焊接熔渣的作用畢業(yè)論文

1、焊接熔渣的作用摘要焊接冶金過(guò)程是包括金屬、熔渣、氣體三者在內(nèi)的一個(gè)體系，熔渣是其中一個(gè)極 為重要的因索。焊接過(guò)程屮，焊(釬)劑和非金屈夾雜耳相溶解，經(jīng)化7變化形成覆蓋于焊(釬) 縫表面的非金屬物質(zhì)，形成焊接熔渣。其在悍接冶金過(guò)程中冇利冇弊，為使悍接熔渣起到 人們預(yù)期的良好作用，關(guān)鍵在于通過(guò)調(diào)整和控制熔渣的化學(xué)成分使其具有合適的物理化學(xué) 性質(zhì)。關(guān)鍵詞焊接熔渣焊縫質(zhì)量物理化學(xué)性質(zhì)脫氧脫硫the effect of welding slagsummary welding metallurgical process is including metal, slag and gas, a system

2、, and slag is one of the very important factors. during the welding process, welding (bit) agent and non-metallic inclusion dissolve each other, the chemical changes in formation on the surface of the weld seam (bit) are covered with non-metal material, welding slag formation. its deeply in the proc

3、ess of welding metallurgy, to make the welding slag have expectations of good effect, is the key to adjust and control the chemical composition of slag has the appropriate physical and chemical properties.keywords welding slag weld quality the chemical and physical propertiesremove oxygen remove sul

4、fur .引言在電弧焊過(guò)程中，由于電弧高溫的作用，使基木金屬部分熔化，形成一個(gè)凹坑，稱 為熔池。焊接時(shí)，熔池周?chē)錆M著大量的氣體和熔渣，這些氣體、熔渣和液態(tài)金屬z間 不斷地進(jìn)行著復(fù)雜的冶金反應(yīng)，這些反應(yīng)在很大程度上決定著焊縫金屬的質(zhì)量。木文主 要研究熔渣對(duì)焊縫的成分和性能的影響。一、熔渣的組成和作用（-）熔渣的組成熔渣是由金屬和非金屬的氧化物組成的。這些氧化物按照它們的化學(xué)性質(zhì)，可分為 三類：1、酸性氧化物，如二氧化硅（si02）、二氧化鈦（ti02）、五氧化二磷（p205）、三 氧化二硼（b203）等。2、堿性氧化物,如氧化鉀(k20)、氧化鈉(2120)、氧化鈣(50)、氧化鎂(mgo)、

5、 氧化鎰(mno)、氧化亞鐵(feo)等。3、中性氧化物,氧化鋁(a1203)、氧化鐵(fe203)、氧化鋸("203)、氧化饑(v203) 等。它們又稱為兩性氧化物，即在強(qiáng)酸性熔渣中當(dāng)常呈弱堿性，而在強(qiáng)堿性熔渣中，常 常成弱酸性。上述三類氧化物，在熔渣中主耍以復(fù)雜的硅酸鹽和鈦酸鹽的形式存在，其次是硝酸 鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等形式存在。熔渣中除氧化物外，還有氟化物(caf2. naf. kf)、 氯化物(kc1、nacl)以及少量硫化物、碳化物等。從上面可以看出，熔渣的成分是復(fù) 朵的，熔渣呈現(xiàn)酸性或堿性是由其成分決定的，用堿度k來(lái)表示熔渣堿性的強(qiáng)弱：(k= 各種堿性氧化物的總重量/各種

6、酸性氧化物的總重量)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)一般規(guī)定：當(dāng)k>1. 5 時(shí)稱為堿性渣，k<1. 5吋稱為酸性渣。(-)熔渣的作用熔渣對(duì)保護(hù)焊縫質(zhì)量，具有下列作用。1、機(jī)械保護(hù)，焊接時(shí)形成的熔渣覆蓋在溶滴和熔池表面上，將液態(tài)金屬與空氣隔 開(kāi)從而使金屬免受有害氣體的作用。2、冶金處理，通過(guò)熔渣與液態(tài)金屬之間發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)起到了脫氧、脫硫、 脫磷和滲合金等作用，可去除焊縫中有害雜質(zhì)和調(diào)整焊縫金屬的成分和性能。3、改善工藝性能，通過(guò)熔渣成分的調(diào)整可使電弧易引燃燃燒穩(wěn)定，減少飛濺，并 可改善焊縫的成形。(%1) 熔渣的物理性能為了使熔渣更好的發(fā)揮作用，要求熔渣應(yīng)具有下列物理性能：1、熔渣開(kāi)始凝固的溫度

7、，稱為熔渣的熔點(diǎn)。實(shí)踐證明，熔渣熔點(diǎn)應(yīng)比金屈的熔點(diǎn) 稍低，一般在1100-1300°c范圍內(nèi)，過(guò)高或過(guò)低都不能起到良好的保護(hù)作用。熔渣常常 通過(guò)調(diào)整各種氧化物的配合比例，來(lái)獲得適合于焊接的熔點(diǎn)。2、焊接時(shí)熔渣的粘度越小，流動(dòng)性越大，就容易從焊縫表面流開(kāi)，失去保護(hù)作用, 并會(huì)妨礙仰焊、立悍正常進(jìn)行；相反，熔渣粘度過(guò)大，將使冶金反應(yīng)緩慢，焊縫成形不 好，容易夾渣。熔渣的粘度與溫度、成分有關(guān)。通常把能夠迅速凝固的熔渣稱為“短渣”， 而凝固緩慢，凝固時(shí)間拖得較長(zhǎng)的熔渣稱為“長(zhǎng)渣”。3、焊接熔渣冷卻后應(yīng)具有良好的脫渣性。4、焊接時(shí)，熔渣與液體金屬是混在一起的，因此要求熔渣的密度應(yīng)小于鐵水的密

8、度，以便使熔渣能浮在熔池金屬的表面。5、熔渣在液體狀態(tài)時(shí)若能透過(guò)和溶解一定量的氣體，便可使焊縫金屬中含氣量減 少，不易產(chǎn)生氣孔。但透氣性過(guò)大則失去保護(hù)作用。實(shí)際上熔渣對(duì)各種氣體的透氣性都 很小。二、熔渣與液體金屬之間的相互作用焊接時(shí)，熔渣與液體金屬之間一直在相互作用，發(fā)生一系列物理、化學(xué)、冶金反應(yīng), 使焊縫得到理想的化學(xué)成分和機(jī)械性能。(-)熔渣對(duì)液體金屬的氧化作用焊條藥皮中所含的氧化物焊接時(shí)成為熔渣，并與液體金屬混在一起，因而發(fā)生氧化 作用，氧化方式有兩種：1、擴(kuò)散氧化：當(dāng)金屬氧化物既能溶解在液體金屬中，又能溶解在液態(tài)熔渣中時(shí)， 在一定溫度下，如果熔渣中氧化亞鐵(feo)量增加時(shí)，它必然要向

9、液體金屬中擴(kuò)散， 從而使焊縫中含氧量增加。2、置換氧化：如采用高錨、高硅焊劑進(jìn)行焊接，就會(huì)使鐳、硅還原，從而使液體 金屬被氧化。mno+fe-feo+mn, sio2+2fe->2feo+si(-)焊縫金屬的脫氧脫氧的口的是盡量減少熔池小的含氧量，使氧對(duì)焊縫金屈的影響減少到最小的程 度。焊縫金屬脫氧有下述三個(gè)途徑：1、先期脫氧：焊接時(shí)，在焊條藥皮加熱的過(guò)程屮，藥皮中的高價(jià)氧化物和碳酸鹽 受熱分解，放出氧氣。這時(shí)藥皮中的脫氧劑錨鐵、硅鐵、鋁鐵等與氧反應(yīng)，把氧奪走， 成為氧化物，轉(zhuǎn)入熔渣小固定下來(lái)。這種爭(zhēng)取盡可能早期把氧控制住以免氧與熔化金屈 發(fā)生作用，使金屬氧化的脫氧方式為“先期脫氧”。先

10、期脫氧主要是脫去藥皮中放出的部分自由氧和c02中的氧，而熔滴中的脫氧述很 不充分，因此熔池結(jié)晶以前還必須充分脫氧才能保證焊縫質(zhì)量。通常采用擴(kuò)散脫氧和沉 淀脫氧兩種方法。2、擴(kuò)散脫氧：利用氧化物能溶解于熔渣屮的特性，通過(guò)擴(kuò)散使氧化物從熔池金屬 進(jìn)入熔渣中，從而降低金屬中氧化物濃度的過(guò)程，稱為擴(kuò)散脫氧。只有既能溶解于金屬熔池中，又能溶解于熔渣小的氧化物，才有條件進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。 例如氧化亞鐵就具備這個(gè)條件，常用方法是使氧化亞恢形成復(fù)朵化合物和在熔渣屮加入 脫氧劑。由于氧化亞鐵可以和酸性氧化物結(jié)合成復(fù)雜化合物，所以酸性渣可以很好的進(jìn) 行擴(kuò)散脫氧。在酸性渣小含有大量的二氧化硅，它與氧化亞鐵形成鐵的硅酸鹽

11、。 fco+sio2=fco-sio2,由反應(yīng)式知道，要減少焊縫金屈屮的氧化亞鐵含量，就必須增加 熔渣屮si02的含量，即熔渣酸度越大，擴(kuò)散脫氧越完全，但酸度過(guò)大，會(huì)使熔渣粘度 增加，擴(kuò)散緩慢，因此酸度只有控制在121.4范圍內(nèi)才具有良好的脫氧能力。此外 可用氧化鈦部分替代二氧化硅進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，使熔渣既不降低酸度又可以增加流動(dòng)性， 增加脫氧能力。擴(kuò)散脫氧必須有較長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散過(guò)程才能有效，而焊接時(shí)冷卻較快，使 效果受到影響，故焊縫脫氧還需沉淀脫氧進(jìn)一步完成。3、沉淀脫氧：是使進(jìn)入液體金屬的合金兀素和金屬小的氧或熔池屮的氧化亞鐵進(jìn) 彳亍反應(yīng)，生成脫氧產(chǎn)物排到熔渣屮去。反應(yīng)式mfco+nmc=mcn

12、om+mfc, me一加入的脫氧元mcnom脫氧產(chǎn)物。能產(chǎn)生脫氧沉淀的元素有：ca. mg. al、ti、si、mn等，常用 的有mn、si、ti等。錨的脫氧化學(xué)式:mn+fco=mno+fc ,硅的脫氧：2fco+si=sio2+2fe ,鈦的脫氧 2fc0+ti=ti02+2fco實(shí)際生產(chǎn)中往往釆用某一種脫氧方式為主，其他方式為輔。(三)焊縫金屬脫硫焊接時(shí)硫主要來(lái)自基本金屬和焊絲，以及焊條藥皮或焊劑的原材料。硫極為有害， 它會(huì)降低焊縫機(jī)械性能，是焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的原因之一，硫會(huì)使焊縫金屬成分發(fā)生偏 析，從而引起焊縫金屬成分不均勻。硫在鋼中的常以硫化鎰和硫化鐵形式存在。硫化鎰 容易浮到熔渣中

13、，而硫化鐵溶解于鐵水中，并在凝固時(shí)于品界上產(chǎn)生鐵和硫化鐵的低熔 點(diǎn)（985）共品體,，當(dāng)焊縫冷卻收縮時(shí)，在內(nèi)應(yīng)力的作用下導(dǎo)致熱裂紋。通常采用的脫 硫處理是在酸性熔渣中加入鎰和氧化鎰，fes+mn二mns+fe, fes+mno二mns+feo,在堿性熔 渣中加入氧化鈣，fes+cao二cas+feo。（四）焊縫金屬的脫磷磷主要來(lái)自基本金屬、焊絲、焊條藥皮和焊劑。磷以氧化物形式存在于鋼中，會(huì)降 低鋼的機(jī)械性能，尤其是沖擊韌性降低特別嚴(yán)重，會(huì)引起鋼的冷脆性。磷的偏析也會(huì)引 起焊縫金屬的不均勻性。因此應(yīng)嚴(yán)格控制原材料中含磷量和采取脫磷措施。脫磷是使磷 氧化而生成一種穩(wěn)定的化合物然后進(jìn)入熔渣中，2fe

14、2p+5feo二p2o5+9fe , 2fe3p+5feo二p2o5+llfe,反應(yīng)物亞磷酸酹將與一些堿性氧化物結(jié)合成穩(wěn)定的化合物從而 將磷從焊縫金屬中除去。焊接時(shí)脫磷較難，只有嚴(yán)格控制原材料中的含磷量才能保證焊 縫質(zhì)量。（五）焊縫金屬的滲合金焊接過(guò)程屮，熔池金屈小的合金元素由于氧化蒸發(fā)等原因造成損失，因而使焊縫金 屬的合金成分減少、機(jī)械性能下降。根據(jù)合金元素?fù)p失情況添加一些合金元素的方法稱 為焊縫金屬的滲合金。滲合金不僅可以補(bǔ)償合金元素的損失，而且可以滲入基本金屈不 含或少含的合金元素，造成與基本金屬成分、組織和性能不同的焊縫金屈，以滿足對(duì)焊 縫金屬的特殊要求。例如用堆焊的方法來(lái)提高焊件表而耐磨、耐蝕、耐熱等性能，就是 通過(guò)滲合金來(lái)達(dá)到的。根據(jù)施焊條件和焊縫金屬對(duì)合金的種類及數(shù)量上的要求，可通過(guò)合金焊絲或管狀焊 絲、陶質(zhì)焊劑以及氧化述原反應(yīng)等方式添加合金元素。常用的合金元素有：錨鐵、硅鐵、 銘鐵等鐵合金，有時(shí)用中間合金，如錨一硅、硅一鈣，也可用純金屬，如鋁、銘、磚、 猛等。如今的焊接技術(shù)不僅是一種現(xiàn)代化了的傳統(tǒng)加工技術(shù)，而且已發(fā)展成為一種將材料 永久連接，并使焊接接頭具有給定