焊接冶金学(基本原理)习题

焊接冶金学（基本原理）习题绪论1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？7.什么是焊接，其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容有哪些第一章焊接化学冶金1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？7.氢对焊接质量有哪些影响？8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？9.综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。10.今欲制造超低氢焊条（[H]1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？11.氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18.综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理化学反应？21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？22.解释名词：药皮重量系数、焊剂的熔化率、扩散氢、剩余氢23.试分析氢的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？24.试分析氮的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？25.试分析氧的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？26.Mn,Si脱氧剂分别适合什么渣脱氧，怎样配比效果较好？27.焊接熔渣的作用有哪些28.焊接熔渣有几种，都有何特点？29.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。30.说明S,P对焊接质量的影响，如何控制？31.试分析熔滴过渡特性对焊接冶金反应的影响。32.分析说明温度及熔渣性质对扩散氧化及扩散脱氧的影响。33.如何理解焊接化学冶金平衡问题？34.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧剂？35.脱氧和合金过渡有何区别和联系？选择脱氧剂和合金剂各应遵循什么原则？第第二二章章焊焊接接材材料料1.焊条的工艺性能包括哪些方面?2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何影响？为什么？4.试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒性的主要途径。5.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能6.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？7.埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？9.药芯焊丝的焊接冶金特点是什么？10.焊条药皮的作用有哪些？11.综合比较J422和J507焊条的工艺性能与冶金性能？12.试说明焊条的选用原则。13.焊条配方设计有哪几种？14.焊剂的作用有哪些？15.为了解决低氢焊条引弧点的气孔问题，一般采取什么措施？说明之。第三章熔池凝固和焊缝固态相变1.焊接溶池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点?2.试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系.3.简述熔池的结晶形态,并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响。4.分析焊缝和熔合区的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性?5.试述低合金钢焊缝固态相变的特点，根据组织特征如何获得有益组织和避免有害组织?6.分析粒状贝氏体Bg和M-A组元的形成原因及其对焊缝性能的影响。7.试述氢气和CO气孔的形成原因、特征及如何防止。8.用一分为二的观点分析夹杂物对焊缝金属性能的影响。9.分析微量元素(Mo、Nb、Ti、B、V、稀土等)对焊缝性能的影响，并考虑它们之间的相互作用及分析原因。10.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其有原因，并提出解决方法11.如16Mn母材中含有高的S、P应如何保证焊缝金属韧性？12．设在厚大焊件上进行快速堆焊，工艺参数为q=4kj/s,v=1cm/s,求在Z=0的平面上，y=0.2cm处晶粒长大的平均速度（已知λ=0.42j/(cm.s.℃),a=0.1cm2/s,Tm=1500℃）,a=0.1cm2/s,Tm=1500℃).13.分析有效功率q.焊速v和导热系数λ对晶粒成长平均线速度的方向和数值的影响，如何利用所得规律来调整来调整焊缝的结晶组织？14.利用结晶过程中，熔池相界面液相中溶质的Cl计算公式：Cl=C0(1+(1-k0/k0)e-RX/DL)讨论液相中溶质的初始浓度C0结晶速度R、固液两相溶质浓度的分配系数K0和溶质扩散系数Dl对结晶前沿液相中X距离溶质浓度分布的影响。15.如气泡半径为r、气体与液体之间的相界张力为δ，求证所产生的附加力p=2δ/r。16.如熔池金属处于1500℃时，气泡内气体与液态金属之间的相界张力δ=1350*10-5N/cm2，气泡半径r=5*10-6cm,求此时的附加压力p,并对计算结果进行分析。17.用H08A焊丝和HJ431焊剂埋弧自动焊接沸腾钢时，虽经仔细除锈但还经常出现气孔，试分析其原因，应采取何种措施防止气孔。18.某厂焊接带锈低碳钢板，采用“结423”焊条时一般不出气孔，但采用E4315焊条时总是出现气孔，试分析其原因。19.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其原因，并提出解决办法。20.如16Mn母材中含有较高的S、P，应如何保证焊缝金属的韧性？21.说明熔池凝固条件及其特点。22.什么是联生结晶，焊接条件下，为什么容易得到柱状晶？23.试述熔池在结晶过程中，晶粒成长方向与晶粒主轴成长的线速度和焊接速度的关系。24.焊缝的偏析有几种，产生原因是什么？25.焊缝金属二次结晶组织形态有几种，为什么会出现这样的组织形态？26.说明改善焊缝组织的方法及其原理。27.夹杂是怎样产生的，对焊缝性能有何影响？如何消除？28.试分析说明气孔产生的机理。29.氢气孔，一氧化碳气孔产生的原因有什么不同，如何控制？30.高速焊接与慢速焊接，对焊缝形状与凝固结构形态有何不同影响？（提示：联系温度场特性与成分过冷现象）。31.焊缝中有几种形式的偏析。为减少硫偏析，应如何控制焊缝中的C，Mn，S？32.在母材杂质（如S，P）或碳量偏高时，如何保证焊缝金属的韧性。（提示：从减少熔合比着眼）。33.在接头尺寸形状一定时，且焊接材料已选定，为保证焊缝的韧性，应如何控制线能量？34.能否允许采用低碳钢或低合金钢焊条（如J507）来焊接碳钢和不锈钢的异种钢接头，为什么？35.低合金高强钢焊接时，为防止主生冷裂纹，采用和，奥氏体钢焊条有一定好处（详见第五章）。由于坡口根部焊道最易主生冷裂纹，为节省贵重的奥氏体钢焊条，只在根部焊道焊接时用奥氏体钢焊条，以后各层焊道仍然采用低合金金刚焊条。试分析，这种工艺措施是否可取，为什么？第四章焊接热影响区组织和性能1、焊接热循环对被焊金属近缝区的组织、性能有何影响？2、低合金钢焊接时，HAZ粗晶区奥氏体的均质化程度对冷却时相变有何影响？3、探讨低合金钢焊接HAZ受应力应变时对相变的影响4、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同？5、建立低合金钢HAZ最大硬度计算公式有可意义？6、何谓HAZ的热应变时脆性？在焊接工艺上如何防止？7.如何提高焊接HAZ的韧化？在焊接工艺上如何防止？8.何谓“组织遗传”？受哪些因素影响？如何改善？9.中碳调质钢焊接HAZ软化的机制？应如何改善和控制？10、从传热学的角度说明临界板厚δcr概念？某16MN钢焊件，采用手工电弧焊，线能量E=15KJ/cm，δcr=？11、在相同条件下焊接45钢和40CR钢，哪一种钢的近缝区淬硬倾向大？为什么？12、建立焊接条件下CCT图有何重要意义。13、已知16MN钢SHCCT图（见图4-23）拟使过热区得到5%F、86%B、9%M、其硬度约为305HV、问此时t8/5就为多少？14、手工电弧焊接厚12MM的14MNMONBB钢，焊接线能量E=2KJ/CM，预热温度为50℃,T形接头：（1）求t8/5及t8/6；（2）估计在该焊接条件下过热区各种组织的百分比和硬度值，并判断冷裂纹敏感性如何？15、影响焊接HAZ最大硬度HMAX的因素是什么？怎样利用HMAX来判断HAZ的组织和性能？它有什么优缺点？16、中碳调质钢焊接HAZ转化的机制？它如何改善？17、焊接低碳调质钢（C0.18%）和中碳调质钢，在选择焊接线能量时应遵循什么原则？18、某厂制造大型压力容器，钢材为14MNMOVN钢，壁厚36MM，采用手弧焊：（1）计算碳当量及HAZ最大硬度Hmax(t8/5=4s)（2）根据Hmax来判断是否应预热？（3）如何把Hmax降至350HV以下？19、为什么15MTi比16Mn对过热敏感，也就是在线能量选择上，对于15MTi须限制更严，试从化学成分的特点进行解释。（提示：考虑强化方式）20、均为热轧态的16MN与15MNV、在焊接线能量的选择上是否相同，为什么？21、35号钢焊接时，t8/5对过热区韧性的影响如何，请画出示意图，并作解释。（提示：考虑晶粒度和硬度变化。）22、35号钢焊接时是否需要预热，为什么？23、同一15MNVN钢，一批含碳量为上限（0.20%），一批含碳量为0.16%，两者的晶粒粗化倾向及硬化倾向是否不同，为什么？（提示：考虑沉淀相性质及碳当量）24、超低碳HSLA钢的HAZ是否容易于产生M-A组元，对焊接线能量的大小是否敏感？（答：线能量大小无影响。不易形成M-A）25、用高频焊接方法生产16Mn自行车用钢管，在胀管时常在焊口附近开裂。经分析认为是焊接速度太大的缘故，在适当减低焊接速度后，果然得到改善。请分析原因。（提示：高频焊加热及冷却速度特别快，易于促使HAZ硬化。）26.名词解释：焊接热影响区，焊接热循环SHCCT图，热应变时效脆化，M-A组元脆化，静应变时效，动应变时效27.怎样估算焊接热影响区最大硬度值？有什么意义？28.影响SHCCT图的因素有哪些？29.影响焊件冷却速度的因素有哪些？实际生产中，一般采用哪些措施控制冷却速度？30.热应变时效脆化可分几类？31.单层焊与多层焊热应变时效脆化出现在哪个部位？32.HAZ软化，常出现于何种材料，何处，何种原因？第五章焊接裂纹1.简述焊接裂纹的种类及其特征和产生的原因。2.分析液态薄膜的成因及其对产生热裂纹的影响。3.什么是脆性温度区间？在脆性温度区间内为什么金属的塑性很低？4.综合分析脆性温度区及在该区内金属的塑性和变形增长率之间的影响因素。5.液化裂纹和多边化裂纹在本质上的有何区别？在防止措施上的何不同6.试述焊接冷裂纹的特征及其影响因素。7.试述氢在产生冷裂纹过程中的作用，研究残余扩散氢HR100和氢扩散因子M有何重要意义？8.何谓拘束度？临界拘束度？它与拘束力和临界拘束应力有何关系？9.