焊接冶金基本知識

       熔焊的過程就是焊接材料與靠近焊縫的母材被加熱、冷卻和焊縫金屬結晶并隨后冷卻的過程.其實質是將焊接材料與母材熔為一體，在焊接區發生與煉鋼相似的冶金過程。但這一過程比一般的冶金過程要復雜得多。因此，掌握一定的金屬學和焊接冶金知識，對于了解焊接中的基本規律，更好地從事焊接工作是必要的。

1.1  金屬學的一般知識

1.1.1金屬的結構 

       金屬是由原子構成的，其內部原子是按一定的次序有規則的排列著。因此，金屬屬于晶體，固態金屬的內部結構即晶體結構，可用描述原子排列方式的晶格來表示。由于晶格中的原子在不同方向上的距離和結合能力不同，所以晶體的性能隨著方向的不同也是不同的。金屬的內部晶格結構決定了它的性能，不同內部結構的金屬所表現出來的性能就有一定的差異。

       金屬的原子有一定的排列規則，形成了所謂“空間晶格”。純金屬晶格主要有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格，見圖1~1所示。

圖1-1a是從體心立方晶格中取出來的一個單位立方晶格，它的三個相互垂直的邊長彼此相等，除在立方體的八個角上各有一個原子外，立方體的中心還有一個原子；圖1-1b是從面心立方晶格中取出來的一個單位立方晶格，與體心立方晶格不同的是：立方體的 中心沒有原子，而在立方體的六個面的中心各有一個原子；圖1-1c是從密排六方晶格中取出來的一個單位密排六方晶格，在晶格的12個角上各有一個原子，構成六方柱體，上下底面中心各有一個原子，晶格內部還有三個原子。

有些金屬的晶體結構會隨著溫度的變化而發生改變，即由一種晶格轉變為另一種晶格，這種晶格類型的轉變現象叫做金屬的同素異構轉變，如純金屬鐵。

                                     圖1-1常見的金屬晶格類型

                  a)體心立方晶格     b)面心立方晶格     c)密排六方晶格

鐵屬于立方晶格，純鐵在室溫至912℃的溫度范圍稱為α鐵(α-Fe),晶格是體心立方晶格；在912℃轉變為γ鐵(-Fe)時，就變為面心立方晶格：

再升溫到1394℃時，轉變為δ鐵(8-Fe),面心立方晶格又重新轉變為體心立方晶格。同素異構轉變都是可逆轉變，冷卻過程發生相反轉變。這些轉變可表示為：

     體心立方晶格                       面心立方晶格                          體心立方晶格

鐵的晶格的這一變化，是鋼鐵所以能夠通過不同的熱處理獲得不同性能的基礎，也是焊接時熱影響區中的各個區段彼此之間與母材比較具有不同的金相組織的依據之一。

鐵的同素異構轉變會引起體積的變化。從α-Fe轉變到γ-Fe時大約收縮1%,從γ-Fe轉變為δ-Fe時體積反而增加，這是由于晶格變化的緣故，體積的少量變化可能引起明顯的內應力。

在晶格結點上的原子并不是固定不動的。原子常圍繞某一固定的位置做輕微的振動。隨著溫度的增高，振動的范圍也就增大，因而晶格有了膨脹，這就是金屬熱脹冷縮的原因。當溫度升高到熔點后，原子的振動范圍顯著增大，而且全部脫離原有位置，這便意味著金屬己經熔化。

鐵的晶格的這一變化，是鋼鐵所以能夠通過不同的熱處理獲得不同性能的基礎，也是焊接時熱影響區中的各個區段彼此之間與母材比較具有不同的金相組織的依據之一。

鐵的同素異構轉變會引起體積的變化。從α-Fe轉變到γ-Fe時大約收縮1%,從γ-Fe轉變為δ-Fe時體積反而增加，這是由于晶格變化的緣故，體積的少量變化可能引起明顯的內應力。

在晶格結點上的原子并不是固定不動的。原子常圍繞某一固定的位置做輕微的振動。隨著溫度的增高，振動的范圍也就增大，因而晶格有了膨脹，這就是金屬熱脹冷縮的原因。當溫度升高到熔點后，原子的振動范圍顯著增大，而且全部脫離原有位置，這便意味著金屬己經熔化。