焊接冶金學基本原理要點歸納總計24頁

1、焊接1101班焊接冶金學基本原理復習資料焊接冶金學基本原理緒 論1)焊接：焊接是指被焊工件的材質(zhì)（同種或異種），通過加熱或加壓或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達到原子間的結合而形成永久性連接的工藝過程。2)焊接、釬焊和粘焊本質(zhì)上的區(qū)別: 焊接：母材與焊接材料均熔化，且二者之間形成共同的晶粒；釬焊：只有釬料熔化，而母材不熔化，在連接處一般不易形成共同晶粒，只有在母材和釬料之間形成有相互原子滲透的機械結合；粘焊：既沒有原子的相互滲透而形成共同的晶粒也沒有原子間的擴散，只是靠粘接劑與母材的粘接作用。3)熔化焊熱源：電弧熱、等離子弧熱、電子束、激光束、化學熱。 壓力焊和釬焊熱源：電阻熱、

2、摩擦熱、高頻感應熱。4)焊接加熱區(qū)：可分為活性斑點區(qū)和加熱斑點區(qū)5)焊接溫度場：焊接時焊件上的某瞬時的溫度分布稱為焊接溫度場。 表示方法：等溫線或者等溫面。 特點：焊接時焊件上各點的溫度在每一瞬時都在有規(guī)律的變化。 影響因素：（1）熱源的性質(zhì)；（2）焊接線能量；（3）被焊金屬的熱物理性質(zhì)；;（4）焊件的板厚和形狀。6)穩(wěn)定溫度場：當焊件上溫度場各點溫度不隨時間變化時，稱之7)準穩(wěn)定溫度場：恒定功率的熱源作用在焊件上做勻速直線運動時，經(jīng)過一段時間后，焊。，件傳熱達到飽和狀態(tài)，溫度場會達到暫時穩(wěn)定狀態(tài)，并可隨著熱源以同樣速度移動。 8)焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間的變化過

3、程。9）焊接熱傳遞的三種形式：傳導、對流和輻射。 由熱源傳熱給焊件的熱量以輻射和對流為主，而母材和焊絲獲得熱能后熱的傳播以傳導為主。10）焊接線能量：熱源功率q與焊接速度v的比值。 熱輸入：在單位時間內(nèi)，在單位長度上輸入的熱能。第一章 焊接化學冶金1）平均熔化速度：單位時間內(nèi)熔化焊芯質(zhì)量或長度。 平均熔敷速度：單位時間內(nèi)熔敷在焊件上的金屬質(zhì)量稱為平均熔敷速度。(真正反應焊接質(zhì)量的指標)損失系數(shù)：在焊接過程中，由于飛濺、氧化、蒸發(fā)損失的一部分焊條金屬(或焊絲)質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比稱焊條損失系數(shù)。 熔合比：焊縫金屬中，局部熔化的母材所占的比例。 注：假設焊接是合金元素沒有任何損失，這時焊縫金屬

4、中的濃度稱為原始濃度 焊縫金屬中合金元素的實際濃度: 熔滴的比表面積:熔滴表面積與其質(zhì)量之比。2）熔滴過度：當熔滴長大到一定尺寸時，在各種力的作用下脫離焊條，以熔滴的形式過度到熔池中去的過程。熔滴過渡的形式：短路過渡、顆粒狀過渡和附壁過渡。3）熔池：焊接熱源作用在焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分就是熔池。 注：熔池：T=1770100； 溶滴：T=2300200；熔渣：T=1550100 熔池的溫度中中間溫度最高頭部次之，尾部最小。 在熔池形成的過程中熔池中流體的運動狀態(tài)有以下特點： 液態(tài)金屬密度差引起自由對流運動； 表面張力差強迫對流運動； 熔池中各種機械攪拌力； 對焊接質(zhì)量有影

5、響，有利于消除氣孔夾渣等缺陷，有利于成分分布均勻。 熔滴：在電弧熱的作用下，焊條端部溶化形成的滴狀液態(tài)金屬。4）焊接過程中對金屬的保護的必要性：（1）防止熔化金屬與空氣發(fā)生激烈的相互作用，降低焊縫金屬中氧和氮的含量。（2）防止有益合金元素的燒損和蒸發(fā)而減少，使焊縫得到合適的化學成分。（3）防止電弧不穩(wěn)定，避免焊縫中產(chǎn)生氣孔。 用光焊絲焊接時的缺點：電弧不穩(wěn)定；焊縫中產(chǎn)生氣孔；飛濺嚴重；焊縫中氮氧量增加；C、Mn燒損嚴重，焊縫的塑形和韌性急劇下降。5）手工電弧焊時的反應區(qū)：藥皮反應區(qū)、熔滴反應區(qū)（冶金反應最劇烈）和熔池反應區(qū)。 焊接冶金的特點：電弧區(qū)溫度高；熔池體積小，存在時間短，成分不均勻；熔

6、池金屬不斷更新；反應接觸面大，攪拌激烈；反應時間短。6）藥皮反應區(qū)主要物化反應有：1 水分蒸發(fā)： 2 有機物燃燒和分解：3 鐵合金氧化。 物化反應產(chǎn)生的大量氣體和熔渣，一方面對融化金屬有機械保護作用，另一方面對被焊金屬和藥皮中的鐵合金有很大的作用。7）熔滴反應區(qū)的特點：1、熔滴溫度高，熔滴金屬過熱度大；2、熔滴與氣體和熔渣的接觸面積大； 3、各相之間的反應時間短； 4、熔滴與熔渣發(fā)生強烈的混合。 在熔滴反應區(qū)主要進行的反應是：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其合金成分的氧化和還原、焊縫金屬的合金化。 熔池反應區(qū)的特點：熔池反應區(qū)的物理條件、熔池反應區(qū)的化學條件。 池的平均溫度較低； 比表面

7、積較??； 反應時間長； 在熔池前部發(fā)生金屬的溶化和氣體的吸收，并有利于發(fā)展吸熱過程；在熔池的 后部發(fā)生金屬的凝固和氣體的溢出，有利于當熱反應； 攪拌沒有熔滴反應區(qū)激烈； 與熔滴反應階區(qū)相比熔池反應區(qū)的反應速度小，貢獻小，被氧化的程度小。焊接工藝條件與化學冶金反映的關系：改變焊接工藝條件（如焊接方法、焊接工藝參數(shù)等）必然引起冶金反應條件（反應物的種類、數(shù)量、濃度、溫度、反應時間等的）變化，因而影響到冶金反應的過程。8）焊接區(qū)氣體來源：1、焊接材料：焊接區(qū)內(nèi)的氣體主要來源于焊接材料。焊條藥皮、焊劑及焊絲藥芯中都含有造氣劑。2、熱源周圍的保護氣體介質(zhì)：熱源周圍的空氣是難以避免的氣體來源，而焊接材料中

8、的造氣劑所產(chǎn)生的氣體，不能完全排除焊接區(qū)內(nèi)的空氣。3、焊絲和母材表面上的雜質(zhì)：焊絲表面和母材表面的雜質(zhì)，如鐵銹、油污、氧化鐵皮以及吸附水等，在焊接過程中受熱而析出氣體進入氣相中。4、焊接時析出的氣體。 氣體的產(chǎn)生： 1、有機物的分解和燃燒 2、碳酸鹽和高價氧化物的分解3、材料的蒸發(fā)注：分析氣體對金屬的作用：氣體來源，怎么溶解，存在，影響和預防五個方面簡答。9） 氮對金屬的作用：焊接時電弧氣氛中氮的主要來源是周圍的空氣。焊接時空氣中的氮總是或多或少地會侵入焊接區(qū)，與熔化金屬發(fā)生作用。氮的溶解度隨著溫度升高而增大，在2200時達到最大值。 、氮對焊接質(zhì)量的影響：1、促使焊縫產(chǎn)生氣孔：液態(tài)金屬在高溫

9、時可以溶解大量的氮，凝固結晶時氮的溶解度突然下降，過飽和氮以氣泡形式從熔池中逸出，若焊縫金屬的結晶速度大于氮的逸出速度時，就形成氣孔。2、氮是提高低碳、低合金鋼焊縫強度，降低塑性和韌性的元素。如果熔池中含有比較多的氮，一部分氮將以過飽和的形式存在于固溶體中；另一部分氮則以針狀氮化物Fe4N的形式析出，分布于晶界或晶內(nèi)，因而使焊縫金屬的強度、硬度升高，而塑性、韌性，特別是低溫韌度急劇下降。3、氮是促使焊縫金屬時效脆化的元素：焊縫金屬中過飽和的氮處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時間的延長，過飽和的氮逐漸析出，形成穩(wěn)定的碳氮化物Fe4N，因而使焊縫金屬的強度增加、塑性、韌性降低。4、氮可以作為合金元素加入鋼中。

10、在焊縫金屬中加入能形成穩(wěn)定氮化物元素，如RE、A1、Ti、Zr等，可以抑制或消除時效現(xiàn)象，可以細化晶粒。 、控制焊縫合氮量的措施 1、加強焊接區(qū)的保護 （1）焊條藥皮的保護作用，取決于藥皮的成分和數(shù)量。（2）藥芯焊絲的保護效果，取決于保護成分含量和形狀系數(shù)。 2、焊接工藝參數(shù)的影響（1）U（電弧長度），氮可以與熔滴作用時間，SN ，應盡量采用短弧焊。（2）I，熔滴過渡頻率f,熔滴階段作用時間, SN 。直流正極性焊接時焊縫含氮量比反極性(焊條接正極，工件接負極)時高。（3）焊接速度對焊縫的含氮量影響不大。（4）增加焊絲直徑，熔滴變粗，焊縫含氮量下降。（5）多層焊時焊縫含氮量比單層焊時高，這與氮

11、的逐層積累有關。3、利用合金元素控制焊縫合氮量：(1)增加焊絲或藥皮中的含碳量可降低焊縫的含氮量，其原因是： a)碳能夠降低氮在鐵中的溶解度。 b)碳氧化生成CO、CO2加強保護作用，降低了氮分壓。 c)碳的氧化引起熔池沸騰，有利于氮的逸出。(2)Ti、A1、Zr和稀土元素對氮有較大的親合力，能形成穩(wěn)定的氮化物。并且這些氮化物不溶于鐵水，而進入熔渣中。這些元素對氧的親力也很大，因此，可減少氣相中NO的含量，這在一定程度上減少了焊縫的含氮量。10）焊縫金屬中的氫（擴散氫+殘余氫=焊縫中的總氫量） 擴散氫：氫原子及離子半徑很小，可以在焊縫金屬晶格中自由擴散，故被稱為擴散氫。 殘余氫：氫擴散到金屬的

12、晶格缺陷、顯微裂紋或非金屬夾雜物邊緣的微小空隙中時，結合成氫分子，由于分子的半徑大而不能自由擴散，被稱為殘余氫。 、氫的主要來源：焊接材料中的水分、含氫物質(zhì)和電弧周圍空氣的水蒸氣。 、氫在焊縫中的存在形式：以H、H+、H-存在。它們與焊縫金屬形成間隙固溶體。 、氫在焊縫中的溶解：熔渣溶解；陽極溶解；氣相溶解；通過攪拌和擴散直接進入。、氫對焊接質(zhì)量的影響：1、形成氣孔 熔池凝固結晶時，氫的溶解度突然下降，使氫處于過飽和狀態(tài)，就促使發(fā)生如下反應：2HH2，反應生成的分子氫在液態(tài)金屬中形成氣泡。當氣泡向外逸出的速度小于熔池的凝固速度時，就在焊縫中形成氣孔。2、產(chǎn)生冷裂紋 焊接接頭冷卻到較低溫度下（對

13、于鋼來說在Ms溫度以下）時才產(chǎn)生的焊接裂紋稱為冷裂紋。3、造成氫脆 氫在室溫附近使鋼塑性嚴重下降現(xiàn)象稱為氫脆。氫脆是由于原了氫擴散聚集于鋼顯微空隙中，結合為分子氫，造成空隙內(nèi)產(chǎn)生很高壓力，阻礙金屬塑性變形，導致金屬變脆。(可以通過時效或熱處理消除)4、出現(xiàn)白點 白點是出現(xiàn)在焊縫金屬拉伸或彎曲試件的斷面上的一種白色園形斑點，中心含有微細氣孔或夾雜物，周圍則為銀白色的脆化部分，其形狀類似魚眼珠中的白點。它主要是在外力作用下，氫在微小氣孔或夾雜物處的集結造成脆化。 、控制氫的措施1、限制焊接材料中的含氫量 2、清除工件及焊絲表面上的油污、雜質(zhì) 工件坡口附近以及焊絲表面上的鐵銹、油污、水分等是使焊縫增

14、氫原因之一。3、冶金處理 1)焊條藥皮和焊劑中加入氟化物2）控制焊接材料的氧化還原勢。3）在焊條藥皮或焊芯中加入微量的稀土或稀散元素。 4、控制焊接工藝參數(shù)。 5、焊后脫氫處理（焊后把焊件加熱到一定的溫度，促使氫擴散外逸的工藝,具體為350保溫1h）。 11）焊縫中的氧：（無論那種金屬氧對其都是有害的）、焊縫中氧的來源： 電弧氣體周圍的空氣； 藥皮中大殘酸鹽和高價氧化物； 藥皮中的含水物質(zhì)和工件表面的鐵銹，以及空氣中和保護氣體中的水汽；、氧在焊接過程中的存在特點： 不溶解氧，焊接時與金屬發(fā)生激烈的氧化反應，形成氧化物； 有限溶解氧，一部分溶解另一部分與金屬發(fā)生氧化反應； 金屬氧化后生成的金屬氧

15、化物溶解于相應的金屬中； 以氣孔的形式存在于焊縫中。、氧在金屬中的溶解： 以原子氧形式溶解 ； 以FeO形式溶解。、氧對焊接質(zhì)量的影響；1、降低焊縫的力學性能：焊縫的強度、塑性、韌性明顯下降； 2、形成氣孔：在熔池階段，溶解的氧與碳發(fā)生冶金反應，反應產(chǎn)物是不溶于金屬的CO。如果在熔池進行凝固時CO氣泡來不及逸出，就會形成CO氣孔；3、燒損的有益合金元素，從而使焊縫金屬的性能變壞；4、形成飛濺 在熔滴中所進行的氧與碳的冶金反應，生成CO受熱膨脹，造成熔滴爆炸，形成飛濺，破壞了焊接過程的穩(wěn)定性；5、增加焊縫的冷脆性與熱敏感性；6、使焊縫的物理及化學性能發(fā)生變化 降低焊縫的導電性、導磁性和耐腐蝕性等

16、。、控制氧的措施是預防和脫氧。（一防二脫）(1) 采用純度高的焊接材料 盡量采用不含或少含氧量的焊接材料。例如，采用低氧或無氧焊條、焊劑；采用高純度的惰性氣體作為保護氣體；真空條件下焊接，可以降低焊縫金屬含氧量。(2) 控制焊接工藝參數(shù) 增加電弧電壓使空氣容易侵入電弧，并且增加了氧與熔滴接觸的時間，致使焊縫含氧量增加。為了減少焊縫合氧量應盡量采用短弧焊。(3) 采用冶金方法進行脫氧 通過向焊絲或焊條藥皮中加入某種合金元素，使這些合金元素在焊接過程中被氧化，從而保護被焊金屬及其合金元素不被氧化。12）熔渣在焊接過程中的作用（1）機械保護作用（2）冶金處理作用（3）改善焊接工藝性能堿度：離子理論把

17、液態(tài)熔渣中自由氧離子的濃度（或氧離子的活度）定義為堿度。堿度的倒數(shù)為酸度。粘度：在單位濃度梯度下，作用在單位接觸面積上的內(nèi)摩擦力稱為粘度。 影響：粘度太大，冶金作用降低，保護效果降低；粘度太大，成形較差，保護效果降低。表面張力：是氣相與熔渣之間的界面張力。 熔點：常把固態(tài)熔渣開始熔化的溫度稱為熔渣的熔點。造渣溫度：焊條藥皮的熔點是指藥皮開始熔化的溫度。注：熔渣的分子理論：、液態(tài)熔渣由自由氧化物及其復合物的分子組成。、自由氧化物與其復合氧化物處于化合與分解的平衡狀態(tài)。、只有自由氧化物才能與金屬作用。 熔渣的離子理論： 、熔滴是由簡單和復雜的離子組成的電中性溶液。 、離子的分布，聚集和相互作用取決

18、于它的綜合矩 。、液態(tài)熔渣與金屬之間相互作用的過程是原子與離子交換電荷的過程。13）焊縫金屬的脫氧用于脫氧的元素或鐵合金稱為脫氧劑。脫氧：就是焊絲、焊劑或焊條藥皮中加入某種元素，使它在焊接過程中奪取氧而自身被氧化，使被焊金屬不被氧化，或減少氧化。目的：盡量減少焊縫中的含氧量。防止焊縫金屬被氧化，減少在液態(tài)金屬中的氧； 排除脫氧后的產(chǎn)物；先期脫氧：在藥皮加熱階段，固態(tài)藥皮中進行的脫氧反應叫先期脫氧，特點 是脫氧過程和脫氧產(chǎn)物與熔滴不發(fā)生直接關系；沉淀脫氧：是在熔滴和熔池內(nèi)進行的，其原理是溶解在液態(tài)金屬中的脫氧劑 和FeO直接反應，把鐵還原，脫氧產(chǎn)物浮出液態(tài)金屬。擴散脫氧： 是指被焊金屬的氧化物通

19、過擴散從液態(tài)金屬進入熔渣，從而降低焊縫含氧量的一種方式。脫氧的程度由分配定律決定。其特點是不會因脫氧造成夾渣，但不是脫氧的主要途徑。選擇脫氧劑原則：1) 在焊接溫度下脫氧劑對氧的親和力應大于母材對氧的親和力。焊接鐵基合金時，A1、Ti、Si、Mn等可作為脫氧劑。2) 脫氧產(chǎn)物不溶于液態(tài)金屬，其密度也應小于液態(tài)金屬的密度，從而使脫氧產(chǎn)物盡快上浮到液體中上，以減少夾雜物的數(shù)量，提高脫氧效果。3) 綜合考慮脫氧劑對焊縫成分、力學性能及焊接工藝性能的影響。4) 在滿足技術要求的前提下，應注意經(jīng)濟性。14）焊縫金屬中硫的危害控制硫以MnS、FeS兩種形式存在于鋼中。MnS不溶于液態(tài)鐵中，浮到熔渣中。少量

20、的MnS夾雜物以彌散質(zhì)點形式分布于縫。FeS的形式存在：凝固時FeS容易發(fā)生偏析，以低熔點共晶Fe+FeS（985）或FeS+FeO（940）的形式呈片狀或鏈狀分布了晶界，增加了結晶裂紋的傾向，降低焊縫的韌性和耐腐蝕性。焊接合金鋼、尤其是高鎳合金鋼時，S形成的NiS又與Ni形成熔點為644的低熔共晶NiS+Ni，使焊縫產(chǎn)生結晶裂紋的傾向更大。增加含碳量會促使硫發(fā)生偏析而加則它的危害性?？刂屏虻拇胧?）限制原材料的含硫 （一是母材，二是焊絲，三是藥皮與焊劑）（2）用冶金方法脫硫15）焊縫中磷的危害磷在鋼中主要以Fe2P、Fe3P的形式存在。 在液態(tài)鐵中可溶解較多的磷，固態(tài)鐵中磷的溶解度很低。

21、磷與鐵、鎳可以形成低熔點共晶。 焊縫凝固時，磷易造成偏析。 磷化鐵常分布于晶界，減弱晶間結合力，增加焊縫金屬冷脆性； 磷還能促使形成結晶裂紋。 控制磷的措施：（1）限制原材料的含磷量 （2）用冶金方法脫磷 16）合金過渡：就是把所需要的合金元素通過焊接材料過渡到焊縫金屬中去的過程。 合金過渡的目的：1、補償焊接過程中由于氧化、蒸發(fā)造成合金元素損失。2、消除焊接缺陷，改善焊縫金屬的組織和性能。 A向焊縫中過渡錳，可消除因硫引起的熱裂紋； B向焊縫中加入Al、Ti、Mo、V、Nb、B、RE等合金元素以細化晶粒，提高焊縫的韌性 。3、獲得具有特殊性能的堆焊金屬。 常用堆焊方法過渡Cr、Mo、W、Mn

22、等合金元素，使零件表面獲得具有特殊性能的堆焊層，如耐磨性、耐熱性、耐蝕性、紅硬性等。 合金過渡的方式：1、應用合金焊絲或帶極；2、應用藥芯焊絲或藥芯焊條；3、應用合金藥皮或粘接焊劑；4、應用合金粉末。合金過渡系數(shù)：焊接材料的合金元素過渡到焊縫金屬中的數(shù)量與其原始含量的百分比。 影響過渡系數(shù)的因素：1、合金元素的物理化學性質(zhì) 沸點越低，蒸發(fā)損失越大，越小；對氧的親和力越大，過渡系數(shù)越小。2、合金元素的含量 合金元素的含量 ,但增加一定時,趨于定值。3、合金劑的粒度 合金劑粒度，比表面積，氧化損失， ；但粒度過大，則不宜熔化，過渡系數(shù)減小。4、藥皮或焊劑的成分 5、藥皮質(zhì)量系數(shù) Kb 第二章 焊接

23、材料1）焊條由藥皮和焊芯兩部分組成。- 24 -焊條藥皮的作用： 1)保護作用 ； 2)冶金作用 ；3)使焊條具有良好的工藝性能 焊芯的作用：作電極產(chǎn)生電弧。 焊芯熔化后成為填充金屬，與熔化了的母材混合形成焊縫。3）藥皮原材料的作用：1)穩(wěn)弧 2)造渣 3)造氣 4)脫氧 5)合金化 6)粘結 7)成形 4）與實芯焊絲相比，藥芯焊絲優(yōu)點具有工藝性好、飛濺小、焊縫成形美觀、可采用大電流進行全位置焊接和熔敷效率高等優(yōu)點。5)焊條的型號:(E4303/E5015)表示焊條藥皮為鈦鈣型，并可采用交流或直流正反接焊接表示焊條適用于全位置焊接表示熔敷金屬抗拉強度的最小值為43kgf/mm 2 表示焊條 E

24、 43 0 3型號編制法為字母“E”表示焊條；第一、二位表示熔敷金屬最小抗拉強度；第三位數(shù)字表示焊條的焊接位置；第三位和第四位數(shù)字組合表示焊接電流種類及藥皮類型。 焊條的牌號：(J422/J507)鈦鈣型藥皮、交流或直流正反接焊縫金屬抗拉強度不低于490MPa結構鋼焊條 J 4 2 2結（J）為結構鋼焊條,第3個數(shù)字,代表藥皮類型、焊接電流要求,第1、2數(shù):代表焊縫金屬抗拉強度。6)焊條的工藝性能、焊接電弧的穩(wěn)定性：電弧的穩(wěn)定性指電弧是否容易引燃及電弧穩(wěn)定燃燒的連續(xù)性。電弧穩(wěn)定性直接影響著焊接過程能否連續(xù)進行和焊接質(zhì)量。 在焊條藥皮中加入低電離電位的物質(zhì)，可降低電弧氣氛的電離電位，能提高電弧穩(wěn)

25、定性。 低氫焊條由于其藥皮中螢石的反電離作用，只有采用直流電源才能維持電弧連續(xù)穩(wěn)定地燃燒。 低氫型藥皮少加入穩(wěn)弧劑碳酸鉀，才可以在采用交流電源焊接時保持電弧的穩(wěn)定性。 藥皮的熔點過高成藥皮太厚時，就容易在焊條端部形成較長的套筒，致使電弧易于熄火。 、焊縫成型： 良好的焊縫成形要求焊縫表面光滑，波紋細密美觀，焊縫的幾何形狀及尺寸正確，焊縫圓滑地向母材過渡，焊縫余高符合有關標準、無咬邊等缺陷。 影響焊縫成形的因素：(1)熔渣凝固溫度 (2)熔渣的粘度 (3)熔渣的表面張力 、各種位置焊接的適應性： 工藝性能良好的焊條能適應空間全位置焊接。 幾乎所有的焊條都能進行平焊。 橫焊、立焊、仰焊的主要困難是

26、：在重力的作用下熔滴不易向熔池過渡；熔池金屬和熔渣向下流以致不能形成正常的焊縫。 適當增加電弧和氣流的吹力，以便把熔滴送向熔池并阻止金屬和熔渣下流。 調(diào)節(jié)熔渣的熔點、粘度及表面張力也是解決焊條全位置焊接的技術措施，因為這不僅可以阻止熔渣及鐵水的下淌，而且還能使高溫熔渣盡快地凝固。、飛濺： 飛濺是熔焊過程中，熔化的金屬顆粒和熔渣向周圍飛散的現(xiàn)象。飛濺不僅弄臟焊縫及其附近的母材，增加了清渣工作量，而且飛濺還會破壞正常的焊接過程，降低焊條的熔敷效率。 熔渣的粘度較大或焊條含水量過多、焊條偏心率過大都會造成較大的飛濺。 增大焊接電流及電弧長度，飛濺也隨之增加。、脫渣性： 脫渣性就是渣殼從焊縫表面脫落的

27、難易程度。影響脫渣性因素：(1)熔渣與焊縫金屬的線膨脹系數(shù)相差越大，冷卻時熔渣越容易與焊縫金屬脫離。 (2)熔渣的氧化性 (3)熔渣的松脆性 熔渣越松脆就越容易清除。 低氫型焊條的脫渣性最不理想。、焊條熔化速度：（反映焊接生產(chǎn)率的高低） 熔化系數(shù)p 熔敷系數(shù)H ：真正反應焊接生產(chǎn)率高低的指標，指在單位時間內(nèi)單位電 流所能熔敷在焊件上的金屬重量。 H與p的關系是： H= p(1-)藥皮成分對焊條熔化系數(shù)的影響是： 藥皮成分影響電弧電壓，電弧氣氛的電離電位越低、電弧電壓就越低，電 弧的熱量也就越少，因此焊條的熔化系數(shù)就越?。?、藥皮成分影響熔滴過渡形態(tài)，調(diào)整藥皮成分可以使熔滴由短路過渡變?yōu)轭w粒過渡，

28、從而提高了焊條的熔化系數(shù)；、藥皮中含有進行放熱反應的物質(zhì)時，由于化學反應熱加速焊條熔化，也提高焊條的熔化系數(shù)。、焊條藥皮發(fā)紅：焊條藥皮發(fā)紅是指焊條在焊接到后半段時，由于藥皮溫升過高而發(fā)紅、開裂或脫落的現(xiàn)象，這時藥皮已失去保護作用和冶金作用。、焊接煙塵：在焊接電弧高溫的作用下，焊條端部的液態(tài)金屬和熔渣激烈蒸發(fā)。同時，在熔滴和熔池的表面上也發(fā)生蒸發(fā)。由于蒸發(fā)而產(chǎn)生的高溫蒸汽，從電弧區(qū)被吹出后，迅速被氧化和冷凝，變?yōu)榧毿〉墓虘B(tài)粒子。這些微小的顆粒分散飄浮在空氣中，彌散于電弧周圍，形成了焊接煙塵。7）焊劑與焊絲的匹配原則： （1）被焊材料的類別及對焊接接頭性能的要求 A、在焊接低碳鋼和強度等級較低的低

29、合金鋼時，應按等強原則選用與木材相匹配的焊接材料，可選用高錳高硅焊劑（如HJ431、HJ433、HJ430）與低碳鋼焊絲（如H08A）或含錳的焊絲（如HO8MnA）相配合，或用中錳、低錳或無錳焊劑與含錳量較高的焊絲（如HO8MnA、H10Mn2）相配合。 B、在焊接低合金高強鋼時，選用中錳中硅或低錳中硅型焊劑，配合相應的合金鋼焊絲；當焊接強度級別比較高的鋼時，一般選用堿度高的燒結焊劑。 C、在焊接耐熱鋼、低溫鋼和耐腐蝕鋼時，選用中硅或低硅型焊劑與相應的合金鋼焊絲相配合。 D、在焊接奧氏體或鐵素體高合金鋼時，選用堿度比較高中硅或低硅型熔煉焊劑，與合適的高合金鋼焊絲相配合。 （2）埋弧焊的工藝特點

30、 稀釋率高、熱輸入高、焊接速度快第三章 熔池凝固和焊縫固態(tài)相變1） 熔池凝固的條件和特點、熔池結晶的一般規(guī)律（生核和晶核長大的過程）1、熔池的體積小，冷卻速度大。2、熔池金屬處于過熱狀態(tài)。3、熔池在運動狀態(tài)下凝固 4、聯(lián)生結晶 2）熔池結晶速度：焊接熔池的外形是橢球狀的曲面，這個曲面就是結晶的等溫面，熔池的散熱方向是垂直于結晶等溫面，因此晶粒的成長方向也是垂直于結晶等溫面；晶粒主軸的成長方向與結晶等溫面正交，并且以彎曲的形狀向焊縫中心成長： 結論：晶粒成長的平均線速度是變化的；焊接工藝參數(shù)對晶粒成長方向及平 均線速度均有影響。 晶粒（核）長大需要一定的能量，這個能量由兩部分組成：一是因為體積長

31、大而使體系自由能下降；另一是因長大而產(chǎn)生的新固相表面使體系的自由能增高。3）熔池的結晶形態(tài)（1）熔池的結晶形態(tài)：宏觀上：（焊縫中的晶體形態(tài)主要是柱狀晶和少量等軸晶）； 微觀上：（在每個柱狀晶內(nèi)還有不同的結晶形態(tài)，如平面晶、 胞晶和樹枝狀晶；等軸晶內(nèi)一般都呈現(xiàn)樹狀晶）（2）焊縫組織的形態(tài)大致可分五種結晶形態(tài)：平面結晶（結晶呈平面形態(tài)）、胞狀結晶（斷面是六角形，如同細胞或蜂窩狀）、胞狀樹枝結晶、樹枝狀結晶、等軸結晶。（3）影響結晶形態(tài)的因素：當結晶速度R和溫度梯度G不變時，隨合金中溶質(zhì)濃度的提高，則成分過冷增加，從而使結晶形態(tài)由平面晶變?yōu)榘麪罹?、胞狀枝晶、樹枝狀晶，?后到等軸晶；當合金中溶質(zhì)濃度

32、C和結晶速度R一定時，隨液相溫度梯度的提高，成分過冷的程度減小，因而結晶形態(tài)的演變方向恰好相反，有等軸晶、樹枝晶逐步演變到平面晶。(4)焊接條件下的結晶（凝固）形態(tài)：在焊縫的熔化邊界，由于溫度梯度G較大，結晶速度R又較小，故成分過冷接近于零，所以平面晶得到發(fā)展；隨著遠離熔化邊界向焊縫中心過渡時，溫度梯度G逐漸變小，而結晶速度逐漸增大，所以結晶形態(tài)將由平面晶向胞狀晶、樹枝胞狀晶一直到等軸晶發(fā)展。4）焊縫金屬的化學不均勻性（1）焊縫中的化學不均勻性（即偏析）：顯微偏析、區(qū)域偏析 、層狀偏析。（2）熔合區(qū)的化學不均勻性：熔合區(qū)存在著嚴重的化學不均勻性和物理不均勻性，因此，在組織和性能上也是不均勻的，

33、成為焊接接頭的薄弱部位。2）焊縫中偏析有三種：1、顯微偏析 2、區(qū)域偏析 3、層狀偏析3）影響WMCCT圖的因素：1、合金元素 如果焊縫中合金元素增多或含氧量降低時，使WM-CCT圖向右移動。C、N、Mn、Ni、Cu等阻礙A相變，CCT圖向右移動。強碳化物形成元素(Mo、Cr、Nb、V、Ti、A1)抑制塊狀及先共析F，使塊狀F和PF轉變曲線下移2、A化溫度與停留時間的影響 A所處的溫度越高，時間越長，過冷A穩(wěn)定性就越大。原因： (1)A晶粒長大，減少F析出的成核場所；(2)使易于成為F析出核心的碳化物分解、溶于A中，阻礙F析出。(3)增大A的均勻化程度，故CCT圖曲線有移。 3、冷卻速度的影響

34、 冷卻速度對于M形成溫度Ms點有一定影響。一般生產(chǎn)中的冷卻速度下，緩慢冷卻時Ms點升高。4、應力應變的影響 過冷A轉變過程中，如有應力、應變作用時，不僅會影響擴散型P轉變，也會影響無擴散型M的轉變。4）焊縫希望獲得的固態(tài)相變組織：針狀鐵素體（AF）細珠光體（S）下貝氏體（BL）板條馬氏體（MD）5）改善焊縫固態(tài)相變組織的途徑： (1)焊后熱處理 (2)多層焊接 (3)錘擊焊道表面 (4)跟蹤回火處理 6）氣孔和夾雜的危害：削弱有效工件斷面，降低焊縫強度和韌性；產(chǎn)生應力集中;夾雜引起裂紋。7）氫氣孔 出現(xiàn)在焊縫的表面上，斷面形狀如同螺釘狀，在焊縫的表面上看呈喇叭口形，而氣孔四周有光滑的內(nèi)壁。有時

35、也會出現(xiàn)在焊縫的內(nèi)部。 氮氣孔 形成機理與氫氣孔相似，也多在焊縫表面，多數(shù)情況下成堆出現(xiàn)，與蜂窩相似。由于保護不好，有較多空氣侵入熔池所致CO氣孔 焊接碳鋼時，冶金反應產(chǎn)生了大量的CO，在結晶過程中來不及逸出而殘留在焊縫內(nèi)部形成氣孔。氣孔沿結晶方向分布，像條蟲狀臥在焊縫內(nèi)部。8）影響生成氣孔的因素及防治措施：1、冶金因素的影響 (1)熔渣氧化性的影響 (2)焊條藥皮和焊劑的影響 (3)鐵銹及水分對產(chǎn)生氣孔的影響2、工藝因素的影響(1)焊接工藝參數(shù)的影響 I、U、V (2)電流種類和極性的影響 (3)工藝操作方面的影響 9）焊縫中的夾雜的危害： 焊縫或母材中有夾雜物存在時，不僅降低焊縫金屬的韌性

36、，增加低溫脆性，同時也增加了熱裂紋和層狀撕裂的傾向。 焊縫中央雜物的種類：氮化物、氧化物、硫化物。10）防止焊縫中產(chǎn)生夾雜物的最重要方面就是正確選擇焊條、焊劑，使之更好地脫氧、脫硫等。其次是注意工藝操作： (1)選用合適的焊接工藝參數(shù)，以利于熔渣的浮出； (2)多層焊時，應注意清除前層焊縫的熔渣； (3)焊條要適當?shù)臄[動，以便熔渣浮出； (4)操作時注意保護熔池，防止空氣侵入。 11）改善焊縫金屬性能的途徑： 固溶強化、變質(zhì)處理(微合金化)、調(diào)整焊接工藝。第四章 焊接熱影響區(qū)的組織1）HAZ：熱源作用下焊縫兩側發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域。2）焊接與熱處理條件比較 (1)加熱的溫度高 (2)加熱的

37、速度快 (3)高溫停留時間短 (4)自然條件下連續(xù)冷卻 (5)局部加熱3) 焊接CCT的應用（1）預測熱影響區(qū)的組織和性能，評定HAZ冷裂傾向。（2）可以作為調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)和改進工藝(預熱、后熱及焊后熱處理等)的依據(jù)。 影響CCT圖的因素 (1)母材化學成分的影響 除鈷外，固溶于奧氏體合金元素都使C曲線向右移，即增加淬便傾向，降低Ms點，其中以碳影響最大。 (2)冷卻速度的影響 冷卻速度不同，可得到不同的轉變產(chǎn)物。 冷卻速度的增大，A1、A3、Acm均移向更低的溫度。 共析成分也由0.83C轉為0.4-0.8C，在快速冷卻條件下，0.4C的鋼就可以得到全部為珠光體的組織（偽共析組織）。 冷卻

38、速度增大時，Ms有所上升，并且會改變M形態(tài)。因為增大冷卻速度使M增大滑移的抗力，不均勻切變就會以孿晶方式進行，M就由條狀變?yōu)槠瑺睢?(3)峰值溫度的影響：Tm越高，過冷A的穩(wěn)定性加大，也會使A晶粒粗化，CCT圖向下和向右移動。 (4)晶粒粗化的影響 近縫區(qū)強烈過熱而使晶粒發(fā)生嚴重長大，影響接頭性能，增大裂紋傾向。 (5)應力應變的影響 焊接時不可避免地會產(chǎn)生熱應力、組織應力，以及拘束應力。4) HAZ脆化：粗晶脆化、析出脆化、組織脆化、熱應變時效脆化、氫脆化及石墨脆化等。第五章 焊接裂紋1）焊接裂紋的危害性及分類 1、脆性斷裂 減小有效承載面積，形成應力集中。 2、隱蔽性 潛在危險 3、產(chǎn)生機

39、理的復雜性 難以預防 4、主要斷裂事故 按產(chǎn)生裂紋的本質(zhì)分類： 1) 熱裂紋（結晶裂紋、高溫液化裂紋、多邊化裂紋）; 2) 再熱裂紋； 3）冷裂紋（延遲裂紋、淬硬脆化裂紋、低溫塑性脆化裂紋） 4）層狀撕裂2）熱裂紋是在焊接時高溫下產(chǎn)生的，故稱熱裂紋。 1、結晶裂紋 2、高溫液化裂紋 3、多邊化裂紋。 3）應力腐蝕裂紋在腐蝕介質(zhì)和拉伸應力的共同作用下產(chǎn)生一種延遲破壞的現(xiàn)象。4）結晶裂紋產(chǎn)生原因 (機理) （1）溶池凝固過程中，先結晶的金屬較純，后結晶的金屬含溶質(zhì)和雜質(zhì)較多，溶質(zhì) 和雜質(zhì)富集在晶界（K0=CS/CL1）。 （2）由于成分的偏析，富集的溶質(zhì)和雜質(zhì)與基體金屬形成較低熔點共晶。 （3）凝

40、固后期，低熔點共晶被排擠在柱狀晶體交遇的中心，呈“液態(tài)薄膜”狀覆蓋 在晶粒的表面，割斷晶粒之間的聯(lián)系。 （4）由于凝固收縮，焊縫受到拉伸應力作用，焊縫中的液態(tài)薄膜成為薄弱地帶。在拉伸應力的作用下就有可能在這個薄弱地帶開裂而形成結晶裂紋。（總括以上，產(chǎn)生結晶裂紋的原因，就在于焊縫中存在液態(tài)薄膜和在焊縫凝固過程中受到拉伸應力共同作用的結果。因此，液態(tài)薄膜是產(chǎn)生結晶裂紋的內(nèi)因，而拉伸應力是產(chǎn)生結晶裂紋的必要條件） 結晶裂紋： 產(chǎn)生溫度：固相線以上稍高溫度； 斷口特征：呈氧化顏色，沒有金屬光澤； 分布特征:宏觀上一般發(fā)生在焊縫中心（橫向、縱向都有），縱向上具 有晶間破壞特征（在晶界、柱狀晶之間）； 材

41、料：含硫、磷、碳、硅等雜質(zhì)較多的碳鋼、低合金鋼；單相奧氏體鋼、鎳基合金以及某些合金中。 熔池結晶的三個階段：液固階段、固液階段、完全凝固階段。5)產(chǎn)生結晶裂紋的條件是：焊縫在脆性溫度區(qū)內(nèi)所承受的拉伸應變大于焊縫金屬所具有塑 性，或者說焊縫金屬在脆性溫度區(qū)內(nèi)的塑性儲備量(es)小于零時就會產(chǎn)生結晶裂紋。 具體來講，焊縫是否產(chǎn)生結晶裂紋主要決定以下三個方面： a、脆性溫度區(qū)的大小 ；b、在脆性溫度區(qū)內(nèi)金屬的塑性 ； c、在脆性溫度區(qū)內(nèi)的應變增長率6）防治結晶裂紋的措施： (一)冶金因素方面 1、控制焊縫中硫、磷、碳等有害雜質(zhì)的含量; 2、改善焊縫凝固結晶、細化晶粒是提高抗裂性的重要途徑 (二)工藝因素方面 1、焊接工藝及工藝參數(shù) 2、接頭形式 7)焊接冷裂紋的影響因素及延遲裂紋 （1）、影響因素 1)、鋼種化學成分的影響 2）、拘束應力的影響 3)、氫的有害影響 4)、工藝影響 線能量預