焊接是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使兩個分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子（分子）間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。分為熔化焊、 壓力焊及釬焊三大類。使被連接的構(gòu)件表面局部加入融化成液體， 然后冷卻結(jié)晶成一體的方法稱為熔化焊接。

利用摩擦、 擴(kuò)散和加壓等物理作用克服兩個連接表面的不平度， 除去（擠走） 氧化膜及其他污染物， 使兩個連接表面上的原子相互接近到晶格距離， 從而在固態(tài)條件下實(shí)現(xiàn)的連接統(tǒng)稱為固相（壓力） 焊接。利用某些熔點(diǎn)低于被連接構(gòu)件材料熔點(diǎn)的熔化金屬（釬料） 作連接的媒介物在連接界面上的流散浸潤作用， 然后冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法稱為釬焊。

目前生產(chǎn)（施工） 上廣泛應(yīng)用的焊接熱源主要是電弧， 其次是電阻、 等離子和電子束， 至于電渣（間接電阻） 和激光， 則應(yīng)用相對較少。這些熱源當(dāng)中除電渣焊外， 其他熱源加熱的共同特點(diǎn)， 就是加熱速度很快， 達(dá)到局部熔化后又以一定的冷卻速度冷至常溫。熔焊時理想的熱過程應(yīng)當(dāng)是熱能極其集中， 并能在很短的時間完成焊接過程。

焊件上加熱區(qū)的能量分布， 熱源把熱能傳遞給焊件是通過焊件上一定的作用面積進(jìn)行的。進(jìn)一步分析時， 加熱區(qū)又可分為加熱斑點(diǎn)區(qū)和活性斑點(diǎn)區(qū)?；钚园?/span>點(diǎn)區(qū)是帶電質(zhì)點(diǎn)（電子和離子） 集中轟擊的部位， 并把電能轉(zhuǎn)為熱能；在加熱斑點(diǎn)區(qū)焊件受熱是通過電弧的輻射和周圍介質(zhì)對流進(jìn)行的， 在該區(qū)域內(nèi)熱量分布是不均勻的， 中心高， 邊緣低， 如同立體高斯椎體。影響熱能分布的因素根據(jù)實(shí)驗(yàn)，不同焊接方法和不同焊接工藝參數(shù)對熱能的分布都有不同的影響。

焊接接頭的形成一般都要經(jīng)歷加熱、 熔化、 冶金反應(yīng)、 凝固結(jié)晶、 固態(tài)相變，直至形成焊接接頭。焊接熱過程， 熔焊時被焊金屬在熱源作用下發(fā)生局部受熱熔化， 使整個焊接過程自始至終都在焊接熱過程中發(fā)生和發(fā)展的。它與冶金反應(yīng)、凝固結(jié)晶和固態(tài)相變、 焊接溫度場和應(yīng)力變形等均有密切的關(guān)系， 成為影響焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。焊接化學(xué)冶金過程， 熔焊時， 金屬、 熔渣與氣相之間進(jìn)行一系列的化學(xué)冶金反應(yīng)， 如金屬氧化、 還原、 脫硫、 脫磷、 摻合金等。

這些冶金反應(yīng)可直接影響到焊縫的成分、 組織和性能。因此如何控制化學(xué)冶金過程是提高焊接質(zhì)量的重要途徑， 可通過焊接材料向焊縫中加入微量元素（如 Ti、Mo、 Nb、 V、 Zr、 B 和稀土等） 進(jìn)行變質(zhì)處理， 從而提高焊縫的韌性；也可通過適當(dāng)降低焊縫中的碳， 并最 大限度排除焊縫中的硫、 磷、 氧、 氮、 氫等雜質(zhì)進(jìn)行凈化焊縫， 也可提高焊縫的韌性。焊縫時的金屬凝固結(jié)晶和相變過程， 隨著熱源離開， 經(jīng)過化學(xué)冶金反應(yīng)的熔池金屬就開始凝固結(jié)晶， 金屬原子由近程有序排列轉(zhuǎn)為遠(yuǎn)程有序排列， 即由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。對于具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬， 隨溫度下降， 將發(fā)生固態(tài)相變。例如鋼鐵材料， 將發(fā)生δ （高溫鐵素體） —γ（奧氏體） —α （鐵素體） 轉(zhuǎn)變。因焊接條件下是快速連續(xù)冷卻， 并受局部拘束應(yīng)力的作用， 因此， 可能產(chǎn)生偏析、 夾雜、 氣孔、 熱裂紋、 冷裂紋、 脆化等缺陷。故而控制和調(diào)整焊縫金屬的凝固和相變過程， 就成為保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。與此同時，熔合區(qū)和進(jìn)焊縫兩側(cè)的母材、 焊接時也同樣受到熱的作用， 由于熱影響區(qū)中各點(diǎn)所經(jīng)受的溫度循環(huán)不同， 所以各點(diǎn)所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變也不同。由此看來， 焊接接頭是由兩部分所組成， 即焊縫及熱影響區(qū)， 其間有過渡區(qū)， 稱熔合區(qū)；焊接時除必須保證焊縫金屬的性能之外， 還必須保證焊接熱影響區(qū)的性能。

焊接時， 由于焊件是局部受熱焊件中存在很大的溫度差， 因此， 不管是焊件內(nèi)部還是焊件與周圍介質(zhì)之間都會發(fā)生熱能的流動（即傳導(dǎo)、 對流和輻射）。由于焊接溫度場的存在必然會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力， 溫度應(yīng)力是由于構(gòu)件受熱不均勻引起的， 如果溫度不高（低于材料的屈服極限）， 不產(chǎn)生塑性變形， 那么當(dāng)溫度均勻化后， 熱應(yīng)力亦隨之消。殘余應(yīng)力如果不均勻溫度場所造成的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到材料的屈服限， 使局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)溫度恢復(fù)到原始的均勻狀態(tài)后， 就會產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力， 這種內(nèi)應(yīng)力是溫度均勻后殘存在物體中的；另外我們知道金屬在相變時其比容也有所變化， 也就是說其尺寸有所變化， 如果溫度升高使局部金屬發(fā)生相變， 伴隨這種相變所出現(xiàn)的體積變化產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力， 當(dāng)溫度恢復(fù)到原始狀態(tài)后， 如果相變的產(chǎn)物還保留下來， 那么這就產(chǎn)生相變應(yīng)力。通過焊接熱處理可以改善焊接接頭質(zhì)量。

焊接熱處理是在焊接之前， 焊接過程中或焊接之后， 將焊件全部或局部加熱到一定的溫度， 保溫一定的時間， 然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s下來， 以改善工件的焊接工藝性能和力學(xué)性能， 是改善焊接接頭的金相組織的一種工藝方法。焊接熱處理包括預(yù)熱、 后熱和焊后熱處理。

預(yù)熱是焊接時的一項(xiàng)重大工藝措施， 尤其是焊接厚工件， 對其進(jìn)行焊前預(yù)熱，可防止或減少應(yīng)力的產(chǎn)生。對于焊接某些重要構(gòu)件， 如高壓厚壁容器或塑性較差以及淬火傾向很強(qiáng)的焊件， 都要進(jìn)行焊前預(yù)熱， 以防止焊接過程中產(chǎn)生裂紋。預(yù)熱的作用在于提高焊接接頭溫度， 減少焊縫金屬與母材間的溫差， 降低焊縫冷卻速度， 控制鋼材組織轉(zhuǎn)變， 避免在熱影響區(qū)中形成脆性馬氏體， 減少局部硬化，改善焊縫質(zhì)量， 同時由于預(yù)熱減緩熔池冷卻速度， 有利于排氣、 排渣， 故可減少氣孔、 夾渣等缺陷。焊件是否需要預(yù)熱以及預(yù)熱溫度是多少， 應(yīng)根據(jù)鋼材的化學(xué)成分（淬硬性）， 板厚、 容器的結(jié)構(gòu)剛性、 焊接形式、 焊接方法和焊接材料及環(huán)境溫度等綜合考慮。構(gòu)件尺寸不大時， 可進(jìn)行整體預(yù)熱；如構(gòu)件尺寸很大， 整體預(yù)熱反而會增加溫度分布不均， 對防止產(chǎn)生應(yīng)力毫無好處。

后熱， 焊接工作停止后， 立即將焊件加熱到一定的溫度（300℃～400℃），保溫一定的時間（2h～4h）， 使焊件緩慢冷卻下來， 以加速氫的逸出的一種焊接熱處理工藝。

焊后熱處理：焊后熱處理主要有退火、 回火、 正火及淬火工藝。

鋼的退火工藝：根據(jù)鋼材的加熱溫度、保溫時間及冷卻狀況可分為完全退火、不完全退火、 去應(yīng)力退火三種。

完全退火：是將鋼件加熱到臨界 Ac 3 （對亞共析鋼而言， 是指珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體、 過剩相鐵素體也完全消失的溫度） 以上適當(dāng)溫度， 在爐內(nèi)保溫緩慢冷卻的工藝方法。其目的是細(xì)化組織、 降低硬度、 改善加工性能及去除內(nèi)應(yīng)力。

完全退火適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、 焊、 軋制件等。

不完全退火：是將鋼件加熱到臨界點(diǎn) Ac 1 ～Ac 3 或 Acm（Ac 1 是指碳素鋼加熱時， 珠光體開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度；Acm 是指過共析鋼中， 珠光體完全轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>奧氏體、 過剩相滲碳體也全部溶解的溫度） 之間適當(dāng)溫度， 保溫后緩慢冷卻的工藝方法。其目的是降低硬度、 改善切削加工性能、 消除內(nèi)應(yīng)力。常用于工具鋼工件的退火。

預(yù)應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼件加熱到臨界點(diǎn) Ac 1 以下適當(dāng)溫度， 保持一定時間后緩慢冷卻的方法。其目的是為了去除由于變形加工、 機(jī)械加工、 鑄造、鍛造、 熱處理及焊接等過程中的殘余應(yīng)力。對于焊接鋼件， 一般其加熱溫度為500～550℃， 保溫時間為 2h～4h。當(dāng)薄壁、 易變形件焊接時， 退火溫度應(yīng)低于下限溫度。

鋼的正火工藝：是將鋼件加熱到臨界點(diǎn) Ac 3 或 Acm 以上適當(dāng)溫度， 保持一定時間后在空氣中冷卻， 得到珠光體基體組織的熱處理工藝。其目的是消除、 細(xì)化組織， 改善切削加工性能及淬火前的預(yù)熱處理， 也是某些結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。

正火較退火的冷卻速度快， 過冷度大， 其得到的組織結(jié)構(gòu)不同于退火， 性能也不同。如經(jīng)正火處理的工件其強(qiáng)度、 硬度、 韌性較退火為高， 且生產(chǎn)周期短、 能量耗費(fèi)少， 故在可能情況下， 應(yīng)優(yōu)先考慮正火。

鋼的淬火工藝：是將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻， 使工件在橫截面內(nèi)全部或一定范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。其目的是為了提高鋼件的硬度、 強(qiáng)度和耐磨性， 多用于各種工模具、 軸承、 零件等。

鋼的回火工藝：是將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn) Ac 1 以下適當(dāng)溫度， 保持一定時間， 隨后用符合要求的方式冷卻， 以獲得所需的組織結(jié)構(gòu)和性能。其目的是調(diào)整工件的強(qiáng)度、 硬度、 韌性等力學(xué)性能， 降低或消除應(yīng)力， 避免變形、 開裂，并保持使用過程中的尺寸穩(wěn)定?？煞譃榈蜏鼗鼗?、 中溫回火及高溫回火。

低溫回火：將鋼件加熱到 150～250℃回火， 穩(wěn)定組織， 已得到高的硬度與耐磨性， 降低內(nèi)應(yīng)力及脆性。主要用于各種高碳鋼的切削工具、 模具、 滾動軸承等的回火處理。

中溫回火：將鋼件加熱到 250～500℃回火， 使工件得到好的彈性、 韌性及相應(yīng)的硬度。一般適用于中等硬度的零件、 彈簧等。

高溫回火：將鋼件加熱到 500～700℃回火， 即調(diào)制處理， 因此可獲得較高的力學(xué)性能， 如高強(qiáng)度、 彈性極限和較高的韌性。 主要用于重要結(jié)構(gòu)零件。 鋼經(jīng)調(diào)制處理后不僅強(qiáng)度較高， 且塑性、 韌性更顯著， 超過正火處理的情況。

焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。熱處理的加熱和冷卻力求內(nèi)外壁均勻。 在制定熱處理工藝時， 應(yīng)考慮下列因素： 對有再熱裂紋傾向的鋼種， 焊后熱處理溫度應(yīng)避開敏感溫區(qū)， 升、 降溫時， 應(yīng)盡快通過溫度敏感區(qū)， 且避免在此溫度區(qū)間停留； 對有第二類回火脆性的鋼種， 焊后熱處理應(yīng)采用快速冷卻的方式； 冷拉焊接接頭所用的加載工具， 必須待焊接熱處理完畢后， 方可拆除。