各种焊接位置气焊的操作技能 663

（七）管子的气焊操作技能 670

二、气割 675

（一）气割的特点与应用范围 675

（二）气割的应用条件 677

（三）常用金属材料的气割性能 680

（四）气割基本操作技能 680

第七节 氩弧焊 696

一、氩弧焊的分类及应用范围 696

二、氩气的保护效果 698

三、氩弧焊焊接规范 699

四、氩弧焊焊接工艺 703

五、焊接操作技能 706

（一）自动钨极氩弧焊的操作技能 706

（二）手动钨极氩弧焊的操作技能 712

（三）熔化极氩弧焊的操作技能 722

六、管道氩弧焊的操作技能 746

（一）小直径管的钨极氩弧焊 746

（二）管道氩弧打底焊 748

七、管板氩弧焊的操作技能 750

八、薄板的氩弧焊的操作技能 751

九、氩弧焊的缺陷与防止 753

第八节 二氧化碳气体保护焊 757

一、二氧化碳气体保护焊的工作原理、特点及应用范围 757

二、二氧化碳气体保护焊的分类 759

三、CO2气体保护焊熔滴过渡形式、特点及应用范围 759

（一）CO2气体保护焊的熔滴过渡形式 759

（二）CO2气体保护焊三种熔滴过渡形式的特点及应用范围 761

四、二氧化碳气体保护的飞溅 762

五、CO2气体的性质、提纯措施及选用 763

六、常用二氧化碳气体保护焊焊机的型号参数和故障维修 765

七、二氧化碳气体保护焊焊接参数的选用 770

八、二氧化碳气体保护焊的基本操作 784

（一）焊枪操作的基本要领 784

（二）引弧 786

（三）左焊法和右焊法 787

（四）运弧 788

（五）收弧 788

（六）焊缝的始端、弧坑及接头处理 789

九、各种位置的焊接操作技能 791

（一）平板对接平焊操作技能 791

（二）平板对接立焊操作技能 798

（三）平板对接横焊操作技能 800

（四）平板对接仰焊操作技能 801

（五）环缝焊接操作技能 804

十、CO2焊的常见焊接缺陷及预防措施 806

十一、药芯焊丝气体保护焊 809

（一）药芯焊丝气体保护原理、特点及用途 809

（二）药芯焊丝CO2焊焊接参数的选择 810

十二、二氧化碳电弧点焊 815

（一）CO2电弧点焊的特点及应用范围 815

（二）CO2电弧点焊工艺 816

第九节 钎焊、扩散焊 818

一、钎焊 818

（一）钎焊的特点、原理与分类 818

（二）钎焊焊接工艺 825

二、扩散焊 838

（一）扩散焊特点 838

（二）焊接工艺及参数 839

第十节 激光焊 843

一、激光焊的分类、特点及应用范围 843

二、金属材料的激光焊接性 845

三、激光焊接设备 846

（一）激光焊机的类型、特点和用途 846

（二）激光焊机的组成 847

四、激光焊工艺 853

（一）激光焊的焊缝形成及特点 853

（二）脉冲激光焊焊接工艺及参数 854

（三）连续激光焊焊接工艺及参数 861

五、典型构件的激光焊 870

第十一节 高频焊 871

一、高频焊的原理、特点、分类及应用范围 871

（一）高频焊的原理 871

（二）高频焊的特点 872

（三）高频焊的分类 873

（四）高频焊的应用范围 873

二、高频焊接的特性 873

（一）高频电流的特性 873

（二）高频电流的优缺点 875

三、高频焊设备 876

（一）高频焊设备的配置 876

（二）高频电阻焊机 878

（三）高频焊管机型号及技术参数 878

四、高频焊工艺参数 879

（一）接头形式 879

（二）焊接参数的选择 879

五、常用金属材料的焊接要点 883

（一）常用金属管子的焊接要点 883

（二）散热片与管的高频焊焊接要点 883

（三）型钢的高频电阻焊焊接要点 884

六、高频焊常见缺陷及预防措施 885

第五章 常用金属材料的焊接 887

第一节 碳钢的焊接 887

一、低碳钢的焊接 887

（一）焊接特点 887

（二）焊接材料 888

（三）焊接工艺 892

二、中碳钢的焊接 894

三、高碳钢的焊接 897

第二节 合金结构钢的焊接 899

一、合金结构钢概述 899

（一）高强度钢 899

（二）专业用钢 900

二、合金结构钢的焊接 900

（一）热轧及正火钢的焊接 900

（二）低碳调质钢的焊接 903

（三）中碳调质钢的焊接 906

（四）珠光体耐热钢的焊接 908

（五）低温用钢的焊接 911

（六）低合金耐腐蚀钢的焊接 913

第三节 耐热钢的焊接 914

一、耐热钢焊接特点 914

二、耐热钢的焊接性及工艺措施 915

三、耐热钢焊条的选用原则、焊前预热目的及焊后热处理目的 917

四、耐热钢的类型与焊接工艺 919

（一）珠光体耐热钢的焊接 919

（二）奥氏体型耐热钢的焊接 922

（三）铁素体型耐热钢的焊接 925

（四）马氏体型耐热钢的焊接 926

第四节 低温钢的焊接 927

一、低温钢的分类和加工性能 927

二、低温钢的焊接特点 929

三、低温钢的焊接工艺 929

第五节 不锈钢的焊接 931

一、不锈钢的分类 931

二、不锈钢的物理性能和力学性能 933

三、不锈钢的腐蚀形式和影响 935

四、不锈钢的焊接性 937

五、不锈钢的焊接工艺 939

（一）奥氏体不锈钢的焊接工艺 939

（二）铁素体不锈钢的焊接工艺 959

（三）马氏体不锈钢的焊接 966

第六节 铸铁的焊接 975

一、铸铁的种类、性能与焊接性 975

（一）铸铁的种类及性能特点 975

（二）铸铁的焊接性 976

二、灰铸铁的焊接工艺 977

（一）同质焊缝的焊条电弧焊 977

（二）异质焊缝的焊条电弧冷焊 980

（三）灰铸铁的气焊 984

（四）灰铸铁的钎焊 985

三、球墨铸铁的焊接工艺 987

第七节 铝及铝合金的焊接 988

一、铝及铝合金的分类 988

二、铝及铝合金的焊接性 989

三、铝及铝合金的焊前及焊后清理 990

四、各种焊接方法焊接铝及铝合金的比较 992

五、铝及铝合金的氩弧焊工艺 992

（一）手工钨极氩弧焊（TIG） 993

（二）机械化钨极氩弧焊 1000

（三）熔化极氩弧焊 1000

（四）熔化极氩弧点焊 1005

第八节 铜及铜合金的焊接 1006

一、铜及铜合金的焊接性 1006

二、焊接材料的选择 1007

三、焊接方法的选择 1009

四、焊接工艺 1009

（一）焊前准备 1009

（二）气焊 1009

（三）碳弧焊 1010

（四）手工电弧焊 1011

（五）埋弧焊 1012

（六）氩弧焊 1014

（七）点焊、缝焊 1016

第九节 钛及钛合金的焊接 1017

一、钛及钛合金的分类 1017

二、钛及钛合金的焊接性 1017

三、焊接材料选择 1022

四、焊接工艺 1023

（一）焊前的准备 1023

（二）钛及钛合金焊接工艺 1025

第十节 镁及镁合金的焊接 1032

一、镁合金的分类 1032

二、镁合金的焊接特点 1032

三、镁合金焊接工艺参数 1033

四、镁合金焊前准备及焊接工艺 1035

（一）镁合金的焊前准备 1035

（二）镁合金焊接工艺 1036

五、镁合金缺陷的焊补 1037

第六章 异种金属材料的焊接 1038

第一节 异种金属焊接概述 1038

一、异种金属焊接的特点 1038

二、异种金属焊接的主要问题 1040

三、异种金属的焊接方法 1042

四、异种金属焊接性与焊接接头 1042

（一）异种金属接头的焊接性 1042

（二）异种金属焊接接头 1042

（三）异种金属焊接接头的连接形式 1044

第二节 异种钢的焊接 1046

一、异种钢的焊接形式 1046

二、异种钢焊接接头裂纹和工艺措施 1046

三、异种钢焊接参数的选择因素 1048

四、异种钢的焊接方法及焊接材料的选择 1049

（一）焊接方法的选择 1049

（二）焊接材料的选择 1050

五、常用异种钢焊接的焊条的选用原则 1050

六、常用异种钢焊接的焊条选用、焊前预热及焊后热处理 1051

七、异种钢焊接操作示例 1056

（一）16Mn钢与27SiMn钢的焊接实例 1056

（二）异种钢埋弧自动（带极）堆焊操作训练 1056

第三节 钢与铸铁的焊接 1059

一、钢与铸铁的焊接性 1059

（一）铁与钢的焊接接头白口组织 1059

（二）钢与铸铁的焊接接头裂纹 1060

（三）钢与铸铁的焊接接头异质焊缝气孔 1062

二、钢与铸铁的焊接方法 1062

（一）钢与灰铸铁的焊接 1062

（二）钢与可锻铸铁的焊接 1064

（三）钢与球墨铸铁的焊接 1066

（四）不锈钢与铸铁的焊接 1066

第四节 钢与有色金属的焊接 1068

一、钢与铝及铝合金的焊接 1068

（一）钢与铝及铝合金的焊接性 1068

（二）钢与铝及铝合金的焊接工艺要点 1069

二、钢与铜及铜合金的焊接 1072

（一）钢与铜及铜合金的焊接性 1072

（二）钢与铜及铜合金的焊接工艺要点 1072

三、钢与镍及镍合金的焊接 1076

（一）焊接特点 1076

（二）焊接工艺 1076

四、钢与钛及钛合金的焊接 1077

（一）焊接特点 1077

（二）焊接工艺 1078

第七章 典型钢结构的焊接 1080

第一节 钢结构的类型和设计基础 1080

一、钢结构的类型 1080

二、焊接结构设计基础 1083

（一）焊接结构总体设计要求 1083

（二）采用焊接结构时应注意的问题 1084

（三）焊接结构设计中应考虑的工艺性问题 1085

（四）合理的接头设计 1086

第二节 柱和梁的焊接 1089

一、柱的焊接 1089

二、梁的焊接 1091

（一）梁的分类及特点 1091

（二）梁的焊接 1093

第三节 网架结构的焊接 1107

一、焊接钢板节点 1107

二、焊接空心球节点 1110

三、焊接钢管节点 1112

四、焊接鼓节点 1112

第四节 压力容器结构的焊接 1113

一、锅炉压力容器焊接的特点、分类及要求 1113

二、圆筒形压力容器的生产焊接工艺 1116

（一）圆筒形压力容器的基本结构 1116

（二）圆筒形压力容器的制造工艺 1117

三、球形压力容器的焊接生产工艺 1123

第八章 焊接质量与检验 1130

第一节 焊接缺陷的防止与返修 1130

一、焊接缺陷的危害、产生原因和防止方法 1130

二、焊接缺陷的返修 1135

第二节 焊接质量检验 1137

一、焊缝外观检查 1137

二、焊缝无损检测 1137

（一）射线探伤 1137

（二）超声探伤 1139

（三）磁粉探伤 1140

三、力学性能试验 1140

四、焊接接头的金相检验 1142

（一）金相检验的目的 1142

（二）对试样的要求 1142

（三）常用的宏观试样腐蚀剂 1142

（四）宏观金相检验 1144

（五）微观金相检验 1145

参考文献 1146