第一章(3,4節(jié))焊接化學冶金

材料成形原理（焊接部分）1焊接化學冶金1.3

液態(tài)金屬與熔渣的相互作用一、焊接熔渣藥皮焊條電弧焊過程一、焊接熔渣埋弧焊過程示意圖一、焊接熔渣（一）熔渣的作用

1、機械保護作用

液態(tài)熔渣覆蓋在熔滴和熔池表面，把液態(tài)金屬與空氣隔開，防止氧化和氮化； 凝固后形成的渣殼覆蓋在焊縫上，防止高溫的焊縫受空氣的侵害。

2、冶金處理作用

去除焊縫中的有害物質(zhì)，如脫氧、脫硫、脫磷、去氫； 吸附或溶解液態(tài)金屬中非金屬夾雜物； 添加合金元素，使焊縫金屬合金化

3、改善焊接工藝性能

加入適當?shù)奈镔|(zhì)，使電弧易引燃，穩(wěn)定燃燒，減少飛濺，使脫渣性和焊縫成形良好一、焊接熔渣（二）熔渣的來源1、焊條藥皮和焊絲藥芯造渣劑：如鈦鐵礦（TiO2·FeO）、金紅石（TiO2）、大理石（CaCO3）、白云石（CaCO3·MgCO3

）、石英砂（SiO2）、長石、白泥和云母（SiO2·Al2O3）等。 焊接過程中造渣劑熔化，形成獨立熔渣相，覆蓋在熔滴與熔池表面藥芯焊絲結(jié)構(gòu)圖2、埋弧焊、電渣焊過程中的熔渣與焊劑

埋弧焊、電渣焊過程中，堆積在焊件坡口上方的焊劑受熱熔化，形成熔渣，覆蓋在焊接電弧和熔池上方，對熔化金屬起保護和冶金處理作用。

焊劑是與焊絲(或焊帶)配套使用的，焊絲的作用相當于焊條中的焊芯，焊劑的作用相當于焊條中的藥皮。

焊劑與焊絲的合理匹配是決定焊縫金屬化學成分和力學性能的重要因素。一、焊接熔渣熔煉焊劑

——

由一些氧化物和氟化物組成；非熔煉焊劑（燒結(jié)焊劑、粘結(jié)焊劑）——

易于實現(xiàn)焊縫金屬的合金化。

3、熔渣的成分和分類 第一類：鹽型熔渣主要有金屬氟化物、氯酸鹽和不含氧的化合物組成。 渣系：CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF等。

氧化性很小，用于焊接鋁、鈦和活性金屬及合金及其高合金鋼。

第二類：鹽－氧化物型熔渣主要由氟化物和強金屬氧化物組成。渣系：CaF2－CaO－Al2O3、CaF2－CaO-SiO2等。

氧化性較小，焊接合金鋼及合金。

第三類：氧化物型熔渣主要由金屬氧化物組成。渣系：MnO-SiO2、FeO-MnO-SiO2

、CaO-TiO2-SiO2等。

氧化性較強，焊接低碳鋼和低合金鋼。一、焊接熔渣典型焊接熔渣的成分

一、焊接熔渣焊條和焊劑熔渣類型熔渣化學成分（%）熔渣堿度SiO2TiO2Al2O3FeOMnOCaOMgONa2OK2OCaF2B1B2鈦型氧化物型23.437.710.06.911.73.70.52.22.9—0.43-2.0鈦鈣型25.130.23.59.513.78.85.21.72.3—0.76-0.9鈦鐵礦型29.214.01.115.626.58.71.31.41.1—0.88-0.1氧化鐵型40.41.34.522.719.31.34.61.81.5—0.60-0.7纖維素型34.717.55.511.914.42.15.83.84.3—0.60-1.3低氫型鹽－氧化物型24.17.01.54.03.535.8—0.80.820.31.860.9焊劑25118.2-22.0018.0-23.0<1.07.0-10.03.0-6.014.0-17.0--23.0-30.01.15-1.440.048-0.49焊劑430氧化物型38.5-1.34.743.01.70.45--6.00.62-0.33低氫型焊條（又稱堿性焊條）：不含具有造氣功能的有機物而含大量碳酸鹽和一定數(shù)量的CaF2

。碳酸鹽在加熱分解過程中形成熔渣（CaO或MgO）并放出CO2

氣體。CaF２除了造渣作用之外，還能減少液態(tài)金屬中的氫含量。酸性焊條：以硅酸鹽或以鈦酸鹽為主，一般不含CaF2

，含少量碳酸鹽和有機物。（三）熔渣的結(jié)構(gòu)理論1、分子理論

依據(jù)：對凝固熔渣的相分析和化學成分分析結(jié)果作為依據(jù)要點：①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：SiO2、TiO2、CaO、MnO、FeO等 復合物：硅酸鹽（如FeO·SiO2、MnO·SiO2等）、鈦酸鹽、鋁酸鹽等 ②氧化物及其復合物處于平衡狀態(tài) 例如：CaO+SiO2=CaO·SiO2

（放熱反應） 升溫時，反應向左進行，降溫時則相反，生成熱效應越大，復合物越穩(wěn)定 ③只有自由氧化物才能參與和金屬的反應 例如：自由（FeO）+[C]=[Fe]+CO

而硅酸鹽（FeO）2SiO2中的FeO不能參與上述反應

要點①渣的結(jié)構(gòu)、②渣的活性、③渣的作用機理一、焊接熔渣2、離子理論

依據(jù)：研究熔渣的電化學性質(zhì)的基礎上提出

要點：①液態(tài)熔渣是由簡單和復雜的離子組成的電中性溶液。 負電性大的元素以陰離子形式存在，如F-、O2-、S2-

負電性小的元素以陽離子形式存在，如K+、Na+、Fe2+、 負電性較大的元素如Si、Al、B其陰離子往往不能獨立存在，與氧離子結(jié)合成復雜離子如SiO44-、Al3O75-等。 ②離子的分布和相互作用取決于它的綜合距

綜合距＝E/r

E—離子的電荷（靜電單位）r－離子半徑（10-1nm） 綜合距越大，靜電場越強，與異號離子的引力越大。影響離子分布 ③熔渣與金屬的作用過程，是原子與離子交換電荷的過程。 如：Si4++2[Fe]=2(Fe2+)+[Si]一、焊接熔渣一、焊接熔渣離子離子半徑/nm綜合矩×102（靜庫/cm）離子離子半徑/nm綜合矩×102（靜庫/cm）K＋0.1333.61Ti4＋0.06828.2Na＋0.0955.05Al3＋0.05028.8Ca2＋0.1069.0Si4＋0.04147.0Mn2＋0.09110.6F-0.1333.6Fe2＋0.08311.6PO43-0.2765.2Mg2＋0.07812.9S2-0.1745.6Mn3＋0.07020.6SiO44-0.2796.9Fe3＋0.06721.5O2-0.1327.3正、負離子的綜合矩陽離子中Si4＋的綜合矩最大，而陰離子中O2-的綜合矩最大，所以二者最易結(jié)合為復雜的硅氧陰離子SiO44-

。

3、分子—離子共存理論

依據(jù)：綜合了分子理論和離子理論的優(yōu)點，提出了分子－離子共存理論

要點：①熔渣由簡單陽離子和陰離子（Na+、Ca2+

、Mg2+

、Ca2+

、FeCa2+

，O2、S2

、F等）及SiO2、硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸鹽等分子組成。 ②熔渣中分子、離子是理想溶液 ③離子和分子之間存在著動態(tài)平衡關系，其反應遵守質(zhì)量作用定律。

分子－離子共存理論得到了越來越多的認可和支持。比如，SiO2或A12O3的熔體幾乎不導電，SiO2-A12O3熔體的電導非常低，所以不能將全部熔渣當作電解質(zhì)。一、焊接熔渣（四）熔渣的物理化學性質(zhì)

1、熔渣的堿度

分子理論認為：氧化物按其性質(zhì)可分為三類：

1）酸性氧化物按酸性由強到弱為：SiO2、、TiO2、P2O5等。

2）堿性氧化物按堿性由強到弱為：K2O、Na2O、CaO、MgO、BaO、MnO、FeO等。

3）中性氧化物主要有Al2O3、Fe2O3、Cr2O3等。在強酸性渣中呈弱堿性，在強堿性渣中呈弱酸性。 按分子理論堿度定義為：考慮到氧化性強、弱差別，堿度表達式修正為：

0.018CaO+0.015MgO+0.006CaF2+0.014(K2O+Na2O)+0.007(MnO+FeO)B1=—————————————————————————0.017SiO2+0.005(Al2O3+TiO2+ZrO2）

當B1＞1為堿性渣，B1＜1為酸性渣，B1=1為中性渣一、焊接熔渣離子理論定義的堿度： 把液態(tài)熔渣中自由氧離子的濃度（或氧離子的活度）定義為堿度。渣中自由氧離子的濃度越大，其堿度越大。 計算式為： 式中，Mi

是渣中第I種氧化物的摩爾分數(shù)，ai是該氧化物的堿度系數(shù)。

當B2＞0時為堿性渣，B2＜0為酸性渣，B2=0為中性渣。一、焊接熔渣氧化物堿性氧化物酸性氧化物中性氧化物K2ONa2OCaOMnOMgOFeOSiO2TiO2ZrO2Al2O3Fe2O3ai值9.08.56.054.84.03.4-6.31-4.97-0.2-0.20渣中常見氧化物的ai值

2、熔渣的黏度

熔渣的黏度——是指熔渣內(nèi)部相對運動時內(nèi)摩擦力的大小。黏度對保護效果、工藝性能、化學冶金有顯著影響。影響?zhàn)ざ鹊囊蛩兀孩贉囟?/p>

溫度↑→黏度η↓。 焊條電弧焊時，按熔渣黏度隨溫度變化的情況分：短渣——黏度隨溫度下降增加迅速，凝固溫度區(qū)間較窄。

ΔT/Δη較小，凝固時間短，適用于全位置焊長渣——黏度隨溫度下降增加緩慢，凝固溫度區(qū)間較寬。

ΔT/Δη較大，凝固時間長，不適應于仰焊。

②熔渣的成分

一般酸性渣的黏度比堿性渣大一、焊接熔渣長渣?T1

?T2

T

短渣熔渣黏度與溫度的關系2、熔渣的熔點和密度 熔渣的熔點——固態(tài)渣完全轉(zhuǎn)化為均勻液態(tài)時的溫度稱為熔渣的熔點 熔渣是一個多元體系，它的液固轉(zhuǎn)變是在一定溫度區(qū)間進行的。一般構(gòu)成熔渣的各組元獨立相的熔點較高，而以一定比例構(gòu)成復合渣時可使凝固溫度大大降低。 熔焊中，要求熔渣的熔點略低于母材金屬。過高（或過低），都會影響對液態(tài)金屬的保護效果和焊縫外觀成形。 鋼的焊接時，熔渣的熔點以1150-1350℃較為適宜

熔點過高，就會形成過長的套管，容易引起電弧拉斷使焊接過程中斷，并且熔渣不易浮出熔池，引起焊縫夾渣；

熔點太低則熔渣熔化過早，熔渣的流動性過大，以至流淌到焊縫兩側(cè)，失去對于液態(tài)熔渣的覆蓋保護作用。 實際焊接過程中，熔渣的熔點以能保持焊條端部的套管深度1～2mm為宜。一、焊接熔渣密度也是熔渣的基本性質(zhì)之一，它影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對位置與相對運動速度。密度大的熔渣易滯留于金屬內(nèi)部形成夾雜。選用焊材時，首先要保證所形成的熔渣具有合適的凝固溫度范圍和較低的密度。一、焊接熔渣幾種常見化合物的熔點和密度化合物FeOMnOSiO2TiO2Al2O3(FeO)2SiO2MnO?SiO2(MnO)2SiO2熔點/℃13691580172318252050120512701326密度/(×103kg/m3)5.805.112.264.073.954.303.604.103、熔渣的表面張力及界面張力

熔渣的表面張力——是氣相與熔渣之間的界面張力。 熔渣的表面張力及熔渣與液態(tài)金屬間的界面張力對于 對熔滴過渡，焊縫成形、脫渣性、冶金反應有影響。 影響表面張力的因素：①溫度T↑→張力↓②成分 物質(zhì)的表面張力與其中質(zhì)點之間的作用力大小有關，即與化學鍵的鍵能有關。鍵能越大，表面張力越大 堿性氧化物（如MgO、CaO、Al2O3、MnO、FeO等）一般為離子鍵化合物，表面張力較大。 酸性氧化物（如SiO2、TiO2等）一般為極性鍵化合物，表面張力較小。 堿度高的渣表面張力大。在堿性渣中加入酸性氧化物TiO2、SiO2、B2O3等能降低堿性渣的表面張力。CaF2對降低熔渣表面張力也有顯著作用。一、焊接熔渣熔渣與液態(tài)金屬間的界面張力 堿性焊條施焊時，覆蓋在熔滴表面的熔渣表面張力較大，易造成熔滴粗化，飛濺增多。 酸性焊條施焊時，過渡的熔滴顆粒較小，飛濺少，焊縫魚鱗紋細密，外觀成形好。一、焊接熔渣二、活性熔渣對金屬的氧化（一）熔渣的氧化性 高溫熔渣：保護作用和促進化學冶金反應的作用 對液態(tài)金屬污染的副作用（如氧化） 熔渣的氧化性——是指熔渣向液態(tài)金屬中傳入氧（或從液態(tài)金屬中導出氧）的能力。 活性熔渣——氧化性較強的熔渣又稱為活性熔渣。

[FeO]的活度——參加氧化反應時的有效濃度。 由于熔渣并非理想溶液，渣中氧化鐵的含量并不是參加氧化反應時的有效濃度，氧化反應是否進行與FeO在熔渣中的實際活度αFeO

有關。

圖8-4多元渣系中FeO的等活度曲線（1600℃）對于一定FeO含量的熔渣，當熔渣中堿性氧化物與酸性氧化物的含量比（即熔渣堿度）為2時所對應的熔渣氧化性最強。FeO在堿性渣中的活度系數(shù)比在酸性渣中大

二、活性熔渣對金屬的氧化（二）活性熔渣對金屬的氧化 有擴散氧化和置換氧化兩種形式：

1、擴散氧化

焊接鋼時，F(xiàn)eO既溶于渣，又溶于液態(tài)鋼，它在兩相中濃度符合分配定律：

L—分配常數(shù)，與溫度和渣的性質(zhì)有關。如：在SiO2飽和的酸性渣中:

在CaO飽和的堿性渣中:

二、活性熔渣對金屬的氧化影響因素：

1）渣中FeO↑→焊縫含氧量↑。

2）T↑→L↓→FeO向液態(tài)鋼中分配量↑；

3）在熔渣含F(xiàn)eO量相同情況下，堿性渣時焊縫含氧量比酸性渣時多。熔渣類型1000K2000K2500KlgL

酸性渣3.0290.5760.083lgL

堿性渣3.0340.5270.0256FeO在堿性渣中比在酸性渣中更容易向金屬中分配酸性熔渣堿性熔渣液態(tài)金屬液態(tài)金屬二、活性熔渣對金屬的氧化

堿性渣含SiO2、TiO2

等酸性氧化物少，F(xiàn)eO的活度大； 酸性渣含SiO2、TiO2

等酸性氧化物多，與FeO形成復合物（如：FeO·SiO2），使FeO的活度減少。 正是由于這個原因，在堿性焊條藥皮中一般不加入含F(xiàn)eO的物質(zhì)。并要求焊接時嚴格清除焊件表面上的氧化皮和鐵銹。

不應當認為堿性焊條的焊縫含氧量比酸性焊條的高。 事實上多數(shù)情況下堿性焊條的焊縫含氧量比酸性焊條低。 這是由于盡管堿性渣中FeO的活度系數(shù)大，但堿性渣中FeO的含量并不高（見表）， 因此堿性渣對液態(tài)金屬的氧化性比酸性渣要小。

二、活性熔渣對金屬的氧化2、置換氧化置換氧化——是指某一金屬與其它金屬或非金屬的氧化物發(fā)生置換反應而引起的氧化 如低碳鋼焊絲配高硅高錳焊劑（HJ431）埋弧焊，反應如下：

反應結(jié)果：鐵被氧化，使焊縫增加硅、錳、氧二、活性熔渣對金屬的氧化影響因素：1）溫度升高，平衡常數(shù)增大，反應向右進行；置換氧化反應主要發(fā)生在熔滴階段與熔池前部的高溫區(qū)；液態(tài)金屬的過熱度較低時，KSi明顯小于KMn，即（MnO）的氧化性高于（SiO2），2100℃以上溫度時，KSi>KMn，顯然對于過熱度很高的熔滴，（SiO2）的氧化性可以超過（MnO）。二、活性熔渣對金屬的氧化02100T/℃lgKlgKSilgKMn2）渣中MnO、SiO2、FeO的活度和金屬中Si、Mn的濃度；3）對氧親和力大的合金元素（如：Al、Ti、Cr等），使置換反應加劇，焊縫中非金屬夾雜物增多。三、焊縫金屬的脫氧脫氧——在藥皮或焊絲中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，以降低焊接區(qū)的氧化性，保護被焊金屬及有益合金元素免受氧化；或使被氧化的金屬從它們的氧化物中還原出來的反應。脫氧劑——用于脫氧的元素或鐵合金。（一）脫氧的目的和要求目的：盡量減少焊縫中的含氧量。

要求：①防止被焊金屬的氧化，減少液態(tài)金屬中的溶解氧； ②排除脫氧后的產(chǎn)物，防止在焊接中形成非金屬夾雜物。

（二）選擇脫氧劑的原則

1）在焊接溫度下，脫氧劑對氧的親和力比被焊金屬對氧的親和力大；

1600℃時，各種元素對氧親和力從小到大的次序排列為：Cu、Ni、Co、Fe、W、Mo、Cr、Mn、V、Si、Ti、Zr、Al。 焊接鐵合金時，Al、Ti、Si、Mn可作為脫氧劑，生產(chǎn)上常用它們的鐵合金如錳鐵、硅鐵、鈦鐵、鋁粉等。三、焊縫金屬的脫氧2）脫氧物不應溶于液態(tài)金屬而應溶于熔渣，且熔點低、密度小，上浮至熔渣中，以減少夾雜物的數(shù)量。

3）必須考慮脫氧劑對焊縫成分、性能以及焊接工藝性的影響，同時考慮成本。（三）脫氧的方式 脫氧按其進行方式可分為：先期脫氧、沉淀脫氧、擴散脫氧1、先期脫氧

先期脫氧：在藥皮的加熱階段，固態(tài)藥皮中進行的脫氧反應。

特點：脫氧過程的產(chǎn)物與熔滴不發(fā)生直接關系。三、焊縫金屬的脫氧

藥皮加熱時，高價氧化物或碳酸鹽分解出的氧和二氧化碳與脫氧劑（如：Al、Ti、Si、Mn）的反應為：Fe2O3=FeO+O2

CaCO3=CaO+CO2

Ti+2CO2=TiO2+2COSi+2CO2=SiO2+2CO

反應結(jié)果：使氣相氧化性減弱。

脫氧效果：不完全（藥皮加熱階段溫度低、傳質(zhì)條件差）2、沉淀脫氧

沉淀脫氧：指溶解在液態(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)金屬的一種脫氧方式。

特點：在熔滴和熔池內(nèi)進行，脫氧反應速度快。

脫氧效果：脫氧徹底，是減少焊縫含氧量的重要環(huán)節(jié)。但脫氧產(chǎn)物不能清除時將增加金屬液中雜質(zhì)的含量。其脫氧反應為：

x[Me]＋y[O]→（MexOy）或：x[Me]＋y[FeO]→（MexOy）＋y[Fe]常用的沉淀脫氧反應：

1）錳的脫氧反應

2）硅的脫氧反應

3）硅錳聯(lián)合脫氧三、焊縫金屬的脫氧1）錳的脫氧反應式中：γMnO—渣中MnO的活度系數(shù)；αMnO—渣中MnO的活度；

αMn—金屬中Mn的活度；αFeO—金屬中Fe的活度。當金屬中Mn和FeO的含量少時，其活度系數(shù)≈1，即αMn≈[Mn%]，αFeO≈[FeO%]，于是：三、焊縫金屬的脫氧影響因素：①增加[Mn]、減少（MnO）→脫氧效果提高；②減小γMnO→脫氧效果提高。酸性渣，生成復合物MnO·SiO2、MnO·TiO2、使γMnO減小，脫氧效果比堿性好。2）硅的脫氧反應 與分析錳類似，硅的脫氧反應為：影響因素：①增加[Si]、減少（SiO2

）→脫氧效果提高；②硅與氧的親和力比錳大，脫氧能力比錳大。SiO2熔點高（1713℃）、易造成夾雜。不單獨使用硅脫氧。三、焊縫金屬的脫氧3）硅錳聯(lián)合脫氧當[Mn]/[Si]=3~7時，脫氧產(chǎn)物形成硅酸鹽MnO·SiO2，密度小、熔點低、容易聚合、便于上浮。應用：CO2保護焊時，焊絲中[Mn]/[Si]=1.5~3

堿性焊條，加錳鐵和硅鐵聯(lián)合脫氧

化合物FeOMnOSiO2TiO2Al2O3(FeO)2SiO2MnO?SiO2(MnO)2SiO2熔點/℃13691580172318252050120512701326密度/(×103kg/m3)5.805.112.264.073.954.303.604.10三、焊縫金屬的脫氧[Mn/[Si]1.251.982.783.604.188.7015.90最大質(zhì)點半徑（cm）0.000750.001450.01260.012850.018350.001950.0006金屬中[Mn/[Si]對脫氧產(chǎn)物質(zhì)點半徑的影響幾種化合物的熔點和密度三、焊縫金屬的脫氧3、擴散脫氧擴散脫氧：以分配定律為理論基礎，在液態(tài)金屬與熔渣界面上進行的脫氧分配定律：影響因素：1）溫度↓→L↑，發(fā)生如下擴散過程：[FeO]→（FeO）。即在熔池后部低溫區(qū)進行擴散脫氧。2）降低渣中（FeO）的活度，有利于擴散脫氧。 酸性渣中（FeO）活度小、堿性渣中活度大。脫氧效果：不充分 焊接時冷卻速度大、擴散時間短、氧的擴散又慢四、焊縫金屬中的硫磷及其控制（一）硫的危害及控制

1、硫的危害◆FeS在液態(tài)鐵中無限互溶，室溫時溶解度僅為0.015%~0.02%，在熔池凝固時發(fā)生偏析?！粢缘腿埸c共晶Fe+FeS（熔點985℃）或FeS+FeO（熔點940℃）的形式呈片狀或鏈狀分布于晶界。因此：

①增加產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向。②降低沖擊韌性、抗腐蝕性。

2、控制硫的措施

①限制焊材的含硫量低碳鋼、低合金鋼焊絲：S＜0.03%~0.04%；合金鋼焊絲：S＜0.025%~0.03%；不銹鋼焊絲：S＜0.02%；限制藥皮、焊劑、藥芯中的含硫量。四、焊縫金屬中的硫磷及其控制②用冶金方法脫硫選擇對硫親和力比鐵大的元素進行脫硫，如錳、鎂、鈣等。錳的脫硫產(chǎn)物為MnS不溶于鋼液，其脫硫反應為：熔渣中的堿性氧化物，如MnO、CaO、MgO等，也能脫硫：材料原含硫量/%處理方法處理后含硫量、%TiO2CaF20.140.32100℃焙燒25~30min焙燒0.070.13原材料的焙燒處理與鐵、鎳形成低熔點共晶如：Fe3P＋Fe（1050℃）Ni3P＋Fe（880℃）Fe2P或Fe3P硬而脆增加材料的冷脆性

沖擊韌性降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高促使含碳量較高的低合金鋼和奧氏體鋼產(chǎn)生結(jié)晶裂紋磷在大多數(shù)鐵基合金中，都認為是有害元素：四、焊縫金屬中的硫磷及其控制（二）磷的危害及控制

1、磷的危害2、控制磷的措施

①限制母材、焊材的含磷量藥皮和焊劑中的錳礦是焊縫增磷的主要來源。當焊劑中P＞0.03%時，磷由熔渣向焊縫過渡。錳礦：P≈0.22%高錳熔煉焊劑：P≤0.15%無錳熔煉和燒結(jié)焊劑：P≤0.05% 四、焊縫金屬中的硫磷及其控制②用冶金方法脫磷脫磷反應分為兩步：第一步，F(xiàn)eO將磷氧化生成P2O5；第二步，P2O5與渣中的堿性氧化物生成穩(wěn)定的磷酸鹽。反應式為：增加熔渣的堿度有利于脫磷堿性渣中不允許有較多FeO，否則，增氧、不利脫硫、產(chǎn)生氣孔。四、焊縫金屬中的硫磷及其控制堿度R=CaO/SiO2熔渣堿度和FeO含量對磷在渣及鋼液中分配比的影響w(FeO)(%)1.4

合金過渡一、合金過渡的目的及方式合金過渡——把需要的合金元素通過焊接材料過渡到焊縫金屬 （或堆焊金屬）中的過程。（一）合金過渡的目的

1、補償焊接過程中損失（如氧化、蒸發(fā)）的合金元素；

2、消除焊接缺陷，改善焊縫的組織和性能；如：脫氧、脫硫，加入錳；細化晶粒、提高韌性，加入微量Ti、B等。

3、獲得具有特殊性能的堆焊金屬如表面耐磨、耐蝕、耐熱等。（二）合金過渡的方式常用的合金過度的方式有以下幾種：

1、應用合金焊絲或帶極

方法：合金焊絲、帶極或板極+堿性藥皮或低氧、無氧焊劑。 優(yōu)點：可靠、焊縫成分均勻、合金元素損失少。 缺點：焊絲制造工藝復雜，成本高。 應用：氣保護焊、埋弧焊

2、應用藥芯焊絲或藥芯焊條

方法：將所需的合金粉料填入藥芯中。 優(yōu)點：藥芯中合金成分的配比可任意調(diào)整 缺點：藥芯焊絲制造工藝復雜，成本高 應用：埋弧焊、氣保護焊、自保護焊

一、合金過渡的目的及方式帶極堆焊3、應用合金藥皮或粘結(jié)焊劑 方法：合金加入藥皮或粘結(jié)焊劑+普通焊絲。 優(yōu)點：簡單方便、制造容易、成本低。 缺點：合金利用率低、合金成分不夠穩(wěn)定、均勻。 應用：堿性焊條，非燒結(jié)焊劑。4、應用合金粉末或預涂層 方法：所需合金制成粉末，輸送到焊接區(qū)，隨母材熔化。 優(yōu)點：成分比例調(diào)配方便，無需軋制、拉拔，合金損失少。 缺點：合金成分均勻性差，制粉工藝復雜。 應用：氣保護焊、堆焊。5、應用置換反應 方法：藥皮和焊劑中加入金屬氧化物，通過熔渣與金屬的還原反應，使合金元素進入焊縫中。 如：如：高硅高錳焊劑+低合金鋼焊絲埋弧焊。合金化程度有限，伴有焊縫含氧量增加。一、合金過渡的目的及方式激光表面合金化1—激光束—惰性氣體2-預涂層3—基體4—熱影響區(qū)5—熔區(qū)6—工件移動方向熔合比二、合金元素的過渡系數(shù)式中，—合金元素的原始含量；

—合金元素在焊縫金屬中的含量；

—熔合比，即焊縫中局部熔化的母材所占的比例；

—合金元素在焊縫中母材中的含量；

—合金元素在熔敷金屬中的含量；

—合金元素在焊絲中的含量；

—合金元素在焊條藥皮中的含量；

—焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)，即單位長度焊條中藥皮質(zhì)量與焊芯質(zhì)量之比。用途：

預先計算合金元素在焊縫中的含量； 對設計和選擇焊接材料有實用價值。合金過渡系數(shù)：某元素在熔敷金屬中的實際含量與它在焊接材料中的原始含量之比。當θ=0時，各種合金化元素的過渡系數(shù)二、合金元素的過渡系數(shù)焊接方法焊絲或焊芯焊劑、藥皮或藥芯過渡系數(shù)CSiMnCrWVNbMoNiTi氬弧焊HJ431—0.800.790.880.990.940.85埋弧焊HJ2510.532.030.590.830.830.780.332.251.130.700.890.77CO2焊—0.290.720.600.940.960.68H08AMnCrCNi0.78—0.830.900.99焊條電弧焊H18CrMnSi赤鐵礦0.220.020.050.25大理石0.280.100.140.43石英0.200.750.180.80氟石0.670.880.380.89H08A鈦鈣型0.710.380.770.520.800.600.960.13氧化鐵型0.14-0.270.08-0.120.640.71低氫型0.44-0.550.14-0.270.45-0.550.72-0.820.59-0.640.83-0.86低氫型（堆焊）0.32-0.650.76-0.860.40-0.500.86-0.900.84-0.910.78-0.88三、影響合金過渡系數(shù)的因素1、合金元素的性質(zhì)◆合金元素沸點↓→蒸發(fā)損失↑→過渡系數(shù)↓例如：錳的沸點遠低于其他金屬，焊接高溫下很容易蒸發(fā)，在同樣條件下，錳的過渡系數(shù)比其它合金元素低很多合金元素錳銅鉻釩鉬沸點/℃20272595267233805560◆合金元素對氧親和力↑→氧化損失↑→過渡系數(shù)↓

1600℃時，各種元素對氧親和力從