焊接冶金學(xué)復(fù)習(xí)要點

1、緒論 1試述焊接釬焊和粘結(jié)在本質(zhì)上的區(qū)別被焊工件的材質(zhì)（同種或異種）通過加熱或加壓或兩者并用， 并且用或不用填充材料使工件 的材質(zhì)達(dá)到原子間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程成為焊接。焊接與其他連接方式不同不僅在宏觀上形成了永久性的接頭而且在微觀上建立了組織的內(nèi)在聯(lián)系。釬焊也能形成不可故在連接處一般不易形成共同的晶粒只是釬料與至于粘結(jié)是靠粘結(jié)劑與母材之間的粘合作用，沒ra時就可以在接觸表面上進(jìn)行擴(kuò)散再結(jié)晶等物理化外界條件：對被焊接的材質(zhì)施加壓力，對焊接材料拆卸的接頭但只是釬料融化而母材不熔化, 母材之間形成有相互原子滲透的機(jī)械組合。 有原子的相互滲透或擴(kuò)散。2怎樣才能實現(xiàn)焊接，應(yīng)有什么外界條件

2、當(dāng)兩個被焊的固體金屬表面接近到相距 學(xué)過程從而形成金屬鍵達(dá)到焊接的目的。 加熱（局部或整體） 3能實現(xiàn)焊接的能源大致有哪幾種焊接的能源主要有熱能和機(jī)械能熱能包括電弧熱化學(xué)熱電阻熱高頻感應(yīng)熱摩擦熱等離子焰電子束激光束 4焊接電弧加熱區(qū)的特點及影響因素?zé)嵩窗褵崮軅鹘o焊件是通過焊件上一定的作用面積進(jìn)行的，對于電弧焊這個作用面積稱為加熱區(qū)。加熱區(qū)分活性斑點區(qū) 加熱斑點區(qū) 活性斑點區(qū)是帶電質(zhì)點 （電子或離子）集中轟擊的 部位并把電能轉(zhuǎn)化為熱能；加熱斑點區(qū)：在加熱斑點區(qū)焊件受熱時通過電弧的輻射和周圍介質(zhì)的對流進(jìn)行的。影響因素：焊接方法和焊接工藝參數(shù) 5焊接線能量速度對等溫線的影響當(dāng)q=常數(shù)時，隨焊接速度

3、v的增加等溫線的范圍變小，即溫度場的寬度和長度都變小，但 寬度的減小更大些所以溫度場的形狀變得細(xì)長。當(dāng)v=常數(shù)時，隨著熱源功率q的增加溫度場的范圍也隨之增大。如q/v保持定值，等比例改變 q與v時，則此時會使等溫線有所拉長因而溫度場的范圍也隨之拉長第一章 1什么是焊接化學(xué)冶金，它的主要研究內(nèi)容和學(xué)習(xí)目的是什么在焊接過程中焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用的過程稱為焊接化學(xué)冶金過程。它主要研究在各種焊接工藝條件下冶金反應(yīng)與焊縫金屬成分、性能之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。研究的目的在于運用這些規(guī)律合理的選擇焊接材料，控制焊縫金屬的成分和性能使之符合使用要求設(shè)計創(chuàng)造新的焊接材料2焊接化學(xué)冶金與煉鋼相比在

4、原材料方面和反應(yīng)條件方面主要有那些不同原材料方面：普通化學(xué)冶金的原材料主要是礦石廢鋼鐵和焦炭等而焊接化學(xué)冶金的原材料主 要是焊條焊絲和焊劑等。反應(yīng)條件：與普通含化學(xué)冶金相比焊接化學(xué)冶金過程是分區(qū)域連續(xù) 進(jìn)行的，且各區(qū)域的反應(yīng)條件（反應(yīng)物的性質(zhì)和濃度、溫度、反應(yīng)時間、相接觸面積、對流 及攪拌運動等）有較大差異，因而就影響到各區(qū)反應(yīng)進(jìn)行的可能性方向速度和限度3調(diào)控焊縫化學(xué)成分有哪兩種手段，他們怎樣影響焊縫化學(xué)成分（1）通過改變?nèi)诤媳瓤梢愿淖兒缚p金屬的化學(xué)成分，要保證焊縫金屬成分和性能的穩(wěn)定性必 須嚴(yán)格控制焊接工藝條件使融合比穩(wěn)定合理；（2）4熔滴、熔池以及化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)特點在電弧熱的作用下焊條端部

5、熔化形成的滴狀液態(tài)金屬稱為熔滴。母材上由融化的焊條金屬與局部熔化的母材所組成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬叫熔池。不同焊接方法有不同的反應(yīng)區(qū)，手工電弧焊有藥皮反應(yīng)區(qū)、熔滴反應(yīng)區(qū)、熔池反應(yīng)區(qū)，熔化電極焊時只有熔滴和熔池兩個反應(yīng)區(qū)，不填充金屬的氣焊、鎢極氬弧焊和電子束焊只有一個熔池反應(yīng)區(qū)。藥皮反應(yīng)區(qū)：溫度范圍至藥皮的熔點，主要物化反應(yīng)有：水分的蒸發(fā)、某些物質(zhì)的分解和鐵合金的氧化，此階段視為準(zhǔn)備階段， 這一階段的產(chǎn)物可作為熔滴熔池階段的反應(yīng)物；熔滴反應(yīng)區(qū)：從熔滴形成長大到過渡至熔池中都屬于熔滴反應(yīng)區(qū)，熔滴溫度高、熔滴和熔渣的接觸面積大、各相之間的反應(yīng)時間短、熔滴與熔渣發(fā)生強(qiáng)烈的混合；熔池反應(yīng)區(qū)：熔池階

6、段的反應(yīng)速度比熔滴階段小并且在整個反應(yīng)過程中的貢獻(xiàn)也較小5.H2對金屬的影響焊接時氫主要來源于焊接材料中的水分、含氧物質(zhì)及電弧周圍空氣中的水蒸氣等。氫對焊縫質(zhì)量的影響：氫脆 白點 形成氣孔 產(chǎn)生冷裂紋 氫脆：氫在室溫附近使鋼的塑性嚴(yán)重下降的 現(xiàn)象，是由溶解在金屬晶格中的氫引起的。白點：碳鋼或低碳鋼焊縫如含氫量高則常常在其拉伸或彎曲的斷面上出現(xiàn)的銀白色圓形局部脆斷點?？刂茪涞拇胧合拗坪附硬牧现械暮瑲淞壳宄附z和焊件表面上的雜質(zhì)冶金處理控制焊接工藝參數(shù)焊后脫氫處理6熔渣對焊縫金屬的氧化及焊縫金屬脫氧的方式擴(kuò)散氧化置換氧化脫氧方式：先期脫氧沉淀脫氧擴(kuò)散脫氧7合金過渡及其影響因素所謂合金過渡就是把所

7、需要的合金元素通過焊接材料過渡到焊接金屬（或堆焊金屬）中去的過程。影響因素：合金元素的物化性質(zhì)合金元素的含量 合金劑的粒度 藥皮（或焊劑）的成分藥皮重量系數(shù)8焊接過程四大特點需要對金屬保護(hù)冶金過程是分區(qū)域連續(xù)進(jìn)行的過程，各階段之間相互聯(lián)系 冶金過程與焊接 方法和焊接規(guī)范有關(guān)冶金過程具有不平衡性但存在平衡趨勢第二章1焊條的工藝性能包括哪方面焊條的工藝性能是指焊條在焊接操作中的性能，是衡量焊條質(zhì)量的重要指標(biāo)之一， 主要包括：焊接電弧的穩(wěn)定性、焊縫成形、在各位置焊接的適應(yīng)性、飛濺、脫渣性、焊條的熔化速度、 藥皮發(fā)紅的程度及焊條發(fā)塵量等2典型焊條冶金性能分析鈦鈣型焊條的焊接工藝性能非常好，焊接過程中生

8、成的氣體和熔渣對液態(tài)金屬進(jìn)行氣渣聯(lián)合 保護(hù)。此類焊條主要應(yīng)用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級別較低的低合金鋼；低氫型焊條的特點：焊縫金屬含氫量低這類焊條的熔渣就不具有氧化性焊條的藥皮堿度不高堿性渣的脫硫脫磷能力有限與鈦鈣型焊條相比低氫型焊條的工藝性能較差焊接煙塵量較大3焊劑的性能及用途熔煉焊劑：咼硅焊劑（咼硅咼錳焊劑、咼硅中錳焊劑、咼硅低錳焊劑）焊縫金屬含氧量和含磷量較高不宜用于焊接對于低溫韌性較高的結(jié)構(gòu)，多用于焊接低合金鋼和低碳鋼、中硅焊劑（屬弱氧化性焊劑焊縫金屬含氧量較低焊縫韌性高可用于焊接合金結(jié)構(gòu)鋼）、低硅焊劑（對金屬基本沒有氧化性可用來焊接高合金鋼）；燒結(jié)焊劑 燒結(jié)焊劑由于具有松裝密度比較小，熔點

9、比較高等特點適用于大線能量焊接，燒結(jié)焊劑較容易向焊縫中過度合金元素因此在焊接特種鋼時宜選用燒結(jié)焊劑4.實心焊絲最常用的焊絲，由熱軋線材經(jīng)拉拔加工而制成的。分為碳素結(jié)構(gòu)鋼焊絲、合金結(jié)構(gòu)鋼焊絲、不銹鋼焊絲（1）埋弧焊用實心焊絲：低錳焊絲、中錳焊絲、高錳焊絲、Mn-Mo焊絲；（2）CO2焊實心焊絲（3）其他用途實心焊絲：電渣焊焊絲、氬弧焊焊絲5藥芯焊絲是由薄鋼帶卷成圓形鋼管或異型鋼管的同時填滿一定成分的藥粉后經(jīng)拉制而成的一種焊絲分類：按其外形結(jié)構(gòu)分有縫藥芯焊絲、無縫藥芯焊絲；按其內(nèi)部填充材料分有造渣劑的造渣性藥芯焊絲及無造渣劑的金屬型藥芯焊絲；按照渣的堿度分鈦型（酸渣型）、鈦鈣型（中性或堿性渣）、及

10、鈣型（堿性）藥芯焊絲；藥芯焊絲的特性：焊接飛濺小焊縫成形美觀 熔敷速度高于實心焊絲可進(jìn)行全位置焊接并可以采用較大的焊接電流6.焊條分類（1）按用途分：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、低溫鋼焊條、 鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅和銅合金焊條、鋁和鋁合金焊條、特殊用途焊條（2）按焊接熔渣的堿度分：酸性焊條、堿性焊條（3）按焊條藥皮類型分：氧化鈦型焊條、鈦鈣型焊條、鈦鐵礦型焊條、氧化鐵型焊條、纖維素型焊條、低氫型焊條第三章1. 焊接熔池凝固與一般鑄錠凝固有何不同的特點熔池體積小冷卻速度大 熔池中的液態(tài)金屬處于過熱狀態(tài)熔池是在運動狀態(tài)下結(jié)晶2. 簡述熔池的結(jié)晶形態(tài)并分析結(jié)晶速度溫度

11、梯度和溶質(zhì)濃度對結(jié)晶形態(tài)的影響熔池結(jié)晶形態(tài)：（1）純金屬結(jié)晶形態(tài)：正溫度梯度：液體金屬的溫度高，過冷度小或為負(fù)， 使伸入液態(tài)金屬內(nèi)部的晶體成長緩慢故形成平滑的晶面；負(fù)溫度梯度：液體內(nèi)部的溫度較低，過冷度大，伸入液態(tài)金屬內(nèi)部的晶體成長速度很快形成樹枝狀晶。（2）固溶體合金的結(jié)晶形態(tài)：合金結(jié)晶時不必很大的過冷就可以出現(xiàn)樹枝狀晶，而且隨過冷的不同晶體成長出現(xiàn)不同結(jié)晶形態(tài)（3）成分過冷對結(jié)晶形態(tài)的影響平面結(jié)晶（過冷度為零）胞狀結(jié)晶（過冷度較?。┌麪顦渲Y(jié)晶（過冷度較大）樹枝狀晶（過冷度更大）（4）焊接條件下結(jié)晶形態(tài)：在焊縫邊界溫度 梯度G較大結(jié)晶速度 R較小故成分過冷接近于零所以平面晶得到發(fā)展，隨著遠(yuǎn)

12、離熔化邊界 向焊縫中心過渡時，溫度梯度逐漸減小結(jié)晶速度逐漸變大所以結(jié)晶形態(tài)將由平面晶向胞狀 晶、樹枝狀晶一直到等軸晶發(fā)展。影響：（1）當(dāng)結(jié)晶速度和溫度梯度不變時，隨合金中溶質(zhì)濃度的提高則成分過冷增加，從而使結(jié)晶形態(tài)由平面晶變?yōu)榘麪罹?、胞狀樹枝晶、樹枝狀晶最后到等軸晶（2）當(dāng)合金濃度一定時結(jié)晶速度越快成分過冷程度越大結(jié)晶形態(tài)也可由平面晶 過渡到胞晶樹枝狀晶最后到等軸晶（3）當(dāng)合金濃度和結(jié)晶速度一定時隨也行溫度梯度的提高成分過冷程度減小因而結(jié)晶形態(tài)的演變方向恰好相反，由等軸晶樹枝晶逐步演變?yōu)槠矫婢?. 分析焊縫和熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性，為什么會形成這種不均勻性焊縫金屬在結(jié)晶過程中由于來不及擴(kuò)散而存在

13、化學(xué)成分的不均勻性。稱為晶界偏析。分顯微偏析、區(qū)域偏析、層狀偏析。顯微偏析：焊接過程冷卻較快固相內(nèi)的成分來不及擴(kuò)散而在相當(dāng)大的程度上保持著由于結(jié)晶有又先后所產(chǎn)生的化學(xué)成分不均勻；區(qū)域偏析：焊縫結(jié)晶時由于柱狀晶體繼續(xù)生長和推移會把溶質(zhì)和雜質(zhì)趕向熔池中心這是熔池中心的雜質(zhì)濃度逐漸升 高致使在最后凝固部位產(chǎn)生嚴(yán)重的區(qū)域偏析；層狀偏析：由于熱的周期性作用而引起的。熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性：熔合區(qū) =半熔化區(qū)+未混合區(qū) 原因：熔滴過渡，電弧吹力使熱能傳播 的不均勻晶粒的各向異性使導(dǎo)熱方向不一致，致使熔化程度不同母材本身的成分或多或少 存在不均勻4. 熔池結(jié)晶的一般規(guī)律焊接時熔池金屬的結(jié)晶是生核和晶核長大的過

14、程5焊縫中氣孔的形成機(jī)理及其影響因素類型（1）高溫時某些氣體溶解于熔池金屬中，當(dāng)凝固和相變時氣體的溶解度突然下降而來不及溢出殘留在焊縫內(nèi)部的氣體；（2）由于冶金反應(yīng)產(chǎn)生的不溶于金屬的氣體形成機(jī)理：（1）氣泡的生核 液態(tài)金屬中有過飽和的氣體生核要有能量消耗 （2）氣泡長大（3）氣泡上浮 影響因素：（1）冶金因素的影響 熔渣氧化性的影響 焊條藥皮和藥劑的影響鐵銹及水分對產(chǎn)生氣孔的影響（2）工藝因素的影響 焊接工藝參數(shù)的影響電流種類和極性的影響工藝操作方面的影響6焊縫性能控制的方法焊縫金屬的固溶強(qiáng)化和變質(zhì)處理調(diào)整焊接工藝改善焊縫性能：振動結(jié)晶、焊后熱處理、多層焊接、錘擊焊道表面、跟蹤回火處理第四章1

15、多層焊熱循環(huán)焊接熱循環(huán)：焊件上某點溫度由低到高達(dá)到最高值后又由高到低隨時間的變化稱為焊接熱循 環(huán)。多層焊實質(zhì)上是由許多單層焊接熱循環(huán)迭加而成，在相鄰焊層之間彼此具有熱處理的 作用，對后一焊道而言前一焊道具有預(yù)熱作用，層間溫度相當(dāng)于預(yù)熱溫度，對前一焊道而言后一焊道起一定熱處理作用2. 800500度的冷卻時間t8/5,800300度的冷卻時間t8/3,從峰值溫度(Tm)冷卻至100度 的冷卻時間t100.3與熱處理相比，焊接熱循環(huán)組織轉(zhuǎn)變特點相同點：存在組織轉(zhuǎn)變基本原理一致 新相形成也經(jīng)歷形核和長大， 符合經(jīng)典理論 組織轉(zhuǎn)變 的動力均取決于熱力學(xué)條件即新舊相自由能之差不同點(焊接本身的特點)：加

16、熱速度快加熱溫度高 高溫停留時間短 自然條件下連續(xù)冷卻，冷卻快 局部加熱4焊接熱影響區(qū)的性能焊接熱影響區(qū)的硬化：形成機(jī)理：母材的淬硬傾向(內(nèi)因)HAZ的冷卻條件(外因)焊接熱影響區(qū)脆化(粗晶脆化、析出脆化、組織脆化、熱應(yīng)變時效脆化、氫脆化及石墨脆化) 焊接熱影響區(qū)的韌化調(diào)制鋼焊接HAZ的軟化焊接HAZ的力學(xué)性能預(yù)防粗晶脆化的措施：選擇晶粒不易長大的鋼種作為母材采用合理焊接工藝焊后熱處理第五章1簡述焊接裂紋的種類及其特征(1) 熱裂紋：特征:沿原奧氏體晶界開裂裂縫較寬裂口有氧化色；分結(jié)晶裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋(2) 冷裂紋 特征:多發(fā)生在具有缺口效應(yīng)的焊接熱影響區(qū)或有物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局 部地帶分：焊趾裂紋、焊道下裂紋、根部裂紋。(3) 再熱裂紋 特征:發(fā)生在焊接熱影響區(qū)的粗晶部位并呈