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金属材料及热处理基本知识
第一章金属材料及热处理基本知识
1.1概述：
金属材料是制造特种设备最常用的材料，因此了解和掌握金属材料性能是十分必要的，通常所指的金属材料性能是指金属材料的使用性能和工艺性能。
如力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）、物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）、化学性能（耐腐蚀性、热稳定性等）等使用性能和冷、热加工（铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等）的工艺性能。
1.2材料力学的基本知识
1.2.1金属材料在加工和使过程中的基本特征
⑴都要承受不同形式外力的作用；
⑵都会产生抵抗这些外力作用的能力（这种能力称为材料的力学性能如σs、HB、αk、δ5等）直至能力消失而发生变形以至断裂破坏；
1.2.2应力与应变
⑴内力：
是指材料内部各部分之间的相互作用的力，在未受外力作用时，材料内部相互平衡并保持其固有的形状。
当受到外力时，这种固有的平衡被打破，相互之间作用力会改变，材料会发生形变，这是由于材料在外力作用下产生的附加内力的结果，通常简称它为内力。
⑵应变与应力：
物体在外力作用下，其形状尺寸所发生的相对改变称为应变；物体在外力作用下而变形时，其内部任一截面单位面积上的内力大小通常称为应力；方向垂直于截面的应力称为正应力。
1.2.3强度
⑴定义：
金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力，材料强度可以通过拉伸试验测出。
⑵金属材料拉伸试验
①弹性阶段：
此阶段内应力与应变成正比（即材料符合虎克定律），该段称为弹性阶段。
该段中应力的最高值所对应的应变值eノ，称为比例极限σp。
②屈服阶段：
此阶段外加应力不再增加而应变仍在持续增加（主要是塑性变形），材料已失去抵抗继续变形的能力，此时的应力称为屈服极限或曰屈服强度σb。
若以材料塑性伸长0.2％作为屈服极限，则其屈服强度用σ0.2表示。
③强化阶段：
当变形超过屈服阶段，材料又恢复了对继续变形的抵抗能力，为使材料继续变形必须增加应力值，这种现象称为加工硬化现象，或曰强化阶段。
④颈缩阶段：
当外加应力达到材料抗拉强度σs后，试件某一局部开始变细，出现颈缩现象称之颈缩阶段。
⑶应用：
抗拉强度σs、屈服强度σb是评价材料性能的两个主要指标。
一般特种设备金属材料构件都是在弹性状态下工作的，不允许发生塑性变形，所以在特种设备设计中都选择了适当的安全系数来保证。
一般设计若以抗拉强度σs作为指标时，锅炉规范规定安全系数Ns＝1.5，压力容器规范规定安全系数Ns＝1.6；若采用屈服强度σb作为指标时，锅炉规范规定安全系数Nb＝2.7，压力容器规范规定安全系数Ns＝3.0。
1.2.4塑性
⑴定义：
塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。
⑵评定与计算：
材料塑性的指标通常用伸长率δ和断面收缩率ψ，伸长率可用右式确定：
δ＝［（L1－L0）/L0］×100％；L0—试件原标距长度，L1—拉断后试件标距长度。
断面收缩率可用右式确定：
ψ＝［（A0－A1）/A0］×100％
式中：
A0－试件原来截面积，A1－拉断后试件颈缩处的截面积
⑶应用：
锅炉压力容器对材料塑性要求是有一定限度的，并不是越大越好，应合理选择。
单纯追求塑性会限制材料的使用能力，造成材料的极大浪费。
1.2.5硬度
⑴定义：
是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
⑵试验：
通常有以下几种试验形式：
布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里氏硬度HL。
⑶应用：
HB主要用于测定硬度较低的材料，如退火、正火、调质处理的钢材。
HR主要用于测定硬度较高的材料，其中HRB测定同HB，HRA和HRC用于测定淬火钢、硬质合金、渗碳层等。
HV主要用于测定金属表面硬度，如测定金相组织中不同区域的硬度，测定焊缝不同区域的硬度。
HL主要用于现场构件材料表面硬度的测定，测后可以直接读出硬度值，并能及时转换为布、洛、维等各种硬度值。
1.2.6冲击韧性
⑴定义：
是指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗能量大小的特性。
⑵试验：
通常是在摆式冲击试验机上测定的。
冲击韧性αKv（αku）＝Ak／SN。
⑶应用：
材料冲击韧性的高低，取决于材料有无迅速塑性变形的能力，冲击韧性高的一般都有较高的塑性，但塑性较高的材料却不一定都有较高的冲击韧性。
冲击韧性是对材料的化学成分、冶金质量、组织状态、内部缺陷以及试验温度等比较敏感的一个质量指标，同时也是衡量材料脆性转变和断裂特性的重要指标。
1.3金属学与热处理基本知识
1.3.1金属的晶体结构
⑴定义：
内部原子呈规则排列的物质称为晶体，原子的排列方式称为晶体结构。
⑵晶体结构种类：
有体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格，实际使用的金属是由许多晶粒组成的，又叫多晶体。
⑶应用：
金属材料在冶炼过程中是由高温的液态金属冷却转变为固态金属的结晶过程，结晶总是从晶核开始（晶核通常是依附于液态金属中固态微粒杂质而形成），液体中原子不断向晶核聚集，使晶核长大，直至所有的晶粒长大到互相接触，结晶即告结束。
实际晶体的原子排列并非完美无缺，在排列中常常会出现空位、间隙原子、置代原子、位错等微观缺陷。
晶格缺陷会使材料的物理、化学性能发生改变，例如空位、间隙原子、置代原子的存在引起周围晶格畸变，导致金属材料屈服强度和抗拉强度增高，而位错的存在则会材料容易塑性变形，强度降低。
1.3.2铁碳合金的基本组织
⑴定义：
通常把钢和铸铁统称为铁碳合金，一般把碳含量0.02％～2.0％的称为钢，含碳量大于2.0％的称为铸铁。
锅炉压力容器压力管道用钢含碳量一般低于0.25％。
⑵基本组织形式
①铁素体：
碳溶于α－铁或δ－铁中的固溶体（α－铁和δ－铁都是体心立方晶格），用“F”表示，在770℃以下它具有铁磁性。
②奥氏体：
碳溶于γ－铁中的固溶体，用“A”表示。
仅存在于727℃以上的高温范围内，它不具有铁磁性。
③渗碳体：
铁和碳的金属化合物，含碳量为6.67％，符号为“Fe3C”。
④珠光体：
层片状铁素体与渗碳体构成的机械混合物。
它有较高的硬度和强度，塑性泛较好。
⑶应用：
从铁碳合金状态图中可知，含碳量为0.77％的铁碳合金只发生共析转变，其组织是100％珠光体，称为共析钢。
含碳量＞0.77％的铁碳合金称为过共析钢，其组织是珠光体P＋渗碳体Fe3C；含碳量＜0.77％的铁碳合金称为亚共析钢，其组织是铁素体F＋珠光体P。
组织中铁素体F的含量越多，表明碳含量越低，则材料的塑性和韧性就越好，但强度和硬度就随之降低。
1.3.3热处理的一般过程
⑴定义：
热处理是将固态金属及合金按预定的要求进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织从而获得所要求性能的一种工艺过程。
⑵热处理过程：
热处理过程主要是由加热、保温（时间）、冷却三个阶段构成的，温度和时间是影响热处理的主要因素，因此热处理过程都可以用温度－时间曲线来表述。
⑶应用：
热处理的加热目的是使珠光体P向奥氏体A的转变，使剩余铁素体F向奥氏体A溶解，直至组织为单一奥氏体A。
保温的目的是使晶粒内的成分扩散均匀，获得均匀的奥氏体A。
冷却的目的是使加热转变的奥氏体A分解，随着冷却速度的不同，奥氏体分解的产物的形态、分散度及性能都将发生不同的变化。
1.3.4锅炉压力容器压力管道用钢常用的热处理工艺
⑴退火
①定义：
将钢试件加热到适当的温度，保温一定的时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，称为退火。
根据材料化学成分和热处理的目的的不同，退火又可分为完全退火、不完全退火、消除应力退火、等温退火、球化退火等。
②应用
A完全退火又称重结晶退火，其方法是将工件加热到Ac3以上30～50℃，保温后在炉内缓慢冷却。
目的是在于细化组织，消除应力，降低硬度，改善切削加工性能。
主要用于各种亚共析钢中的碳钢和合金钢的铸、锻件，有时也用于焊接结构件。
不完全退火是将工件加热到Ac1以上30～50℃，保温后缓慢冷却的方法。
其主要目的是降低硬度，改善切削加工性能，消除内应力。
应用于低合金钢、中高碳钢的锻件和轧制件。
消除应力退火是将工件加热到Ac1以下100～200℃，保温后缓慢冷却使工件产生塑性变形或蠕变变形带来的应力松弛的方法。
目的是消除焊接、冷变形加工、铸造、锻造等加工方法所产生的内应力。
B.正火：
正火是将工件加热到Ac3或Acm以上30～50℃，保持一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。
目的是细化晶粒，均匀组织，降低内应力。
由于正火的冷却速度较快，过冷度较大，易使组织中珠光体量增多，且珠光体片层厚度减小，所以正火后的钢强度、硬度、韧性都比退火的钢高。
许多锅炉压力容器用的钢板都是以正火状态供货的。
C.淬火：
淬火是将钢加热到临界温度以上（一般情况是：
亚共析钢为Ac3以上30～50℃；过共析钢为Ac1以上30～50℃），经过适当的保温后快冷，使奥氏体转变为马氏体的过程。
目的是通过淬火获得马氏过组织，以提高材料硬度和强度。
如轴承、模具等工件。
锅炉压力容器材料和焊缝的组织不希望有马氏体。
D.回火：
回火是将经过淬火的钢加热到Ac1以下的适当温度，保持一定时间，然后用符合要求的方法冷却（通常是空冷），以获得所需组织和性能的工艺。
目的是降低材料的内应力，提高韧性。
通过调整回火温度，可以获得不同的硬度、强度和韧性，以满足所要求的力学性能。
此外回火还可以稳定工件的尺寸，改善加工性能。
按回火的温度不同可将回火分为低度、中温和高温回火三种。
E.奥氏体不锈钢的固溶处理和稳定化处理：
把奥氏体不锈钢加热到1050～1100℃（此温度下碳能在奥氏体中固溶），保温一定时间（约每25mm厚度不小于1小时），然后快速冷却至427℃以下（要求从925℃至538℃冷却时间小于3分钟），以获得均匀的奥氏体组织的工艺称为固溶处理。
目的是保证其强度、硬度低而韧性好，并具有很高的耐腐蚀性和良好的高温性能。
对于含有钛或铌的铬镍奥氐体不锈钢，为防止晶间腐蚀，必须使钢中的碳全部固定在碳化钛或碳化铌中，以此为目的的热处理称为稳定化处理。
即把铬镍奥氐体不锈钢加热到850～900℃，保温6小时，在空气中冷却或缓冷。
1.4锅炉压力容器常用材料
1.4.1一般要求
⑴应有足够的强度，即有较高的屈服极限和强度极限，以保证安全性和经济性；
⑵应有良好的韧性，以保证在承受外加载荷时不发生脆性破坏；
⑶应有良好的加工工艺性能，包括冷热加工成型性能和焊接性能；
⑷应有良好的低倍组织和表面质量，不允许有裂纹和白点；
⑸用于高温元件的材料应具有良好的高温性能，包括足够的蠕变强度、持久强度和持久塑性，有良好的高温组织稳定性和高温抗氧化性；
⑹与腐蚀介质接触的材料应具有优良的抗腐蚀性能。
1.4.2钢的分类和命名方法
⑴分类方法：
钢的分类方法有“按化学成份分类”和“按主要质量等级和主要性能及使用特性分类”两种。
⑵碳钢的分类和命名
①按含碳量分类：
可分为低碳钢，C≤0.25％；中碳钢，C≤0.25％～0.6％；高碳钢，C＞0.6％；
②按钢的质量（即S、P含量）分类：
可分为普通碳素钢，S≤0.050％；P≤0.045％；优质碳素钢，S≤0.040％；P≤0.040％；高级优质碳素钢，S≤0.030％；
P≤0.035％；
③按冶炼时脱氧程度分类：
可分为沸腾钢用“F”表示；镇静钢，用“Z”表示；半镇静钢，用“b”表示；
④按冶炼方法分类：
可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。
按炉衬里材料又可分酸性和碱性两类。
⑶碳钢的牌号及表示方法
①碳素结构钢
A.普通碳素结构钢表示方法：
QXXX－XX，其中Q是“屈服极限”汉语拼音第一个字母大写，XXX为钢的屈服强度值（单位MPa），XX中第一个X表示质量等级（分为A、B两级），第二个X表示脱氧方法（分为沸腾钢F、镇静钢Z和半镇静钢b）；
B.优质碳素结构钢表示方法：
其牌号用钢平均含碳量的万分比两位数字表示，如08钢表示平均含碳量为0.08％。
优质碳素结构钢又可分为有意加锰（即Mn＝0.7％～1.2％）的，用牌号后附加“Mn”表示；
C.专门用途的碳素钢表示方法：
在牌号尾部加代表用途的符号，锅炉用钢加“g”、压力容器用钢加“R”，如20g、20R等。
D.碳素铸钢表示方法：
用“铸钢”的汉语拼音字首ZG表示，其后两组数字分别表示铸钢的σS、σb值，如ZG200－400，ZG270－500等。
②碳素工具钢表示方法：
用碳字汉语拼音首“T”表示，之后的数字表示平均含碳量的千分比，数字后的“A、B”表示材料质量等级（B级优于A级），如T8、T12A分别表示含碳量为0.8％碳素工具钢和1.2％高级碳素工具钢。
⑷合金钢的分类和命名
①定义：
在钢中特意加入了除铁碳以外的其他合金元素（如：
锰、铬、镍、钼、铜、铝、硅、钨、钒、铌、锆、钴、钛、硼、氮等）以改善钢的性能，这一类钢称为合金钢。
②分类
A.按合金元素加入量分类：
可分为低合金钢，合金元素总量≤5％；中合金钢，合金元素总量≤5％～10％；高合金钢，合金元素总量＞10％。
B.按用途分类：
可分为专用于制造各种工程结构和机器零件的钢种，专用于制造各种工具的钢种，特殊性能合金钢（具有特殊物理、化学性能的）如：
耐酸、耐热和电工钢等。
C.按钢的组织分类：
可分为珠光体钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢等。
D.按所含主要合金元素分类：
可分为铬钢、铬镍钢、锰钢、硅钢等。
③合金钢牌号表示方法：
我国合金钢牌号是按碳含量、合金元素种类和含量、质量级别和用途来编排。
牌号首部用数字表明碳含量，牌号第二部分用元素符号表明钢中主要合金元素，含量由其后数字表明，牌号尾部加A表示钢的质量等级，加“R”表示压力容器用钢。
例如：
16MnR表示平均碳含量为0.16％，平均锰含量＜1.5％，是压力容器专用钢。
1.4.3低碳钢
⑴定义：
碳含量≤0.25％的碳素钢统称为低碳钢。
⑵低碳钢主要化学成分：
碳是碳素钢中的主要合金元素，除了碳以外，还有少量的锰、硅、硫、磷以及氮、氧、氢等杂质。
⑶各种元素对钢的性能的影响：
碳含量增加会增加钢的强度，降低塑性和韧性，使焊接性能变差，淬硬倾向变大；碳素钢中其他少量元素均属无意加入，视为杂质。
其中锰Mn若是冶炼中仅作为脱氧去硫加入的，即Mn含量＜0.8％时，对钢的性能影响并不大，当Mn含量＞0.8％时，属为改变性能有意加入，锰在钢中有增加强度、细化组织、提高韧性的作用；硅Si若是冶炼中仅作为脱氧加入的，即Si含量＜0.4％时，对钢的性能影响并不大，当Si含量＞0.4％时，属为改变性能有意加入，硅在钢中有增加强度、硬度、弹性的作用，但会使钢的塑性、韧性降低。
硫S、磷P都是由矿石、生铁或燃料中代入钢中的有害杂质，硫会由于低熔共晶体熔化而导致钢材沿晶界开裂的“热脆”现象；少量磷会溶于铁素体中，由于磷原子直径远远大于铁原子，从而使铁素体晶格畸变严重致使钢塑性、韧性大大降低，特别是在低温时韧性降低会有更加严重的“冷脆”现象；氮在钢中会形成气泡和疏松，会使低碳钢出现时效现象，即钢的强度、硬度和塑性，特别是冲击韧性在一定的时间内自发改变的现象。
含氮高的低碳钢特别不耐腐蚀。
氧存在会使钢的强度、塑性降低，热脆现象加重，疲劳强度下降。
氢会引起钢的氢脆，产生白点等缺陷、
1.4.4低合金钢
⑴低合金结构钢
①特点：
有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，使用低合金钢代替碳素结构钢，可在相同承载条件下，使结构重量减轻20％～30％。
低合金钢中合金元素含量少，价格较低，冷、热成型及焊接工艺性能良好，锅炉压力容器制造应用广泛。
②锅炉压力容器常用的低合金钢牌号
锅炉用低合金钢牌号：
有16Mng、15MnVg、18MnMoNbg等，压力容器用低合金钢：
有16MnR、15MnVR、15MnVNR、18MnMoNbR、07MnCrMoVR等
A.16Mng和16MnR：
具有良好的力学性能，可焊性好，对大气的耐腐蚀性能优于低碳钢，该材料的缺口敏感性大于碳素钢，在有缺口存在时，疲劳强度下降，且易产生裂纹。
B.15MnVR和15MnVg：
在热轧状态下使用，具有良好的力学性能，但塑性和低温冲击韧性比16MnR低。
可焊性良好，过热倾向较小，淬硬倾向也不严重，焊后冷裂倾向稍大于16MnR。
⑵低温用钢
①要求：
应有良好的低温韧性。
②影响材料的低温韧性因素：
有材料晶体结构、晶粒尺寸、冶炼的脱氧方法、热处理状态、钢板厚度及合金元素，其中以合金元素的影响为显著。
③合金元素与低温韧性：
碳强烈地影响钢的低温韧性，随着碳含量增加，钢的冷脆转变温度急剧上升，因此低温钢C含量＜0.2％。
锰对改善钢的低温韧性十分有利，随着锰含量增加，钢的冷脆转变温度下降。
镍具有与锰相似的功能，钢中镍含量每增加1％，冷脆转变温度约可降低10℃。
硫、磷、砷、锑、锡、铅等微量元素和氮、氢、氧等气体对钢的低温韧性都会产生不良影响。
④低温压力容器及用钢：
我国目前规范标准规定，低温压力容器与非低温压力容器的温度界限为－20℃，低温压力容制用钢的冲击试验温度应低于或等于该容器的最低设计温度，冲击试验采用夏比V型缺口，三个试样冲击功平均值应大于标准规定的数值。
⑶低合金耐热钢
①要求：
应能在中等温度（400～600℃）时具有良好的耐热性，且所含的合金元素量不多，价格低廉。
②应用：
主要用于制造石油化工压力容器和高压锅炉，如钼钢、铬钼钢和铬钼钒钢。
这类钢在使用时间较长后，会发生影响力学性能的组织结构变化，包括珠光体球化、石墨化、合金化再分配等。
1.4.5奥氏体不锈钢
⑴不锈钢的分类：
①以铬为主加元素的铁素体不锈钢（0Cr13、1Cr17特）和马氏体不锈钢（1Cr13、2Cr13等）；
②以铬、镍为主加入元素的奥氏体不锈钢（0Cr18Ni9、00Cr18Ni10等）。
⑵奥氏体不锈钢特点：
奥氏体不锈钢的力学性能与铁素体类相比较，其屈服强度低，但屈服后的加工硬化性高，塑性、韧性好，不会发生低温脆性，且有较好的高温性能。
奥氏体不锈钢在冷加工时，亚稳的奥氏体在塑性变形过程中形成马氏体，所以奥氏体不锈钢只能采用冷加工方法进行强化处理。
⑶奥氏体不锈钢常用牌号及性能：
常用牌号是1Cr18Ni9，它具有良好的化学稳定性，在氧化性和某些还原性介质中耐蚀性很高，但在敏化状态，存在晶间腐蚀的敏感性，在高温氯化物溶液中极易发生应力腐蚀开裂。
第二章焊接基本知识
2.1锅炉压力容器常用的焊接方法
2.1.1焊接定义与特点
⑴焊接定义：
通过加热或加压，或者并用，并且用或不用填充材料，使两种分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）间结合而连接成一体的连接方法，称之焊接。
⑵焊接的优点（主要是与螺钉连接、铆接、铸件及锻件相比较而言）
①节省金属材料、减轻构件重量、且经济效益好。
②简化了加工与装配工序，生产周期短、效率高。
③构件强度高，接头致密性和密封性能好。
④为设计提供较大的灵活性和选择空间。
如两构件的连接，衬里堆焊等。
⑤用拼焊方法可以大大突破铸锻能力的限制，可以生产特大锻—焊、铸—焊结构件，提供特大、特大重型设备、毛坯，促进国民经济的发展。
⑥焊接工艺过程容易实现机械化和自动化。
⑶焊接的局限性
①易产生较大的焊接变形和焊接残余应力，从而影响结构件的承载能力、加工
精度和尺寸的稳定性。
同时由于焊缝与连接件交界处形状的不连续性会产生应
力的不连续和应力集中效应，将对构件的疲劳强度产生较大的影响。
②焊接接头中会存着一定数量的缺陷，如裂纹、未熔合、未焊透、夹渣和气孔
等。
这些缺陷的存在会降低构件的强度，引起应力集中，损坏了焊缝的致密性，
它是造成构件破坏的主要原因之一。
③焊接接头具有较大的“组织和性能”的不均匀性。
④焊接过程会产生高温、强光（紫外线）及一些有毒有害气体，它们会对人身体产生一定的损伤。
2.1.2焊接方法的分类
⑴分类：
按工艺特点可分为熔焊、压焊和钎焊三类。
⑵三类焊接方法的基本特征
①熔焊：
使被连接的构件接头处局部加热熔化成液体，然后再冷却结晶成一体的方法称为熔焊。
如气焊、电弧焊、电渣焊、电子束焊、激光焊和铝热焊。
②压焊：
利用摩擦、扩散和加压等物理作用，克服两个连接件表面的不平度，除去（挤掉）氧化膜及其它污染物，使两个构件连接表面上的原子相互接近到晶格距离（即原子引力作用范围内），从而在固态条件下实现的连接统称固相焊接。
这种固相焊接通常是在加压下完成，故又称压焊。
如将被金属的接触部位加热至塑性状态或局部熔化状态，然后加一定的压力，使金属原子间相互结合形成焊接接头，如锻焊、摩擦焊、气压焊、电阻焊和高频焊；或是不加热焊，仅在被焊金属接触面上施加足够大的压力，借助压力引起的褪塑性变形使原子相互接近，从而获得牢固的压挤接头。
如冷压焊、超声波焊、爆炸焊和扩散焊等。
③钎焊：
采用熔点比母材低的金属材料作钎料，将构件和钎料加热至高于钎料熔点，但低于构件熔点的温度，利用毛细作用使液态钎料润湿构件接触表面直至填充两构件接头间隙，并与构件相互扩散连接的方法称为钎焊。
如以熔点低于450℃的铅、锡合金为主体钎料的烙铁杆焊、火焰钎焊、电阻钎焊等软钎焊，和以熔点高于450℃的铜、银、镍为主体钎料的电弧钎焊、火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊等。
⑶应用：
锅炉压力容器焊接方法主要采用的是熔化焊，因为它具有强度高、致密性好，工艺成熟可靠，对构件材质、厚度适应范围大，焊接工作量巳约占整个锅炉压力容器制造工作量的30％以上。
2.1.3手工电弧焊
⑴手工电弧焊及其特点
①原理：
是利用焊条与焊件之间的电弧热，将焊条及部分焊件熔化而形成焊缝的焊接方法。
②特点：
设备简单，便于操作，适用于室内外各种位置的焊接。
但效率低，劳动强度大，对焊工技术水平及操作技能要求较高。
⑵手工电弧焊设备
①种类：
交流电焊机、旋转式直流电焊机、砖硅整流式直流电焊机、可逆变电焊机等。
②要求：
能保证电弧稳定燃烧，并在一定的范围内调节焊接电流的大小。
设备结构应简单、成本低、效率高、节省电能、噪声小。
⑶手工电弧焊焊条
①特点：
手工电弧焊焊条主要是由焊芯、药皮（其成分有稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂、粘结剂和增塑剂八种）组成。
焊芯作用一是作为电极产生电弧，二是在电弧作用下熔化并作为填充金属与熔化了母材混合形成焊缝。
药皮作用一是稳弧作用；二是保护作用，药皮熔化时产生大量气体笼罩着电弧区和熔池，保证熔池及熔融金属与空气隔绝开，药皮熔化后形成的熔渣可防止焊缝表面金属不被氧化并减缓冷却速度，改善焊缝成形；三是冶金作用，药皮形成熔渣并通过熔渣与熔池中熔化金属的化学化应，以减少氧、硫等有害物质对焊缝金属的危害，使焊缝金属获得符合要求的力学性能；四是掺合金元素，通过在药皮中加入某些铁合金或纯合金元素，以弥补焊接过程中某些合金元素的烧损，达到提高焊缝金属的力学性能；五是改善焊接的工艺性能，可通过调整药皮成分实现此目的。
②种类
A.按用途分：
可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铬和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条、堆焊焊条、铝及铝合金焊条、镍肢镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铸铁焊条和特殊用途焊条等、
B.按药皮形成人熔渣的酸碱性分：
可分为碱性焊条（熔渣碱性＞1.5）和酸性焊条（熔渣碱性＜1.5）两大类。
C.应用：
酸性焊条工艺性能良好，成形美观，对锈、油、水等敏感度不大，抗气孔能力强，但对合金元素烧损较大，氮、氧含量高，不易脱硫磷，熔渣粘性较强，不易脱渣，焊缝金属的力学性能（特别是冲击韧性）较低，故只适用于一般结构件的焊接；碱性焊条脱氧、脱硫磷性能好，熔渣流动性好，在冷却过程中渣粘度增加很快（称为“短渣”），.熔敷金属含氢量低，所以又称“低氢焊条”，其形成的焊缝金属抗裂性能好，有较高的力学性能，特别是冲击韧性较高。
但在焊接过程中对锈、油、水较敏感，易产生气孔，在深坡口中施焊脱渣性不好，电弧稳定性差，一般只适用于直流电源施焊。
碱性焊条多用于焊接重要结构件、高压锅炉和压力容器制造。
⑷手工电弧焊的焊接位置及特点
①位置：
熔焊时，焊接接头所处的空间位置称为焊接位置，它可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种基本焊接位置
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