材料成型理論基礎(chǔ)(焊接)8

1、2.4 熔渣與金屬的作用熔渣與金屬的作用一、活性熔渣對(duì)金屬的氧化一、活性熔渣對(duì)金屬的氧化活性熔渣對(duì)金屬的氧化可分為兩種基本形式：擴(kuò)散氧化擴(kuò)散氧化置換氧化置換氧化11 擴(kuò)散氧化)(FeOFeO FeO既溶于渣又溶于液態(tài)鐵，在一定的溫度下，F(xiàn)eO在兩相中的濃度達(dá)到平衡，平衡時(shí)兩相中的濃度符合分配定律：)(FeOFeOL 2FeO的分配常數(shù)和熔渣的性質(zhì)有關(guān)：877. 14906logTL98. 15014logTLSiO2飽和的酸性渣CaO飽和的堿性渣 溫度升高，L減小，擴(kuò)散氧化主要發(fā)生在熔滴階段和熔池高溫區(qū)進(jìn)行； 同樣的溫度下，堿性渣比酸性渣更容易向金屬中分配氧。31堿性渣2酸性渣 酸性渣中含有較

2、多的SiO2、TiO2等，容易與FeO結(jié)合，F(xiàn)eO的活性小，不易于向金屬中擴(kuò)散。 堿性渣中的FeO的活性大，易于向金屬中擴(kuò)散。 堿性渣對(duì)鐵銹和氧化皮敏感。42 置換氧化如果熔渣含有較多的易分解的氧化物，則可能與液態(tài)鐵發(fā)生置換反應(yīng)，使鐵氧化。FeOSiFeSiO2 2)(2)(FeOFeO用低碳鋼焊絲配合高硅高錳焊劑埋弧焊時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：FeOMnFeMnO)()(FeOFeO反應(yīng)的結(jié)果使焊縫增硅和錳，同時(shí)使鐵氧化，生成的FeO大部分進(jìn)入熔渣，小部分溶于液態(tài)鋼中。5二、熔渣的脫氧二、熔渣的脫氧脫氧就是減少被焊金屬的氧化和從液態(tài)金屬中排出氧的過程。脫氧的主要措施是在焊絲、焊劑或藥皮中加入合適的元素

3、，使之在焊接過程中奪取氧。用于脫氧的元素或鐵合金叫脫氧劑。v 在焊接溫度下與氧的親和力比被焊金屬與氧的在焊接溫度下與氧的親和力比被焊金屬與氧的親和力大；親和力大；v 脫氧產(chǎn)物不溶于液態(tài)金屬、密度小于液態(tài)金屬、脫氧產(chǎn)物不溶于液態(tài)金屬、密度小于液態(tài)金屬、熔點(diǎn)低于被焊金屬的熔點(diǎn)。熔點(diǎn)低于被焊金屬的熔點(diǎn)。脫氧劑應(yīng)滿足兩個(gè)基本條件：6焊接冶金是分階段進(jìn)行的，脫氧反應(yīng)也是分階段進(jìn)行的：先期脫氧先期脫氧沉淀脫氧沉淀脫氧擴(kuò)散脫氧擴(kuò)散脫氧71 先期脫氧脫氧產(chǎn)物與熔滴不發(fā)生直接關(guān)系。在藥皮加熱階段，固態(tài)藥皮中進(jìn)行的脫氧反應(yīng)。F先期脫氧的結(jié)果是降低了焊接區(qū)域氣相的氧化性。COSiOCaOSiCaCOCOMnOCaO

4、MnCaCOCOTiOCaOTiCaCO2222222332382 沉淀脫氧在熔滴和熔池階段，溶解在液態(tài)金屬中的脫氧劑和FeO直接反應(yīng)，把鐵還原，脫氧產(chǎn)物浮出液態(tài)金屬。)( 2 2)(2SiOFeFeOSiMnOFeFeOMn常用的沉淀脫氧劑有錳和硅F溶渣的性質(zhì)對(duì)脫氧效果有很大的影響9（1）錳脫氧）錳脫氧增加錳含量和減少渣中MnO數(shù)量有利于脫氧反應(yīng)，提高脫氧效果。脫氧產(chǎn)物MnO是堿性氧化物，在酸性渣系中，MnO易于SiO2等酸性氧化物形成復(fù)合物，降低渣中MnO 的活度，脫氧效果好；反之，在堿性渣系中的脫氧效果差。脫氧產(chǎn)物MnO和FeO構(gòu)成的熔渣的熔點(diǎn)隨MnO含量的增加而提高，在一定的鋼液溫度下

5、，脫氧劑錳的含量過多時(shí)會(huì)形成固態(tài)產(chǎn)物，易造成焊縫夾雜。1011（2）硅脫氧）硅脫氧增加硅含量和減少渣中SiO2數(shù)量（提高熔渣的堿度）有利于脫氧反應(yīng)，提高硅脫氧效果。硅的脫氧能力比錳大，脫氧產(chǎn)物SiO2熔點(diǎn)高、與鋼液的界面張力小，不易與鋼液分離，易形成焊縫夾雜，一般不單獨(dú)使用。12（3）硅錳聯(lián)合脫氧）硅錳聯(lián)合脫氧把錳與硅按適當(dāng)?shù)谋壤尤虢饘僦羞M(jìn)行聯(lián)合脫氧可以得到較好的脫氧效果，當(dāng)Mn/Si=37時(shí)，脫氧產(chǎn)物為MnOSiO2，密度小，熔點(diǎn)低。1600脫氧產(chǎn)物的形態(tài)A、B固體+液體兩相區(qū)133 擴(kuò)散脫氧在液態(tài)金屬與熔渣界面上進(jìn)行的以分配定律為基礎(chǔ)。)(FeOFeO )(FeOFeOL 發(fā)生在熔池的尾

6、部（熔池頭部和熔滴階段發(fā)生擴(kuò)散氧化）（熔池頭部和熔滴階段發(fā)生擴(kuò)散氧化）。在一定溫度下，擴(kuò)散脫氧的關(guān)鍵是降低熔渣中FeO的活度。14具體焊接條件下脫氧效果取決于諸多因素：脫氧劑的種類和數(shù)量、氧化劑的性質(zhì)和數(shù)量、熔渣的成分和性質(zhì)焊材和母材的成分、焊接規(guī)范等。1低氫型；2鈦型；3纖維素型；4鈦鐵礦型；5氧化鐵型15三、焊縫金屬的合金化三、焊縫金屬的合金化合金化就是把所需要的合金元素通過焊接材料過渡到熔敷金屬中去的過程。合金化的目的：v 補(bǔ)充焊接過程中由于蒸發(fā)、氧化等原因造成的合金元素?fù)p失；v 消除焊接缺陷，改善焊縫金屬的組織和性能；v 獲得特殊性能的堆焊層。16合金化的方式：v 應(yīng)用合金焊絲或帶極；v 應(yīng)用藥芯焊絲或藥芯焊條；v 應(yīng)用合金藥皮；v 應(yīng)用合金粉末。合金元素過渡系數(shù)的影響因素：