造船材料与船舶焊接教案Word格式.docx
《造船材料与船舶焊接教案Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《造船材料与船舶焊接教案Word格式.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6．加强了军品焊接技术研究，提高军品焊接自动化率，改善军品焊接质量。
二、船舶焊接技术的特点
船舶焊接有着与铆接无法比拟的巨大优越性：
1．焊接船舶结构形式合理，性能优良，封密性好；
2．船舶焊接结构节省材料，增加效益；
3．船舶焊接技术适应性强，特别适合船舶结构的复杂性；
4．船舶焊接工艺生产率高，设备投资少；
5．船舶焊接结构劳动条件较好。
不足：
焊接结构的刚性大，整体性强，结构中存在应力集中区，往往诱发裂纹，一旦裂纹扩展，就会导致船舶破损、开裂，从而造成海损事故。
因此，在建造船舶时，也要根据船舶的特点，采用合理的焊接方法，焊接工艺，以减少焊接应力和变形以及焊接缺陷。
所以确定先进的船舶焊接工艺，必须首先熟悉各种焊接材料和焊接方法及其特点，才能真正发挥焊接技术的优越性，建造更多的优质船舶。
三、本课程的学习内容及方法
（一）本课程的学习内容：
船舶材料基础
船舶用钢
船用非铁金属材料及其它材料
电弧焊的基本理论
船舶焊接方法
船用金属材料的焊接
船舶结构的焊接工艺
船舶焊接检验
理论授课学时：
52学时
（二）本课程的学习方法
1．明确的学习目的和激发强烈的求知欲；
2．做好学习笔记，寻求焊接技术在造船中应用的知识点；
3．认真阅读教材，抓住各章节的重点，积极参加教学讨论、答疑等活动；
4．广泛阅读课外参考书和相关科技杂志及专业网站，扩大知识面。
向学生推荐的参考教材有：
1．《船用材料与加工工艺》顾善明编人民交通出版2005.1.
2．《金属工艺学》丁德全主编机械工业出版社2004.2.
3．《金属学与热处理》丁建生主编机械工业出版社2006.1
4．《金属熔焊原理》李建国主编机械工业出版社2004.1
5．《焊接方法与设备》雷世明主编机械工业出版社2004.2
6．《焊接结构生产》邓洪军主编机械工业出版社2004.2
7．《焊接生产管理与检验》戴建树主编机械工业出版社2004.2
8．《船舶焊接工艺》陈倩清主编哈尔滨工程大学出版社2005.10
9．焊接手册第一卷焊接方法与设备（第2版）
中国机械机械工程学会焊接学会编，机械工业出版社，2001
10．焊接手册第三卷材料的焊接（第2版）
向学生推荐的国内外电子网：
1．中国新材料网（）
2．中国船舶网（）
3．中国船舶工业网（）
4．中国焊接材料网（）
5．中国焊接技术网（）
6．中国焊接网（）
7．中国焊接信息网（）
8．国际焊接学会
（）
9．美国爱迪生焊接研究所
10．英国焊接研究所
11．澳大利亚焊接技术研究所
12．日本溶接学会
13．巴顿焊接研究所（乌克兰）
向学生推荐的参考文献有：
我国造船焊接技术进步浅析
世界先进造船技术和管理方式对我国造船业的影响
《中国焊接年鉴》金属结构行业概况
对21世纪焊接材料发展趋势的探讨
我国焊接技术的发展及其在国家建设中的作用
焊接生产技术的现状和发展中的几个问题
中国焊接材料的生产与应用2004-7-10
西气东输管道工程中管道焊接过程的质量控制
药芯焊丝的研究与实践
焊接行业现状和存在问题
课题二船舶材料基础
1、一般理解与掌握金属材料的力学性能试验方法；
2、一般理解与掌握金属的晶体结构与结晶；
3、深刻理解与熟练掌握铁碳合金相图及其应用；
4、深刻理解与熟练掌握钢的热处理基本原理与工艺。
教学重点、难点：
1、理解与掌握常用金属材料的力学性能指标；
2、铁碳合金相图的意义及应用；
3、热处理基本原理与工艺。
多媒体讲授。
7学时。
材料是造船工业的基础。
在造船生产中使用的材料特别是金属材料主要具有满足船舶结构所需的力学性能与工艺性能要求；
而这些性能与金属内部原子结构及合金化有着密切的关系，还可以通过热处理强化和改善它们的性能。
第一节金属的力学性能
引言：
1．金属材料的性能
使用性能：
指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
工艺性能：
指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。
2．金属材料力学性能
指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
一、强度和塑性
（一）拉伸实验与拉伸曲线
1．拉伸试样
GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：
圆形、矩形、异型及全截面．常用标准圆截面试样；
长试样：
L0=10d0，短试样：
L0=5d0。
2．拉伸过程：
在拉伸试验机上进行。
3．金属材料的拉伸曲线
Δl
F
图1－2低碳钢的拉伸曲线
op段：
比例弹性变形阶段。
pe段：
非比例弹性变形阶段。
平台或锯齿（s段）：
屈服阶段，明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。
sb段：
均匀塑性变形阶段，是强化阶段。
b点：
形成了“缩颈”，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
。
bk段：
非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。
（二）常用强度性能指标
强度：
材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。
工程上常用的强度指标有σ0.2（σs），σb表示，单位为MPa。
。
（1）屈服点与屈服强度：
屈服点：
产生明显塑性变形的最低应力值.
σs=Fs/S0
符号：
σs：
材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：
试样屈服时所承受的拉伸力（N）
S0：
试样原始横截面积（mm）
屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标，大多数合金都没有屈服现象，屈服强度以σ0.2（塑性变形量为0.2%，微量塑性变形）表示。
σ0.2=F0.2/S0
σ0.2：
试样产生残余塑性变形0.2%时的应力；
S0：
试样原始横截面（mm2）。
屈服强度σ0.2（σs）是金属工程结构设计和选材的主要依据。
也是评定金属强度的重要指标之一。
（2）抗拉强度：
金属材料在载荷作用下，断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度（曾称强度极限），以σb表示，单位为MPa。
σb=Fb/S0
式中：
Fb—试样断裂前的最大载荷（N）
S0—试样原始横截面（mm2）。
当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。
σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。
（三）塑性性能指标
金属材料在载荷作用下，断裂前发生不可逆永久变形的能力就是塑性。
常用的塑性指标是材料断裂时最大相对塑性变形，如拉伸时的断后伸长率和断面收缩率。
1．断后伸长率
试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为断后伸长率，以δ表示。
l1-l0
δ=———×
100%
l0
式中：
L1—试样拉断后的标距（mm）；
LO—试样原始标距（mm）。
2．断面收缩率
试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面缩率，以ψ表示。
其数值按下式计算：
S0-S1
ψ=——-—×
S0
S0—试样原始面积（mm2）；
S1—试样断裂后缩颈处的最小横截面积（mm2）。
δ或ψ数值越大，则材料的塑性越好。
除常温试验之外，还有金属材料高温拉伸试验方法（GB/T4338—95）和低温拉伸试验方法（GB/T13239—91）供选用
二、硬度
引言：
1．定义：
指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不是一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法试验条件。
2．硬度的测试方法
（1）布氏硬度
（2）洛氏硬度
（3）维氏硬度
（一）布氏硬度HB（Brinell-hardness）
布氏硬度试验
1．原理:
用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
2．布氏硬度值
用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。
符号HBS（淬火钢球）或HBW（硬质合金球）之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。
如：
120HBS10/1000/30
表示直径为10mm的钢球在1000k（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
3．优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）；
（2）可测的硬度值不高；
（3）不测试成品与薄件；
（4）测量费时，效率低。
4．测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等。
（二）洛氏硬度HR（Rockwllhardness）
洛氏硬度试验
1．原理：
用顶角为120º
金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。
2．洛氏硬度值
用测量的残余压痕深度表示。
可从表盘上直接读出，如：
50HRC。
（1）试验简单、方便、迅速；
（2）压痕小，可测成品，薄件；
（3）数据不够准确，应测三点取平均值；
（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。
用于测量淬火钢、硬质合金等材料.
（三）维氏硬度HV（diamondpenetratorhardness）
维氏硬度试验
用夹角为136º
的金刚石四棱锥体压头使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
2．维氏硬度值
用压痕对角线
升级会员 