第1章焊接化學冶金過程

1、熔 焊 原 理 1 2 第一章 焊接化學冶金過程 課題一課題一 控制焊縫熔合比控制焊縫熔合比 課題二課題二 焊接熔渣對焊接化學冶金的作用焊接熔渣對焊接化學冶金的作用 課題三課題三 控制氣相對熔池金屬的危害控制氣相對熔池金屬的危害 課題四課題四 焊縫金屬的合金化焊縫金屬的合金化 課題五課題五 焊縫金屬的脫硫、脫磷方法焊縫金屬的脫硫、脫磷方法 v焊接化學冶金過程焊接化學冶金過程的概念的概念 在熔焊過程中，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫在熔焊過程中，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫 下相互作用的過程下相互作用的過程 v研究研究目的目的 運用這些規(guī)律合理地運用這些規(guī)律合理地選擇焊接材料選擇焊接材料，控制焊縫控制

2、焊縫 金屬的成分和性能金屬的成分和性能使之符合使用要求，使之符合使用要求，設(shè)計創(chuàng)設(shè)計創(chuàng) 造新的焊接材料造新的焊接材料 3 焊縫：焊縫： 焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。焊件經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。 熔焊時，焊縫金屬是由熔化的母材與填充金屬熔焊時，焊縫金屬是由熔化的母材與填充金屬 組合而成，其組成的比例取決于具體的焊接工藝條組合而成，其組成的比例取決于具體的焊接工藝條 件。件。 有必要了解焊條金屬與母材在焊接中加熱和熔有必要了解焊條金屬與母材在焊接中加熱和熔 化的特點以及影響其組成比例的因素。化的特點以及影響其組成比例的因素。 課題一 控制焊縫熔合比 4 一、焊條的加熱及熔化一、焊條的加熱及熔化

3、 1 1、 焊條的加熱焊條的加熱 電弧焊時用于加熱和熔化焊條電弧焊時用于加熱和熔化焊條( (或焊絲或焊絲) )的熱能有：的熱能有： 化學反應熱：化學反應熱：僅占僅占1 133，可忽略不計。，可忽略不計。 電弧熱：電弧熱：焊條熔化、使液體金屬過熱和蒸發(fā)的主要焊條熔化、使液體金屬過熱和蒸發(fā)的主要 能源約能源約2027%2027%的電弧功率加熱焊材。的電弧功率加熱焊材。 電阻熱：電阻熱： 使焊芯本身和藥皮的溫度升高。使焊芯本身和藥皮的溫度升高。 5 電阻熱增大，使焊芯和藥皮溫升過高將引起電阻熱增大，使焊芯和藥皮溫升過高將引起 以下的不良后果：以下的不良后果： 熔化激烈引起飛濺熔化激烈引起飛濺 藥皮開

4、裂與過早脫落，電弧燃燒不穩(wěn)；藥皮開裂與過早脫落，電弧燃燒不穩(wěn)； 焊縫成形不良，甚至產(chǎn)生氣孔等缺陷焊縫成形不良，甚至產(chǎn)生氣孔等缺陷 藥皮過早進行化學冶金反應喪失冶金效應及保護藥皮過早進行化學冶金反應喪失冶金效應及保護 作用；作用； 焊條發(fā)紅變軟，操作困難。焊條發(fā)紅變軟，操作困難。 6 1)1)在其它條件相同時，電流密度越大，焊芯的溫升越高。在其它條件相同時，電流密度越大，焊芯的溫升越高。 因此，調(diào)節(jié)焊接電流密度是控制焊條加熱溫度的有效措施。因此，調(diào)節(jié)焊接電流密度是控制焊條加熱溫度的有效措施。 2)2)在電流密度相同的條件下，焊芯電阻越太，其溫升越高在電流密度相同的條件下，焊芯電阻越太，其溫升越高

5、 ，散電阻較大的不銹鋼芯焊條應比碳鋼焊條短，相同直徑的焊，散電阻較大的不銹鋼芯焊條應比碳鋼焊條短，相同直徑的焊 條選用的電流也耍低些。條選用的電流也耍低些。 3)3)在相同的條件下，焊條的熔化速度越高，由于被加熱的在相同的條件下，焊條的熔化速度越高，由于被加熱的 時間縮短則其溫升越低。時間縮短則其溫升越低。 4)4)隨藥皮厚度的增加，藥皮表面與焊芯的溫差增大，加大隨藥皮厚度的增加，藥皮表面與焊芯的溫差增大，加大 了藥皮開裂的向。了藥皮開裂的向。 5)5)調(diào)整藥皮成分，使焊條金屬由短路過渡變?yōu)閲娚溥^渡，調(diào)整藥皮成分，使焊條金屬由短路過渡變?yōu)閲娚溥^渡， 可以提高焊條的熔化速度而降低焊接終了時的藥皮

6、溫度。可以提高焊條的熔化速度而降低焊接終了時的藥皮溫度。 試驗表明：試驗表明： 7 2.2.焊條金屬的平均熔化速度焊條金屬的平均熔化速度 平均熔化速度：平均熔化速度：單位時間內(nèi)熔化焊芯質(zhì)量或長度。平均單位時間內(nèi)熔化焊芯質(zhì)量或長度。平均 熔化速度與焊接電流成正比熔化速度與焊接電流成正比 。v vm m=m/t=m/t=p pI I 熔敷系數(shù)熔敷系數(shù) ：單位時間內(nèi)焊芯（或焊絲）熔敷在焊件上的單位時間內(nèi)焊芯（或焊絲）熔敷在焊件上的 金屬量。金屬量。 H H=m=mH H/It/It 飛濺率：飛濺率：由于飛濺、氧化、蒸發(fā)，焊芯（或焊絲）在熔由于飛濺、氧化、蒸發(fā)，焊芯（或焊絲）在熔 敷過程中的損失量與熔

7、化的焊芯（或焊絲）質(zhì)量之比。敷過程中的損失量與熔化的焊芯（或焊絲）質(zhì)量之比。 熔敷系數(shù)才是反映焊接生產(chǎn)率指標熔敷系數(shù)才是反映焊接生產(chǎn)率指標 PH )1 ( 8 3 3、焊條金屬的過渡特性、焊條金屬的過渡特性 粗滴短路過渡粗滴短路過渡 附壁過渡附壁過渡 噴射過渡噴射過渡 爆炸過渡爆炸過渡 9 4 4、藥皮的熔化與過渡、藥皮的熔化與過渡 藥皮的溫度、焙化及過渡特點對焊接化藥皮的溫度、焙化及過渡特點對焊接化 學冶金反應有極其重要的影響。學冶金反應有極其重要的影響。 藥皮的熔點越高，厚度越大，套筒越長。藥皮的熔點越高，厚度越大，套筒越長。 熔渣過渡形式：熔渣過渡形式： 一、以薄膜的形式包在金屬熔滴的外

8、面一、以薄膜的形式包在金屬熔滴的外面 或被夾在熔滴內(nèi)，同熔滴一起落入熔池；或被夾在熔滴內(nèi)，同熔滴一起落入熔池； 二、熔渣直接從焊條端部以滴狀落入熔二、熔渣直接從焊條端部以滴狀落入熔 池。池。 10 二、母材的熔化與熔池的形成二、母材的熔化與熔池的形成 v熔池：熔池：焊接熱源作用在焊接熱源作用在焊件上焊件上所形成的所形成的具有一定具有一定 幾何形狀的液態(tài)金屬部分幾何形狀的液態(tài)金屬部分就是熔池。就是熔池。 v熔池是由熔化的焊條金屬與局部熔化的母材金屬熔池是由熔化的焊條金屬與局部熔化的母材金屬 所組成的。所組成的。 v若用非熔化極進行焊接時，熔池僅由局部熔化的若用非熔化極進行焊接時，熔池僅由局部熔化

9、的 母材所組成。母材所組成。 11 12 1 1、熔池的形狀和尺寸、熔池的形狀和尺寸 v熔池的形成需要一定的時間，這段時間叫做過渡熔池的形成需要一定的時間，這段時間叫做過渡 時期。經(jīng)過過渡時期以后，就進入準穩(wěn)定時期，時期。經(jīng)過過渡時期以后，就進入準穩(wěn)定時期， 這時熔池的形狀、尺寸和質(zhì)量不再變化，只取決這時熔池的形狀、尺寸和質(zhì)量不再變化，只取決 于母材的種類和焊接工藝條件，并隨熱源作同步于母材的種類和焊接工藝條件，并隨熱源作同步 運動。在電弧焊的條件下，準穩(wěn)定時期熔池的形運動。在電弧焊的條件下，準穩(wěn)定時期熔池的形 狀如圖狀如圖2-142-14所示，類似于不標準的半橢球，其輪所示，類似于不標準的半

10、橢球，其輪 廓為溫度等于母材熔點的等溫面。廓為溫度等于母材熔點的等溫面。 圖圖2-14 2-14 焊接熔池形狀示意圖焊接熔池形狀示意圖 13 在一般情況下，在一般情況下，IBIBmax max 、H Hmax max ；隨著；隨著 U BU Bmax max 、H Hmax max 。熔池長度熔池長度L L的大小與電弧能量的大小與電弧能量 成正比。成正比。 熔池的上表面積，即熔池中液態(tài)金屬與熔渣的熔池的上表面積，即熔池中液態(tài)金屬與熔渣的 接觸面，取決于焊接方法和焊接工藝參數(shù)，一般為接觸面，取決于焊接方法和焊接工藝參數(shù)，一般為 14cm14cm2 2。熔池的比表面積熔池的比表面積S S根據(jù)規(guī)范不

11、同，變化在根據(jù)規(guī)范不同，變化在 (0.3(0.313)13)1010-3 -3m m2 2/kg /kg，比熔滴的比表面積小。，比熔滴的比表面積小。 14 2 2、熔池的質(zhì)量和存在時間、熔池的質(zhì)量和存在時間 v手弧焊時熔池的重量通常在手弧焊時熔池的重量通常在0.616g0.616g范圍之內(nèi)，多范圍之內(nèi)，多 數(shù)情況下小于數(shù)情況下小于5g5g。 v埋弧焊焊接低碳鋼時，即使焊接電流很大，熔池的埋弧焊焊接低碳鋼時，即使焊接電流很大，熔池的 質(zhì)量也不超過質(zhì)量也不超過100g100g。 v由于熔池的體積和質(zhì)量很小，所以熔池存在的時間由于熔池的體積和質(zhì)量很小，所以熔池存在的時間 很短，一般只有幾秒至幾十秒，

12、因此，熔池中各種很短，一般只有幾秒至幾十秒，因此，熔池中各種 物化反應的時間是很短暫的。但它比熔滴階段存在物化反應的時間是很短暫的。但它比熔滴階段存在 的時間要長。的時間要長。 15 3 3、熔池的溫度、熔池的溫度 v實測表明，在熔池內(nèi)的溫度分布是不均勻的，如圖實測表明，在熔池內(nèi)的溫度分布是不均勻的，如圖 2-72-7所示。所示。 v在熔池的前部，輸入的熱量大于散失的熱量，所以在熔池的前部，輸入的熱量大于散失的熱量，所以 隨熱源的移動，母材不斷熔化。隨熱源的移動，母材不斷熔化。 v處于電弧下面的熔池表面處于電弧下面的熔池表面( (熔池中部熔池中部) )溫度最高。溫度最高。 v熔池后部的溫度逐漸

13、下降，因為此處輸入的熱量小熔池后部的溫度逐漸下降，因為此處輸入的熱量小 于散失的熱量，所以不斷發(fā)生金屬的凝固。于散失的熱量，所以不斷發(fā)生金屬的凝固。 圖圖2-7 2-7 熔池的溫度分布熔池的溫度分布 11熔池中部熔池中部 22頭部頭部 33尾部尾部 16 v熔池的平均溫度主要取決于母材的性質(zhì)和散熱的條熔池的平均溫度主要取決于母材的性質(zhì)和散熱的條 件。件。 v對低碳鋼來講，熔池的平均溫度約為對低碳鋼來講，熔池的平均溫度約為17701770100100 。 17 4 4、熔池中流體的運動狀態(tài)、熔池中流體的運動狀態(tài) v 熔池中的液體金屬在各種力的作用下，將發(fā)生熔池中的液體金屬在各種力的作用下，將發(fā)生

14、 強烈的運動，使得熔池中的熱量和質(zhì)量的得以傳輸強烈的運動，使得熔池中的熱量和質(zhì)量的得以傳輸 。 v好處：好處： 使熔化的母材和焊條金屬能夠很好的混合，使熔化的母材和焊條金屬能夠很好的混合， 形成成分均勻的焊縫金屬。形成成分均勻的焊縫金屬。 熔池中的運動有利于氣體和非金屬夾雜物的熔池中的運動有利于氣體和非金屬夾雜物的 外逸，加速冶金反應，消除焊接缺陷外逸，加速冶金反應，消除焊接缺陷( (如氣孔如氣孔) )，提，提 高焊接質(zhì)量。高焊接質(zhì)量。 18 產(chǎn)生運動的原因：產(chǎn)生運動的原因： v 熔池溫度分布不均勻而造成的液態(tài)金屬密度熔池溫度分布不均勻而造成的液態(tài)金屬密度 差，使液相產(chǎn)生對流運動。差，使液相產(chǎn)

15、生對流運動。溫度高的地方金屬密度溫度高的地方金屬密度 小，溫度低的地方金屬密度大。由于這種密度差將小，溫度低的地方金屬密度大。由于這種密度差將 使液相從低溫區(qū)向高溫區(qū)流動。使液相從低溫區(qū)向高溫區(qū)流動。 v 溫度分布不均勻也使表面張力分布不均勻。溫度分布不均勻也使表面張力分布不均勻。 v 由于焊接熱源作用在熔池上的各種機械力使由于焊接熱源作用在熔池上的各種機械力使 熔池中的液相產(chǎn)生攪拌作用。熔池中的液相產(chǎn)生攪拌作用。 作用在熔池上的力：電磁力、氣體吹力、熔滴下落的作用在熔池上的力：電磁力、氣體吹力、熔滴下落的 沖擊力、離子的沖擊力等。沖擊力、離子的沖擊力等。 三、焊縫金屬的熔合比三、焊縫金屬的熔

16、合比 焊縫金屬是由局部熔化的母材與填充金屬共焊縫金屬是由局部熔化的母材與填充金屬共 同組成，其組成比例決定了焊縫的成分。熔焊時，同組成，其組成比例決定了焊縫的成分。熔焊時， 局部熔化的母材在焊縫金屬中所占的百分比叫做局部熔化的母材在焊縫金屬中所占的百分比叫做 熔合比。熔合比。 =A=Am m/(A/(AH H+A+Am m) ) 19 取決于焊接方法、規(guī)范、接頭形式和板厚、坡取決于焊接方法、規(guī)范、接頭形式和板厚、坡 口角度和形式、母材性質(zhì)、焊接材料種類以及焊條口角度和形式、母材性質(zhì)、焊接材料種類以及焊條 傾角等因素。傾角等因素。 通過改變通過改變?nèi)酆媳热酆媳瓤梢愿淖兒缚p金屬的可以改變焊縫金屬的

17、化學成分化學成分， 如在堆焊時，總是調(diào)整焊接規(guī)范使熔合比盡可能的如在堆焊時，總是調(diào)整焊接規(guī)范使熔合比盡可能的 小，以減少母材成分對堆焊層性能的影響。在焊接小，以減少母材成分對堆焊層性能的影響。在焊接 異種鋼時，熔合比對焊縫金屬成分和性能的影響甚異種鋼時，熔合比對焊縫金屬成分和性能的影響甚 大。大。因此要根據(jù)熔合比選擇焊接材料。因此要根據(jù)熔合比選擇焊接材料。 20 焊接化學冶金過程：焊接化學冶金過程： 指熔焊時焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫條件指熔焊時焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫條件 下的相互作用。其中不僅包括下的相互作用。其中不僅包括化學變化化學變化，而且包括，而且包括 物質(zhì)在各個參加反應物物質(zhì)在各

18、個參加反應物( (如氣體，熔渣，液體金屬如氣體，熔渣，液體金屬) ) 間的間的遷移和擴散遷移和擴散。 焊接化學冶金過程對焊縫金屬的成分、焊接化學冶金過程對焊縫金屬的成分、 力學力學 性能、某些焊接缺陷性能、某些焊接缺陷( (如氣孔，結(jié)晶裂紋如氣孔，結(jié)晶裂紋) )以及焊接以及焊接 工藝性能都有很大的影響。工藝性能都有很大的影響。 21 一、一、對焊接區(qū)金屬的保護對焊接區(qū)金屬的保護 保護保護 提供良好的工藝性能提供良好的工藝性能 滲合金滲合金 保證冶金反應過程保證冶金反應過程 焊條藥皮的作用焊條藥皮的作用 1 1、保護的必要性、保護的必要性 1 1）提高焊接過程穩(wěn)定性，減少飛濺）提高焊接過程穩(wěn)定性

19、，減少飛濺 2 2）減少合金燒損）減少合金燒損 3 3）防止產(chǎn)生焊接缺陷，以保證力學性能）防止產(chǎn)生焊接缺陷，以保證力學性能 22 2 2、保護方式及效果、保護方式及效果 保護方式保護方式 1 1）氣保護）氣保護 氣體保護焊氣體保護焊 2 2）渣保護）渣保護 埋弧焊埋弧焊 3 3）氣）氣渣聯(lián)合保護渣聯(lián)合保護 焊條電弧焊焊條電弧焊 4 4）真空保護）真空保護 真空電子束焊真空電子束焊 5 5）自保護）自保護 自保護焊自保護焊 保護效果保護效果 用焊縫金屬中的氮含量來衡量用焊縫金屬中的氮含量來衡量 23 真空保護真空保護 真空度高于真空度高于0.0133Pa0.0133Pa的真空室內(nèi)進行電子束的真空

20、室內(nèi)進行電子束 焊接，保護效果最理想的。焊接，保護效果最理想的。 24 二、二、焊接化學冶金反應區(qū)焊接化學冶金反應區(qū) v手工電弧焊時有三個反應區(qū)手工電弧焊時有三個反應區(qū) 藥皮反應階段 熔滴反應階段 熔池反應階段 25 1. 1. 藥皮反應階段藥皮反應階段 溫 度 oC 600 400 200 100 熔焊進程藥皮反應階段 水蒸發(fā) 結(jié)晶水分解 碳酸鹽分解 冶金反應 二、二、焊接化學冶金反應區(qū)焊接化學冶金反應區(qū) 26 2 2、熔滴反應區(qū)的特點、熔滴反應區(qū)的特點 v特點： 反應溫度高反應溫度高 v熔滴溫度過高、接近沸點熔滴溫度過高、接近沸點 比表面積大比表面積大 v是煉鋼的是煉鋼的10001000倍

21、倍 反應時間短反應時間短 v0.010.011s1s 液體金屬與熔渣發(fā)生激烈的混合液體金屬與熔渣發(fā)生激烈的混合 v三相系統(tǒng)三相系統(tǒng) 液、渣、氣液、渣、氣 焊接反應 最為激烈 的部位 27 主要冶金反應：主要冶金反應： v氣體的分解和溶解氣體的分解和溶解 v金屬的氧化、還原金屬的氧化、還原 焊縫金屬的合金化焊縫金屬的合金化 金屬蒸發(fā)金屬蒸發(fā) 28 28 、熔池反應區(qū)、熔池反應區(qū) 特點：特點： 熔池溫度：熔池溫度：1600160019001900 接觸面積小接觸面積小: F: F比 比=3130 =31302 2/Kg/Kg 反應時間較長：手工焊時為反應時間較長：手工焊時為3-8s 3-8s 埋弧

22、焊埋弧焊6-25s6-25s 攪拌沒有熔滴階段激烈攪拌沒有熔滴階段激烈 熔池溫度不均勻熔池溫度不均勻 熔池階段的反應速度比熔滴階段小，并在這個反應過程熔池階段的反應速度比熔滴階段小，并在這個反應過程 中的貢獻也較小。但這并不是說熔池反應階段不重要中的貢獻也較小。但這并不是說熔池反應階段不重要 ，在某些情況下，熔池中的反應也有相當大的貢獻。，在某些情況下，熔池中的反應也有相當大的貢獻。 29 總之，總之，焊接化學冶金過程是分區(qū)域連續(xù)進行焊接化學冶金過程是分區(qū)域連續(xù)進行 的，的，在熔滴階段進行的反應多數(shù)在熔池階段繼續(xù)在熔滴階段進行的反應多數(shù)在熔池階段繼續(xù) 進行，但也有的停止甚至改變反應方向的。焊縫

23、進行，但也有的停止甚至改變反應方向的。焊縫 金屬的最終化學成分，是上述各區(qū)冶金反應的綜金屬的最終化學成分，是上述各區(qū)冶金反應的綜 合結(jié)果。合結(jié)果。 30 4 4焊接化學冶金反應的條件和特點焊接化學冶金反應的條件和特點 焊接化學冶金反應的條件和特點體現(xiàn)在反應的焊接化學冶金反應的條件和特點體現(xiàn)在反應的 激烈性、達到的平衡程度等諸多方面。概括起來激烈性、達到的平衡程度等諸多方面。概括起來 主要如下：主要如下： （1 1）溫度高）溫度高 （2 2）比表面積大）比表面積大 （3 3）時間短）時間短 （4 4）處于不停的運動之中）處于不停的運動之中 （5 5）反應條件不斷變化）反應條件不斷變化 31 三、

24、三、焊接參數(shù)與焊接化學冶金的關(guān)系焊接參數(shù)與焊接化學冶金的關(guān)系 1 1、焊接參數(shù)影響、焊接參數(shù)影響焊縫熔合比焊縫熔合比 2 2、焊接參數(shù)影響焊接參數(shù)影響冶金反應的條件冶金反應的條件 熔滴階段的反應時間（熔滴存在的時間）隨著熔滴階段的反應時間（熔滴存在的時間）隨著 電流的增加而變短，隨著電弧電壓的增加而變長。電流的增加而變短，隨著電弧電壓的增加而變長。 因此可以斷定反應進行的完全程度將隨著電流的增因此可以斷定反應進行的完全程度將隨著電流的增 加而減少，隨著電弧電壓的增加而增大。加而減少，隨著電弧電壓的增加而增大。 3 3、焊接參數(shù)影響參加冶金反應的熔渣量焊接參數(shù)影響參加冶金反應的熔渣量 32 四、

25、四、 焊接化學冶金系統(tǒng)的不平衡性焊接化學冶金系統(tǒng)的不平衡性 焊接化學冶金系統(tǒng)是復雜的高溫多相反應系統(tǒng)。焊接化學冶金系統(tǒng)是復雜的高溫多相反應系統(tǒng)。由物理由物理 化學可知，多相反應是在相界面上進行的，并伴隨著物質(zhì)化學可知，多相反應是在相界面上進行的，并伴隨著物質(zhì) 的遷移過程。的遷移過程。 焊接區(qū)不等溫條件排除了整個系統(tǒng)平衡的可能性焊接區(qū)不等溫條件排除了整個系統(tǒng)平衡的可能性，在系，在系 統(tǒng)中的局部可能出現(xiàn)某個反應的短暫平衡狀態(tài)。統(tǒng)中的局部可能出現(xiàn)某個反應的短暫平衡狀態(tài)。 焊縫金屬的最終成分與熔池凝固溫度下的平衡成分相差焊縫金屬的最終成分與熔池凝固溫度下的平衡成分相差 較遠，各種反應距離平衡的遠近程度

26、不同。較遠，各種反應距離平衡的遠近程度不同。 系統(tǒng)的不平衡性是焊接化學冶金過程的特點，系統(tǒng)的不平衡性是焊接化學冶金過程的特點，因此不能因此不能 直接應用熱力學平衡的計算公式定量地分析焊接化學冶金直接應用熱力學平衡的計算公式定量地分析焊接化學冶金 問題，但是可作定性分析。問題，但是可作定性分析。 33 課題二 焊接熔渣 一一、熔渣熔渣 的作用、成分和分類的作用、成分和分類 焊條藥皮、焊劑或藥芯焊絲中的藥芯，受熱熔化后形成焊焊條藥皮、焊劑或藥芯焊絲中的藥芯，受熱熔化后形成焊 接熔渣。接熔渣。 1 1、熔渣在焊接過程中的作用、熔渣在焊接過程中的作用 （1 1）機械保護作用）機械保護作用 隔絕空氣隔絕

27、空氣 （2 2）改善焊接工藝性能）改善焊接工藝性能 容易引燃、穩(wěn)定燃燒，減少飛濺；獲得合適的熔渣粘度容易引燃、穩(wěn)定燃燒，減少飛濺；獲得合適的熔渣粘度 和脫渣性和脫渣性 （3 3）冶金處理作用）冶金處理作用 脫氧、脫硫、脫磷、去氫、合金化脫氧、脫硫、脫磷、去氫、合金化 34 2 2、熔渣的成分和分類、熔渣的成分和分類 （1 1）鹽型熔渣）鹽型熔渣 氧化性很弱，焊易氧化的金屬及合金氧化性很弱，焊易氧化的金屬及合金 屬于這類熔渣的渣系主要有屬于這類熔渣的渣系主要有CaFCaF2 2-NaF-NaF、CaFCaF2 2-BaCl-BaCl2 2-NaF-NaF、 KCl-NaCl-NaKCl-NaCl

28、-Na3 3AlFAlF6 6， BaFBaF2 2-MgF-MgF2 2-CaF-CaF2 2-LiF-LiF等。等。 （2 2）鹽）鹽- -氧化物型熔渣氧化物型熔渣 氧化性比較弱，焊合金鋼氧化性比較弱，焊合金鋼 屬于這一類熔渣的渣系主要有屬于這一類熔渣的渣系主要有CaFCaF2 2-CaO-SiO-CaO-SiO2 2、CaFCaF2 2- - CaO-AlCaO-Al2 20 03 3-SiO-SiO2 2、CaFCaF2 2-CaO-SiO-CaO-SiO2 2-MgO-MgO等。等。 （3 3）氧化物型熔渣）氧化物型熔渣 氧化性較強，焊低碳鋼和低合金鋼氧化性較強，焊低碳鋼和低合金鋼

29、屬于這一類熔渣的渣系主要有屬于這一類熔渣的渣系主要有FeOFeOMnO-SiOMnO-SiO2 2、 CaOCaOTiOTiO2 2-SiO-SiO2 2、MnO-SiOMnO-SiO2 2等。等。 氧化性這么強，為什么用的反而比較多呢？ 35 二二、熔渣的熔渣的結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)理論 1 1、分子理論、分子理論 要點如下：要點如下： 1 1）液態(tài)熔渣由不帶電的分子組成。）液態(tài)熔渣由不帶電的分子組成。包括氧化物分子，包括氧化物分子，CaOCaO、 SiOSiO2 2等；復合物的分子，如等；復合物的分子，如CaOSiOCaOSiO2 2、MnO.SiOMnO.SiO2 2等；硫化等；硫化 物；氰化物的

30、分子等。物；氰化物的分子等。 2 2）氧化物及其復合物處于平衡狀態(tài)。）氧化物及其復合物處于平衡狀態(tài)。例如在熔渣中進行著如例如在熔渣中進行著如 下反應：下反應：CaO+SiOCaO+SiO2 2CaOCaOSiOSiO2 2 3)3)只有自由氧化物才能參與和液態(tài)金屬的反應。只有自由氧化物才能參與和液態(tài)金屬的反應。 例如只有渣中的自由氧化物例如只有渣中的自由氧化物FeOFeO才能參與如下的反應：才能參與如下的反應： (FeO)+C=Fe+CO(FeO)+C=Fe+CO 而復合物而復合物(FeO)(FeO)2 2SiOSiO2 2中的中的FeOFeO不能參與上述反應。不能參與上述反應。 4 4）可近

31、似地用生成復合物的熱效應來衡量氧化物之間的親和）可近似地用生成復合物的熱效應來衡量氧化物之間的親和 力力 36 2 2 、離子理論、離子理論 1 1）液態(tài)熔渣是由陽離子和陰離子組成的電中性溶液。）液態(tài)熔渣是由陽離子和陰離子組成的電中性溶液。 電負性大的元素以陰離子形式存在；電負性大的元素以陰離子形式存在； 電負性小的元素形成陽離子；電負性小的元素形成陽離子； SiSi、AlAl、B B等，形成復雜陰離子，等，形成復雜陰離子，SiOSiO4- 4-， ，SiSi3 3O O9 96- 6-， ，AlAl3 3O O7 75- 5-。 。 2 2）離子的分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩）離子的

32、分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩( (綜合矩綜合矩 =Z/r)=Z/r)。離子的綜合矩越大，靜電場越強，與其他離子的作離子的綜合矩越大，靜電場越強，與其他離子的作 用力也就越大。用力也就越大。 3 3）離子間的靜電作用使其在熔渣中的分布不均勻）離子間的靜電作用使其在熔渣中的分布不均勻 4 4）熔渣與金屬的作用是熔渣中離子與金屬原子交換電荷的過）熔渣與金屬的作用是熔渣中離子與金屬原子交換電荷的過 程。程。 )(2 2)( 2 4 SiFeFeSi 37 38 三、熔渣的堿度計算三、熔渣的堿度計算 1.1.分子理論分子理論 對熔渣堿度對熔渣堿度B B1 1的定義為：的定義為： 堿度堿度B1B1

33、的倒數(shù)為酸度。理論上，當?shù)牡箶?shù)為酸度。理論上，當B1B11 1時為堿性時為堿性 渣；渣；B1B11 1時為酸性渣；時為酸性渣；B1B1l l時為中性渣。實際上按時為中性渣。實際上按 上式計算并不準確，上式計算并不準確，根據(jù)經(jīng)驗根據(jù)經(jīng)驗B B1 11.31.3時，熔渣才是堿性時，熔渣才是堿性 的。的。這是因為式中沒有考慮各氧化物酸、堿性的強弱這是因為式中沒有考慮各氧化物酸、堿性的強弱 程度，也沒有考慮酸、堿氧化物的復合情況，故只能程度，也沒有考慮酸、堿氧化物的復合情況，故只能 作粗略計算并加以修正。作粗略計算并加以修正。 酸性氧化物摩爾分數(shù) 堿性氧化物摩爾分數(shù) 1 B 3939 經(jīng)修正后比較精確

34、的計算公式如下：經(jīng)修正后比較精確的計算公式如下： )ZrOTiOO(Al.SiO. FeO)(MnO.O)KO(Na.CaF.MgO.CaO. B 22322 222 1 00500170 00700140006001500180 式中各成分均以質(zhì)量分數(shù)計，則式中各成分均以質(zhì)量分數(shù)計，則 B B1 1l l 堿性渣堿性渣 B B1 11 1 中性渣中性渣 B B1 11 1 酸性渣酸性渣 用修正后的計算公式計算低氫型焊條和用修正后的計算公式計算低氫型焊條和HJ251HJ251焊劑焊劑 的熔渣是堿性的，符合實際情況。的熔渣是堿性的，符合實際情況。 （2 2）離子理論）離子理論 離子理論把熔渣中自

35、由氧離子（即游離狀態(tài)的氧離子理論把熔渣中自由氧離子（即游離狀態(tài)的氧 離子）的含量（或氧離子的活度）定義為堿度，用離子）的含量（或氧離子的活度）定義為堿度，用B B2 2表示表示 。渣中自由氧離子的含量越大，其堿度越大。最常用的。渣中自由氧離子的含量越大，其堿度越大。最常用的 堿度表達式：堿度表達式： 式中式中 M Mi i 渣中第渣中第i i種氧化物的摩爾分數(shù)；種氧化物的摩爾分數(shù)； a ai i 渣中第渣中第i i種氧化物的堿度系數(shù)。種氧化物的堿度系數(shù)。 n i iiM aB 1 2 一般一般 B B2 20 0 堿性渣堿性渣 B B2 20 0 中性渣中性渣 B B2 20 0 酸性渣酸性渣

36、 40 41 四、焊接熔渣的物理性能四、焊接熔渣的物理性能 1 1、 熔渣的熔點熔渣的熔點 熔渣熔點對焊接工藝性能和焊接質(zhì)量的影響：熔渣熔點對焊接工藝性能和焊接質(zhì)量的影響： 當熔渣的熔點過高時當熔渣的熔點過高時，會比熔池金屬過早開始凝固，會比熔池金屬過早開始凝固 而不能均勻覆蓋于熔池金屬表面，導致保護效果下降而不能均勻覆蓋于熔池金屬表面，導致保護效果下降 ，焊縫成形差，其至形成夾雜。，焊縫成形差，其至形成夾雜。 若熔渣熔點過低若熔渣熔點過低，熔池金屬開始凝固時，熔渣仍處，熔池金屬開始凝固時，熔渣仍處 于流動狀態(tài)，也無法保證焊縫表面成形。于流動狀態(tài)，也無法保證焊縫表面成形。 焊接熔渣的熔點要與焊

37、絲和母材的熔點相匹配，控焊接熔渣的熔點要與焊絲和母材的熔點相匹配，控 制在合適的范圍。制在合適的范圍。焊鋼時，熔渣的熔點應在焊鋼時，熔渣的熔點應在 1150135011501350之間。之間。 42 熔渣的熔點取決于組成物的種類、數(shù)量和顆粒度：熔渣的熔點取決于組成物的種類、數(shù)量和顆粒度： l當熔渣中低熔點組成物含量高，其熔點就低。當熔渣中低熔點組成物含量高，其熔點就低。 l高熔點組成物含量多，顆粒度越大時，其熔點也高熔點組成物含量多，顆粒度越大時，其熔點也 越高。越高。 根據(jù)渣系相圖、調(diào)整組成分的種類和配比，根據(jù)渣系相圖、調(diào)整組成分的種類和配比， 使之形成低熔點共晶或化合物，可降低其熔點。使之

38、形成低熔點共晶或化合物，可降低其熔點。 l酸性熔渣的熔化溫度區(qū)間在酸性熔渣的熔化溫度區(qū)間在100300 100300 范圍范圍 內(nèi)波動。內(nèi)波動。 v 熔渣的熔點熔渣的熔點是指熔渣開始熔化的溫度，不是藥是指熔渣開始熔化的溫度，不是藥 皮開始熔化的溫度，后者一般稱為皮開始熔化的溫度，后者一般稱為造渣溫度造渣溫度。但兩。但兩 者之間有一定的關(guān)系，一般的規(guī)律是：者之間有一定的關(guān)系，一般的規(guī)律是：藥皮的熔點藥皮的熔點 高時，所形成的熔渣的熔點也高。高時，所形成的熔渣的熔點也高。 v 一般來說，造渣溫度比熔渣熔點一般來說，造渣溫度比熔渣熔點高高100 100 200 200 。 v 而造渣溫度比焊芯熔點而

39、造渣溫度比焊芯熔點低低100 250 100 250 。 43 2 2、熔渣的粘度、熔渣的粘度 粘度粘度表示流體抵抗剪切或內(nèi)摩擦力大小的性質(zhì)表示流體抵抗剪切或內(nèi)摩擦力大小的性質(zhì) 。粘度越大，其流動性越差。粘度越大，其流動性越差。 熔渣的粘度對熔渣的粘度對機械保護作用機械保護作用、化學冶金反應進化學冶金反應進 行的程度行的程度有很大影響。有很大影響。 影響熔渣結(jié)構(gòu)的因素是影響熔渣結(jié)構(gòu)的因素是熔渣的成分熔渣的成分和和溫度溫度。 44 v（1 1）熔渣的成分對粘度的影響）熔渣的成分對粘度的影響 在熔渣中加入能促使形成在熔渣中加入能促使形成粗大陰離子粗大陰離子的物質(zhì)，可使的物質(zhì)，可使 粘度增大；加入粘

40、度增大；加入阻礙阻礙形成粗大陰離子的物質(zhì)可以降低熔形成粗大陰離子的物質(zhì)可以降低熔 渣的粘度。渣的粘度。 l SiO SiO2 2易與易與O O2 2 合形成粗大陰離子，故在酸性渣中加 合形成粗大陰離子，故在酸性渣中加 入入SiOSiO2 2會迅速提高熔渣粘度。若加入能產(chǎn)生會迅速提高熔渣粘度。若加入能產(chǎn)生O O2 2 的堿性氧 的堿性氧 化物，如化物，如CaOCaO、MgOMgO、MnOMnO、FeOFeO等，就能破壞等，就能破壞Si-OSi-O離子鍵離子鍵 ，使陰離子尺寸變小，因而可降低粘度。，使陰離子尺寸變小，因而可降低粘度。 45 l 在堿性渣中若加入高熔點的堿性氧化物，如在堿性渣中若加入

41、高熔點的堿性氧化物，如CaOCaO， 則可能出現(xiàn)未熔化的固體質(zhì)點而使渣的流動阻力增大。使則可能出現(xiàn)未熔化的固體質(zhì)點而使渣的流動阻力增大。使 熔渣粘度升高。這時若加入熔渣粘度升高。這時若加入SiOSiO2 2，它與，它與CaOCaO形成低熔點的形成低熔點的 硅酸鹽，又可使渣的粘度下降。硅酸鹽，又可使渣的粘度下降。 l CaF CaF2 2能促進能促進CaOCaO的熔化，所產(chǎn)生的的熔化，所產(chǎn)生的F F 又能起到 又能起到O O2 2 的 的 作用，使陰離子尺寸變小，所以把它加到酸性渣或堿性渣作用，使陰離子尺寸變小，所以把它加到酸性渣或堿性渣 中都可降低粘度。中都可降低粘度。 46 （2 2）溫度對

42、熔渣粘度的影響）溫度對熔渣粘度的影響 溫度升高熔渣的粘度下降溫度升高熔渣的粘度下降，如圖。，如圖。 但堿性渣和酸性渣下降的趨勢不同。但堿性渣和酸性渣下降的趨勢不同。 在含在含SiOSiO2 2較多的較多的酸性渣酸性渣中，中，隨著隨著 溫度升高溫度升高，Si-OSi-O極性鍵逐漸斷開，出極性鍵逐漸斷開，出 現(xiàn)尺寸較小的現(xiàn)尺寸較小的Si-OSi-O離子，因而粘度逐離子，因而粘度逐 漸下降。漸下降。 堿性渣堿性渣中離子尺寸小，易于移動中離子尺寸小，易于移動 。當高于液相線時，當高于液相線時，粘度迅速下降，粘度迅速下降， 當溫度低于液相線時當溫度低于液相線時，渣中出現(xiàn)細小，渣中出現(xiàn)細小 的晶體，的晶體

43、，其粘度迅速增大其粘度迅速增大。 熔渣粘度與溫度的關(guān)系 1堿性渣 2含SiO2多的酸性渣 47 從圖看出，當兩種渣的粘度都變化從圖看出，當兩種渣的粘度都變化時，時，含含SiOSiO2 2多多 的酸性渣的酸性渣對應的溫度變化對應的溫度變化T T2 2大，即大，即凝固時間長凝固時間長，故，故 稱稱長渣長渣。這種渣。這種渣不適于仰焊。不適于仰焊。 堿性渣堿性渣對應的對應的T T1 1小，即小，即凝固時間短凝固時間短，故稱，故稱短渣短渣 。這種渣這種渣適于全位置焊接。適于全位置焊接。 焊接鋼材用的熔渣粘度，在焊接鋼材用的熔渣粘度，在15001500左右時，為左右時，為 0.10.2Pas0.10.2P

44、as比較合適。比較合適。 48 v 3 3、密度、密度 v 熔渣的密度是其基本物理性質(zhì)之一，它對熔渣熔渣的密度是其基本物理性質(zhì)之一，它對熔渣 從液體金屬中浮出的速度、夾渣形成的難易和熔渣從液體金屬中浮出的速度、夾渣形成的難易和熔渣 的流動性都有直接的影響。因此，的流動性都有直接的影響。因此，熔渣的密度必須熔渣的密度必須 低于焊縫金屬的密度。低于焊縫金屬的密度。 49 v 4 4、表面張力、表面張力 v 表面張力表面張力是液體表面所受到的指向液體內(nèi)部的力是液體表面所受到的指向液體內(nèi)部的力 ，它是由于表面層分子與內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同而，它是由于表面層分子與內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同而 引起的。引起的

45、。 v熔渣的表面張力熔渣的表面張力主要取決于熔渣組元質(zhì)點間化學鍵的主要取決于熔渣組元質(zhì)點間化學鍵的 性質(zhì)和溫度。性質(zhì)和溫度。鍵能越大，其表面張力也越大鍵能越大，其表面張力也越大。 l金屬鍵金屬鍵的鍵能最大，故液體金屬的表面張力最大；的鍵能最大，故液體金屬的表面張力最大； l具有具有離子鍵離子鍵的物質(zhì)，如的物質(zhì)，如CaOCaO、MgOMgO、FeOFeO、MnOMnO等鍵能比等鍵能比 較大，它們的表面張力也較大；較大，它們的表面張力也較大； l具有具有共價鍵共價鍵的物質(zhì)，如的物質(zhì)，如TiOTiO2 2、SiOSiO2 2、P P2 2O O5 5等，鍵能小，等，鍵能小， 其表面張力也小。其表面張

46、力也小。 50 l在熔渣中加入酸性氧化物，如在熔渣中加入酸性氧化物，如TiOTiO2 2、SiOSiO2 2等，能使表面等，能使表面 張力張力減小減??； l加入堿性氧化物如加入堿性氧化物如CaOCaO、MgOMgO、MnOMnO等，可等，可增加增加表面張力表面張力 。 l溫度溫度升高升高可使熔渣表面張力下降，因為高溫離子半徑增可使熔渣表面張力下降，因為高溫離子半徑增 大，綜合矩減小，同時也增大離子之間的距離，減弱了大，綜合矩減小，同時也增大離子之間的距離，減弱了 離子之間的相互作用力。離子之間的相互作用力。 l熔滴的表面張力以及與液體金屬的界面張力影響熔滴的熔滴的表面張力以及與液體金屬的界面張

47、力影響熔滴的 尺寸和熔渣的覆蓋性能。尺寸和熔渣的覆蓋性能。 l 熔渣與液體金屬的界面張力減小，熔滴的尺寸減小熔渣與液體金屬的界面張力減小，熔滴的尺寸減小 ；反之，熔滴粗化。；反之，熔滴粗化。 51 5 5、熔渣的線膨脹系數(shù)和導電性、熔渣的線膨脹系數(shù)和導電性 v 熔渣的線膨脹系數(shù)主要影響熔渣的線膨脹系數(shù)主要影響脫渣性脫渣性，熔渣與焊縫，熔渣與焊縫 金屬的線膨脹系數(shù)金屬的線膨脹系數(shù)差值越大差值越大，脫渣性越，脫渣性越好好。 v 一般，堿性氧化物如一般，堿性氧化物如MgOMgO等，可增加熔渣的電導等，可增加熔渣的電導 率，而酸性氧化物，如率，而酸性氧化物，如SiO2SiO2、Al2O3Al2O3等，

48、可降低電導等，可降低電導 率。率。 由于溫度升高會使渣中離子的尺寸變小，活動能由于溫度升高會使渣中離子的尺寸變小，活動能 力增強，故使熔渣的電導率增大。力增強，故使熔渣的電導率增大。 根據(jù)用途不同，根據(jù)用途不同， 焊接熔渣在焊接熔渣在20002000時的導電率在時的導電率在1.51.510s/cm10s/cm范圍內(nèi)范圍內(nèi) 。 52 第三節(jié) 控制氣相對熔池金屬的作用危害 一一、焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源焊接區(qū)內(nèi)氣體的來源與組成與組成 1 1、焊接材料、焊接材料 如焊條的藥皮、焊劑和藥芯中的造氣劑、高價氧化如焊條的藥皮、焊劑和藥芯中的造氣劑、高價氧化 物和水分等物和水分等 2 2、熱源周圍的、熱源周圍的空

49、氣空氣 3 3、焊絲和母材表面上的雜質(zhì)、焊絲和母材表面上的雜質(zhì) 焊條（絲）和焊件表面存在鐵皮、鐵銹、油漆和吸焊條（絲）和焊件表面存在鐵皮、鐵銹、油漆和吸 附水等附水等 4 4、高溫蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體、高溫蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體 總之總之, ,電弧區(qū)內(nèi)的氣體是由電弧區(qū)內(nèi)的氣體是由COCO、COCO2 2、H H2 2O O、0 02 2、H H2 2、N N2 2和和 他們的分解產(chǎn)物及金屬、熔渣的蒸氣所組成。他們的分解產(chǎn)物及金屬、熔渣的蒸氣所組成。 53 v 二二、氫對熔池金屬的作用氫對熔池金屬的作用 v 1 1、氫在金屬中的溶解、氫在金屬中的溶解 v溶解過程溶解過程與焊接方法相關(guān)與焊接方法相關(guān) 氣體保

50、護焊：氣氣體保護焊：氣/ /液金屬界面，液金屬界面，H H2 2，H H，H H+ + 電渣焊、電渣熔煉：渣電渣焊、電渣熔煉：渣/ /液金屬界面液金屬界面 手工電弧焊、埋弧焊：兩者兼而有之手工電弧焊、埋弧焊：兩者兼而有之 v氫從熔渣中向金屬中過渡氫從熔渣中向金屬中過渡 OHOOH HOFeOHFe HOFeOHFe 22 222 222 2 22 2 ( ) 表示在熔渣中表示在熔渣中 表示在金屬中表示在金屬中 H H 可以進入液相可以進入液相 OHOH不溶于液態(tài)金屬不溶于液態(tài)金屬 54 根據(jù)氫與金屬作用的特點，可以把金屬分為兩類：根據(jù)氫與金屬作用的特點，可以把金屬分為兩類： v 第一類是能形成

51、穩(wěn)定氫化物的金屬第一類是能形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如，如ZrZr、TiTi、V V、 TaTa、NbNb等。這些金屬在吸收氫等。這些金屬在吸收氫不多不多時，與氫形成時，與氫形成固溶體固溶體 ；在吸收氫；在吸收氫較多較多時，與氫形成時，與氫形成氫化物氫化物。 v v 第二類是不形成穩(wěn)定氫化物的金屬第二類是不形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如，如FeFe、NiNi、CuCu 、CrCr、MoMo等。但氫可以溶解于這類金屬及其合金中。氫等。但氫可以溶解于這類金屬及其合金中。氫 溶解于固態(tài)或液態(tài)金屬時，首先分解為原子，然后溶解溶解于固態(tài)或液態(tài)金屬時，首先分解為原子，然后溶解 。 55 2 2、氫在金屬中的擴散、氫

52、在金屬中的擴散 v擴散氫擴散氫: :可以在焊縫金屬晶格中自由擴散的氫。可以在焊縫金屬晶格中自由擴散的氫。 v 存在形式：存在形式：氫原子、正離子或負離子氫原子、正離子或負離子 v 與焊縫金屬形成間隙固溶體與焊縫金屬形成間隙固溶體 v殘余氫：殘余氫：一部分氫擴散聚集到金屬的晶格缺陷、顯微裂一部分氫擴散聚集到金屬的晶格缺陷、顯微裂 紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，不能自由擴散。紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中，不能自由擴散。 v 存在形式：存在形式：氫分子氫分子 v 氫的變化：焊縫金屬中的總的氫的變化：焊縫金屬中的總的氫含量和擴散氫氫含量和擴散氫的的 含量都是隨時間的延長而減少，含量都是隨時間的延長而減

53、少，殘余氫殘余氫則增加。則增加。 56 v3 3、氫對焊接質(zhì)量的影響、氫對焊接質(zhì)量的影響 v （1 1）氫脆）氫脆 v 金屬在室溫時因吸收氫而導致塑性降低的現(xiàn)象叫做金屬在室溫時因吸收氫而導致塑性降低的現(xiàn)象叫做 氫脆。氫脆。 v 氫對鋼的屈服強度與抗拉強度沒有明顯影響；而塑氫對鋼的屈服強度與抗拉強度沒有明顯影響；而塑 性，特別是斷面收縮率，則隨氫含量的增加而急劇下性，特別是斷面收縮率，則隨氫含量的增加而急劇下 降。降。 v氫脆的一個重要特點是，它與試驗溫度和試驗時的應氫脆的一個重要特點是，它與試驗溫度和試驗時的應 變速度有關(guān)。在室溫范圍，氫脆表現(xiàn)明顯，試驗溫度變速度有關(guān)。在室溫范圍，氫脆表現(xiàn)明顯

54、，試驗溫度 較高或很低時，都不會出現(xiàn)氫脆。較高或很低時，都不會出現(xiàn)氫脆。 57 v （2 2）白點）白點 v 在碳鋼或低合金鋼焊縫中，如果氫含量高，則常在碳鋼或低合金鋼焊縫中，如果氫含量高，則常 常在其拉伸或彎曲試件的斷面上，出現(xiàn)銀白色圓形局常在其拉伸或彎曲試件的斷面上，出現(xiàn)銀白色圓形局 部脆斷點，稱為部脆斷點，稱為白點。白點。如果焊縫金屬中有產(chǎn)生白點的如果焊縫金屬中有產(chǎn)生白點的 傾向，則其塑性將大大下降。傾向，則其塑性將大大下降。 直徑直徑0.50.50.3mm0.3mm，白點周圍為延性斷口，白點周圍為延性斷口 多數(shù)情況，白點中心有氣孔或夾雜物多數(shù)情況，白點中心有氣孔或夾雜物 實質(zhì)：拉伸或彎

55、曲的延性變形過程中，在焊縫金實質(zhì)：拉伸或彎曲的延性變形過程中，在焊縫金 屬中局部產(chǎn)生的氫脆現(xiàn)象。屬中局部產(chǎn)生的氫脆現(xiàn)象。 58 v（3 3）氫氣孔）氫氣孔 v形成原因：形成原因： 熔池液態(tài)金屬中溶解較多的氫熔池液態(tài)金屬中溶解較多的氫 冷卻凝固后，氫在固液相中溶解度突變冷卻凝固后，氫在固液相中溶解度突變 T(oC) H (cm3/1oog) 59 v（4 4）冷裂紋）冷裂紋 在焊接接頭中，冷裂紋是危害性極大的一種焊接缺在焊接接頭中，冷裂紋是危害性極大的一種焊接缺 陷，而氫是促使冷裂紋產(chǎn)生的主要因素之一。陷，而氫是促使冷裂紋產(chǎn)生的主要因素之一。 產(chǎn)生冷裂紋主要因素產(chǎn)生冷裂紋主要因素 ： 鋼種的淬硬

56、傾向鋼種的淬硬傾向 焊接接頭含氫量及其分布焊接接頭含氫量及其分布 接頭所承受的拘束應力狀態(tài)接頭所承受的拘束應力狀態(tài) 60 4. 4. 氫的控制氫的控制 氫對焊縫金屬有不利影響，必須加以消除和控制。氫對焊縫金屬有不利影響，必須加以消除和控制。 首先要減少氫的來源；首先要減少氫的來源；焊前焊前 其次在焊接過程中利用冶金手段加以去除；其次在焊接過程中利用冶金手段加以去除；焊中焊中 根據(jù)需要作焊后消氫處理。根據(jù)需要作焊后消氫處理。焊后焊后 61 限制氫的來源限制氫的來源 限制焊接材料中的含氫量限制焊接材料中的含氫量 在制造焊條、焊劑及藥芯焊絲中使用的各種原材料都在在制造焊條、焊劑及藥芯焊絲中使用的各種

57、原材料都在 不同程度上含有不同程度上含有吸附水、結(jié)晶水、化合水或溶解氫吸附水、結(jié)晶水、化合水或溶解氫等，設(shè)等，設(shè) 計配方時應盡量選用不含或少含氫的原材料。制造焊接材計配方時應盡量選用不含或少含氫的原材料。制造焊接材 料時，應按技術(shù)要求進行烘焙以降低成品的含水量。料時，應按技術(shù)要求進行烘焙以降低成品的含水量。 焊條、焊劑成品長期存放會焊條、焊劑成品長期存放會吸潮吸潮。因此，用前應進行烘干：。因此，用前應進行烘干： v一般含有機物的焊條其烘干溫度為一般含有機物的焊條其烘干溫度為150200； v低氫型焊條為低氫型焊條為350450。烘干時間不小于。烘干時間不小于2h； v烘干后應立即使用，或放在保

58、溫筒內(nèi)隨用隨取。烘干后應立即使用，或放在保溫筒內(nèi)隨用隨取。 62 清除氣體介質(zhì)中的水分清除氣體介質(zhì)中的水分 氣體保護電弧焊時，保護氣體氣體保護電弧焊時，保護氣體Ar、CO2中常含水分，中常含水分， 用前應有去水或干燥等措施。用前應有去水或干燥等措施。 清除焊件及焊絲表面上的油污、雜質(zhì)清除焊件及焊絲表面上的油污、雜質(zhì) 焊件待焊面和焊絲表面的鐵銹、油污、吸附水分及其他焊件待焊面和焊絲表面的鐵銹、油污、吸附水分及其他 含氫物質(zhì)都是使焊縫增氫的主要原因之一，焊前應認真含氫物質(zhì)都是使焊縫增氫的主要原因之一，焊前應認真 清除。清除。 63 冶金方式控制氫冶金方式控制氫 冶金處理的原理冶金處理的原理 通過焊

59、接材料的冶金作用，使氣相中的氫轉(zhuǎn)化為通過焊接材料的冶金作用，使氣相中的氫轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定穩(wěn)定 的氫化物的氫化物、降低氫的分壓降低氫的分壓，以達到減少氫在焊縫金屬中，以達到減少氫在焊縫金屬中 的溶解，的溶解，HFHF和和OHOH都是高溫下較穩(wěn)定的氫化物，而且不都是高溫下較穩(wěn)定的氫化物，而且不 溶于鋼中。溶于鋼中。 只須只須適當調(diào)整焊接材料成分，促使氣相中的氫轉(zhuǎn)變成適當調(diào)整焊接材料成分，促使氣相中的氫轉(zhuǎn)變成 HFHF和和OHOH，即可減少焊縫中的含氫量。，即可減少焊縫中的含氫量。 64 方法方法 v氟化物去氫氟化物去氫HFHF 在藥皮或焊劑中加入氟化物在藥皮或焊劑中加入氟化物，焊接時在氣相中能使氫轉(zhuǎn)，焊

60、接時在氣相中能使氫轉(zhuǎn) 變成變成HF。最常用的氟化物是。最常用的氟化物是CaF2 2 在高硅高錳焊劑中加入適當比例的在高硅高錳焊劑中加入適當比例的CaFCaF2 2，可以顯著降低可以顯著降低 焊縫的含氫量。焊縫的含氫量。 氟化物去氫作用為：氟化物去氫作用為： CaF2(氣氣)H2O(氣氣)CaO(氣氣)2HF CaF2(氣氣) 2HCa(氣氣)十十2HF 65 vCOCO2 2去氫去氫OHOH 如果能增強氣相中的氧化性或增加熔池中氧含量，都如果能增強氣相中的氧化性或增加熔池中氧含量，都 能使氫轉(zhuǎn)變成能使氫轉(zhuǎn)變成OHOH，達到減少焊縫金屬中氫溶解的目的，達到減少焊縫金屬中氫溶解的目的 。COCO2