焊接冶金总复习(汽院11级复习资料)

1焊接冶金复习名词解释焊接：通过加热或加压或两者并用，且用或不用填充材料，使被焊工件（同质或异种材质）的材料达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。比热流:单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。焊接热输入：熔焊时焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。焊接温度场：焊件上（包括内部）某瞬时温度分布称为“度场”焊条金属的平均熔化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度。平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的那部分金属的质量。损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发损失的那部分金属质量与熔化的焊芯质量之比。熔滴过渡:熔滴在各种力的作用下，通过电弧空间向熔池的转移过程。熔滴的比表面积：熔滴(假设为球体)表面积Ag与其质量ρVg之比。熔合比：焊缝金属中局部熔化的母材所占焊缝金属。合金过渡：把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程。熔敷系数：单位时间内单位电流所能熔敷在焊件上的金属重量。药皮重量系数：单位长度上药皮与焊芯的质量比。熔渣的碱度:熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物的比值。焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化的这一过程焊接热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域称为“热影响区”或称“近缝区”。碳当量（CEorCeq）：碳当量是反应钢中化学成分对硬化程度的影响，它是把钢中合金元素（包括碳）按其对淬硬（包括冷裂、脆化等）的影响程度折合成碳的相当含量。相：物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态，通称为物态。组织：化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、金属化合物及纯物质。酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。酸性氧化物：与碱反应生成盐和水的物质。碱性氧化物：与酸反应生成盐和水的物质。金属焊接性：金属材料在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。绪论部分2、焊接过程的物理本质（怎样才能实现焊接）；2答：1、通过加热：破坏接触面氧化膜，降低金属变形阻力，破坏接触面氧化膜，降低金属变形阻力，缩小原子间距，促进原子扩散及冶金反应；小原子间距，促进原子扩散及冶金反应；2、通过加压：破坏接触面氧化膜，增加接触面积。破坏接触面氧化膜，增加接触面积。3.焊接热源的种类及其特点。答：ÎÎ电阻热：电阻焊、电渣焊；ÎÎ高频感应热：如高频焊管；ÎÎ摩擦热：摩擦焊；ÎÎ等离子焰：等离子焊接、切割、喷涂等；ÎÎ电子束：电子束：真空电子束焊，焊缝宽深比大；ÎÎ激光束：激光束：激光焊；激光焊；ÎÎ超声波：超声波：超声波焊接；超声波焊接；ÎÎ新能源：新能源：微波、太阳能、混合热源。一、焊接化学冶金2.焊接化学冶金过程与普通炼钢冶金过程的异同；答：同：均进行化学冶金反应，都经历加热、熔化、凝固、冷却四个过程，都有晶粒形核、长大过程。不同之处：1）处理过程不同：炼钢在特定的熔炼炉中进行，大熔池熔炼，熔炼温度比较稳定；焊接条件下，加热速度快，温度梯度大，熔炼时间短，小熔池熔炼，熔池金属过热度大（1600~1900℃）。‹2）原材料不同：普冶材料是矿石、焦炭、废钢铁等；焊冶材料是焊条、焊丝、焊剂等。3）目的不同：:普冶以提炼金属，得到一定成分、组织和性能的钢材为目的；焊接对金属再熔炼，以形成符合特定要求的连接接头为目的。3.3种典型的熔滴过渡形式；答：短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡.4.3个焊接反应区及各自的特点；（p25）答：1）、药皮反应区：水分蒸发，某些物质分解和铁合金的氧化；2）、熔滴反应区：1.温度高2.与气体、熔渣的接触面积大，比炼钢大1000倍3、各相之间反应时间短。4.熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌、混合。3）、熔池反应区：1.熔池温度（1600～1900℃）低于熔滴温度；2.比表面积小；3.反应时间稍长；4.搅拌没有熔滴阶段激烈；5.熔池温度极不均匀。5.焊接区气体的来源和产生；（p29）答：焊接区内的气体的来源主要有：热源周围的空气；焊接材料，保护气体；焊材表面和母材坡口附近的吸附水、油污、铁锈及氧化铁皮等；焊条药皮、焊剂、药芯中的造气剂、高价氧化物、水分等。有机物的分解和燃烧碳酸盐和高价氧化物的分解、材料的蒸发也能产生气体。6.H对金属的作用；（p33）3答：‹焊接时，氢主要来源于焊接材料中的水分，含氢物质及电弧周围空气中的水蒸气等。就结构钢的焊接而言氢的有害作用有以下四个方面：1、氢脆：氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象称为氢脆。2、白点：碳钢或低合金钢焊缝，如含氢量高，则常常在其拉伸或弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点，称之为白点。3、形成气孔：1.由于凝固时溶解度的下降，使氢处于过饱和，促使产生氢气，当凝固速度大于氢的溢出速度时产生气孔。4、冷裂纹：焊接接头冷却到较低温度产生的一种裂纹，其危害性很大。防治措施：1.限制焊接材料中含氢量；2.清除焊丝和焊件表面上的杂质；3.冶金处理：在焊条药皮和焊剂中加入氟化物，生成比较稳定的不溶于液态金属的氢化物。4、加入适当比例的CaF2和SiO2降低氢的冶金反应；4、控制焊接工艺参数5、焊后脱氢处理。7.熔渣对金属的作用，活性熔渣对焊缝金属的氧化；（p52、58）答：1.熔渣在焊接过程中的作用：1、机械保护作用2、改善焊接工艺性能3、冶金处理作用。活性熔渣对焊缝金属的氧化分为两种：1、扩散氧化：在温度不变的情况下，当增加熔渣中FeO的浓度时，它将向熔池中扩散，使焊缝中的含氧量增加。2、置换氧化：果熔渣中含有较多的易分解的氧化物，可能与液态铁发生置换反应，使铁氧化。8.焊缝金属的脱氧；答：脱氧的目的：A、脱氧的目的是尽量减少焊缝中的含氧量。B、排除脱氧后的产物，减少焊缝中非金属夹杂物。选择脱氧剂的原则：1、脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和力大。2、脱氧产物应不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属的密度。脱氧产物应处于液态，便于聚合为大质点，加快上浮。3、需考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响。主要措施：在焊丝、焊剂或药皮中加入合适的元素和铁合金，使之在焊接过程中夺取氧。按进行的方式和特点可分为：先期脱氧：在药皮加热阶段，固态药皮中进行的，特点是脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系。沉淀脱氧：滴熔滴和熔池内进行的，脱氧剂直接和氧化铁反应，使之还原，脱氧产物付出液态金属表面。扩散脱氧：扩散脱氧是在液态金属与熔渣界面上进行的。9.焊缝金属中S、P的控制；答：1）、硫的危害：在熔池凝固时它易发生偏析，以低熔点共晶的形式呈片状或链状分布于晶界。焊接合金钢时，产生结晶裂纹的倾向更大。当钢焊缝含碳量增加时，会增加它的危害性。控制硫的措施：1、限制焊接材料中的含硫量2、用冶金方法脱硫；3、渣中的碱性氧化物脱硫，4、增加熔渣的碱度。2）1、磷的危害：与铁和镍还形成低熔点共晶，在熔池快速凝固时，磷易发生偏析。增加4了焊缝金属的冷脆性。控制硫的措施：1、限制磷的来源；2、采用冶金方法脱磷；3、在渣中加入氟化钙有利于脱磷。10.合金过渡目的、方式、影响因素。答：1）合金过渡的目的：补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失。2、消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能。（可细化晶粒，提高焊缝韧性。）3、获得具有特殊性能的堆焊金属。2）合金过渡的方式：1、应用合金焊丝或带极，2、应用合金焊丝或带极，3、应用药芯焊丝或药芯焊条，应用合金药皮或粘结焊剂，应用合金药皮或粘结焊剂。3）影响合金过渡系数的因素：①合金元素的物化性质：合金元素的沸点越低，，过渡系数越小；合金元素对氧的亲和力越大，过渡系数越小。②合金元素的含量：含量越高，过度系数越大。③合金剂的粒度：增加合金剂的粒度，其比表面积和氧化损失减少，因此过渡系数增大。但如粒度过大，则不易熔化，过渡系数减小。④药皮或焊剂的成分：药皮或焊剂的氧化势越大，则合金过渡系数越小。合金元素及其氧化物在药皮中共存时，过渡系数大；其他条件相同，合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同时，有利于提高过渡系数。⑤药皮重量系数：Kb增加，η减小。二、焊接材料1.焊接材料所包含的范畴；答：焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，它包括焊条、焊丝、焊粉（合金粉）、焊剂、保护气体等。2.碱性、酸性焊条（酸性、碱性氧化物）的概念、特征、典型牌号；（看书）答：„酸性焊条：药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。„碱性焊条：药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。3.焊条型号、典型牌号中各部分的含义；答：典型的酸性焊条如：E4303典型的碱性焊条如E5015型号：字母E表示焊条；第一、二位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为kgf/mm2；第三位数字表示焊接位置，‘0’及‘1’表示焊条适用于全位置焊接，‘2’表示焊条适用于平焊及横角焊，‘4’表示焊条适用于向下立焊；第三、四位数字组合时表示焊接种类及药皮类型。J为结构钢焊条,第3个数字,代表药皮类型:第一、二个数字代表焊缝金属抗拉强度。4.焊条药皮的作用，药皮原材料的作用；答：1）药皮作用：保护作用：保护熔滴、熔池、焊接区，隔绝有害气体。冶金处理作用：去除有害杂质，保护或添加有益元素，使焊缝抗气、抗裂性良好改善焊接工艺性能：使电弧容易引燃并稳定连续的燃烧，使焊缝飞溅小，成形美观，5易于脱渣。药皮原料作用：1、稳弧剂：改善引弧性能和提高电弧燃烧的稳定性；2、造渣剂：造成具有一定物理性能、化学性能的熔渣，起到保护作用和改善焊缝成型。3、造气剂：造气保护。4.脱氧剂：降低药皮中或熔渣的氧化性和脱除金属中的氧。5.合金剂：使焊缝补偿烧损和获得必要的合金成分。6.粘结剂：将涂料牢固的粘在焊芯上。7.增塑性：便于用机器压制焊条。5.焊条的工艺性能；答：J507，低氢型，电弧稳定性不好；J506加入了低电离势物质，K、Na，由于K、Na与F的亲和力大,形成KF、NaF，减少了氟离子的游离，交、直流均可焊接。酸性焊条稳弧性好，可采用交流进行焊接。6.焊剂的分类；答：按制造方法分类：炼焊剂、粘接焊剂、烧结焊剂。按焊剂化学成分分类：.按SiO2含量分高、中、底型，按MnO含量分高、中、低和无锰剂型。7.酸性焊条用Mn作为脱氧剂，而碱性焊条用Si、Mn、Ti作为联合脱氧剂的原因分析；（p62）答：在酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2，它们与脱氧产物MnO生成复合物MnO·SiO2和MnO·TiO2，从而使(MnO)活度减小，因此脱氧效果好；而在碱性渣中，(MnO))较大，不利于反应式的进行，因此不利于锰脱氧，且碱度较大，锰的脱氧效果较差。因此,一般情况下，酸性焊条一般情况下，酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性而碱性焊条不单独用锰铁不单独用锰铁作为脱氧剂。把锰和硅按适当比例加入金属中进行联合脱氧时，可以得到较好的脱效果8.低氢型焊条对氧化皮、铁锈、油污、水分敏感的原因。答：低氢型焊条的特点是焊缝金属含氢量极地，焊缝的塑性韧性较高，其焊后熔渣不具有氧化性，一旦有氢进入熔池，将很难清除，从而会造成氢脆、白点、气孔、裂纹等缺陷。而焊接时氢主要来源于焊接材料的水分、含氢物质及空气中水蒸气，氧化皮、铁锈、油污等能够增加焊缝中含氢良，故氢型焊条对氧化皮、铁锈、油污、水分敏感。三、熔池凝固与焊缝固态相变1.相、组织的概念；答：相是指物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态，通称为物态。组织是化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包括固溶体、金属化合物及纯物质。2.熔池的特点（焊接熔池结晶与一般钢锭结晶的异同）；答：①熔池的体积小、冷却速度快：熔池体积最大约为30cm3,重量~100g，而钢锭可达几吨几十吨。熔池的冷却速度平均为4～100℃/s，而钢锭的冷却速度平均为(3～150)×10-4℃/s。②熔池中的液态金属处于过热状态：钢锭的温度很少超过1550℃。熔池的平均温度可达1770±100℃。6③熔池是在运动状态下结晶：钢锭的结晶是在静止状态下进行。3.焊缝金属的化学不均匀性（几种偏析概念）；答：1、显微偏析：指晶粒边界或一个晶粒内部亚晶界或