材料連接原理

試簡(jiǎn)述焊條的工藝性能？焊接電弧的穩(wěn)定性；焊縫成型；各種位置焊接的適應(yīng)性；飛濺；脫渣性；焊條熔化速度；焊條藥皮發(fā)紅；焊接煙塵。試簡(jiǎn)述藥芯焊絲的特性？（1）熔敷速度快，因而生產(chǎn)效率高；⑵飛濺??；（3）調(diào)整熔敷金屬成分方面；⑷綜合成本低。試簡(jiǎn)述低氫焊條熔敷金屬含氫量低的原因？（1）藥皮中不含有機(jī)物，清除了一個(gè)主要?dú)湓?；⑵藥皮中加入了大量的造氣劑CaCO3、降低了PH2；（3）CaF2的去氫作用；⑷焊條的烘干溫度高。試簡(jiǎn)述不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅的原因？有什么解決措施？藥皮發(fā)紅的原因：不銹鋼寒心電阻大，焊條融化系數(shù)小造成焊條融化時(shí)間長(zhǎng)，且產(chǎn)生的電阻熱量大，使焊條溫度升高而導(dǎo)致藥皮發(fā)紅。解決措施:調(diào)整焊條藥皮配方，使焊條金屬由短路過渡轉(zhuǎn)化為細(xì)顆粒過渡，提高焊條的融化系數(shù)，減少電阻熱以降低焊條的表面升溫。CO2焊接低合金鋼一般選用何種焊絲？試分析其原因？答：應(yīng)選用Si、Mn等脫氧元素含量較高的焊絲，常用的如：H08Mn2SiA。（1） CO2具有較強(qiáng)的氧化性，一方面使焊絲中有益的合金元素?zé)龘p，另一方面使熔池中【FeO】含量升高。（2） 如焊絲中不含脫氧元素或含量較低，導(dǎo)致脫氧不足，熔池結(jié)晶后極易產(chǎn)生CO氣孔。（3） 按一定比例同時(shí)加入Mn、Si聯(lián)合脫氧，效果較好。試分析說明鈦鈣型（J422）焊條與堿性低氫型（J507）焊條，在使用工藝性和焊縫力學(xué)性能方面有哪些差別？工藝性對(duì)比鈦鈣型（J422）堿性低氫型（J507）電弧穩(wěn)定性好差（含CaF2）飛濺少（細(xì)顆粒過渡）多（短路過渡）焊縫成型好差脫渣性好差（渣不松脆，膨脹系數(shù)差?。饪酌舾行孕〈蠛附訜焿m少多其他工藝性能如全位置焊接性，融化系數(shù)等差別不大機(jī)械性能對(duì)比:鈦鈣型（J422）（1） S、P、N控制較差，冷脆性、熱裂紋傾向大（2） 【O】高，氧化夾雜多，韌性低（3） 【H】高，抗冷裂能力差堿性低氫型（J507）雜質(zhì)S、P、N低【0】低，氧化夾雜少【H】低故低氫型焊條的塑性，韌性及抗裂性較酸性的鈦鈣型大大提高，但其焊接工藝性能較差，對(duì)于鐵銹，油污，水份等很敏感。7熔合比的表達(dá)式和影響因素？多層焊時(shí)，如果各層間的熔合比是固定的，試推導(dǎo)第n層金屬的成分(考研試題)在焊縫金屬中局部熔化的母材所占的比例稱為熔合比。。0=(Cw-Cd)/(Cb-Cd)Cw——焊縫金屬中合金元素的實(shí)際濃度Cb——該元素在母材中的質(zhì)量百分濃度Cd——熔敷金屬中該元素的質(zhì)量百分濃度。影響因素：焊接方法、焊接工藝參數(shù)、接頭尺寸形狀、坡口形狀、焊道數(shù)目及母材的熱物理性質(zhì)、焊接材料種類、焊條(焊絲)的傾角等。因?yàn)镃1=0Cb+(1-0)CdTOC\o"1-5"\h\z2C2=0C1+(1-0)Cd亡Cb+(1-6)Cd3C3=0c2+(1-0)Cd^'Cb+(1-')CdCn=；Cb+(1-；)Cdn n即第n層金屬的成分為Cn=BCb+(1-B)Cd8、 直流正接為何比直流反接時(shí)焊縫金屬熔氫量高？直流正接：工件接正極。直流反接：工件接負(fù)極。帶電質(zhì)點(diǎn)H+在電場(chǎng)作用下只溶于陰極處于陰極的熔滴不僅溫度高而且比比表面積大，其溶氫量大于熔池處于陰極時(shí)的溶氫量。9、 簡(jiǎn)述氮對(duì)低碳合金鋼焊縫金屬性能的影響？1、 N引起焊縫金屬時(shí)效脆化，使焊縫金屬強(qiáng)度提高，塑性、韌性降低，尤其是低溫韌性；2、 使焊縫金屬產(chǎn)生時(shí)效脆化。3、 促使焊縫產(chǎn)生氮?dú)饪祝?、 N有時(shí)是有益的，但必須有彌散強(qiáng)化元素存在并在正火條件下使用。試簡(jiǎn)述氫對(duì)結(jié)構(gòu)鋼焊接質(zhì)量的影響？氫脆；白點(diǎn)；氣孔；冷裂紋；組織變化。試簡(jiǎn)述氧對(duì)焊接質(zhì)量的影響？（1） 影響焊縫機(jī)械性能：塑性、韌性下降；引起熱能、冷脆，時(shí)效硬化；（2） 影響焊縫金屬的物理、化學(xué)性能。如降低導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、耐蝕性等；（3） 形成CO氣孔；（4） 造成飛濺，影響焊接過程的穩(wěn)定性；（5） 焊接過程中導(dǎo)致合金元素的氧化損失將惡化焊接性能；（6） 氧在特殊情況下是有益的，如為了改善電弧特性。降低焊縫金屬中的含氫量等。為什么堿性焊條對(duì)鐵銹和氧化皮的敏感性大？而堿性焊條焊縫含氫量比酸性焊條低？堿性焊條熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物較少，F(xiàn)eO的活度大，易向焊縫金屬擴(kuò)散，是焊縫增氧。因此在堿性焊條藥皮中一般不加入含F(xiàn)eO的物質(zhì)，并要求清除焊件表面的鐵銹和氧化皮，否則不僅會(huì)增加焊縫中的氧，還可能產(chǎn)生氣孔等缺陷，所以堿性焊條對(duì)鐵銹和氧化皮的敏感性大。堿性焊條焊縫含氧量比酸性焊條低，是因?yàn)閴A性焊條的藥皮氧化勢(shì)小的緣故。用某兩種焊條焊接，焊條中含硫量相同。為什么焊后渣為堿性的焊縫含硫量小于渣為酸性的焊縫含硫量？堿性渣中堿性氧化物的活度大，而堿性氧化物有利于脫硫：[FeS]+（CaO）=[CaS]+（FeO）[FeS]+（MnO）=[MnS]+（FeO）故渣為堿性的焊縫含硫量小于渣為酸性的焊縫含硫量。試以硅的沉淀脫氧為例，敘述提高脫氧效果的途徑？答：（1）硅的百分含量升高，氧化亞鐵的百分含量降低（2） B增加和減少渣中的二氧化硅，二氧化硅的百分含量降低，氧化亞鐵的百分含量降低（3） 溫度降低，反應(yīng)向右進(jìn)行，氧化亞鐵的百分含量降低為何酸性焊條宜用錳鐵脫氧？而堿性焊條宜用硅錳聯(lián)合脫氧？為什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值？增加錳在金屬中的含量，或減少M(fèi)nO的活度，都可以提高脫氧效果。酸性焊條宜用錳鐵脫氧：[Mn]+[FeO]=[Fe]+（MnO），在酸性渣中含SiO2和TiO2較多，脫氧產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為MnO-SiO2和MnO?TiO2復(fù)合物，減少了MnO的活度系數(shù)，提高了脫氧效果。堿性焊條宜用硅錳聯(lián)合脫氧：在堿性渣中MnO活度系數(shù)較大，不利于Mn的脫氧，而且堿度越大，脫氧效果越差。故堿性焊條不宜用錳鐵脫氧。[Si]+2[FeO]=2[Fe]+（SiO2）,SiO2與MnO生成復(fù)合物MnO-SiO2，使MnO活度系數(shù)降低。而MnO-SiO2密度小、熔點(diǎn)低，易易于上浮到渣中，故堿性焊條宜用硅錳聯(lián)合脫氧。W[Mn]/W[Si]過大，出現(xiàn)固態(tài)MnO；W[Mn]/W[Si]過小，出現(xiàn)固態(tài)SiO2；均會(huì)導(dǎo)致焊縫中夾雜物過多，只有W[Mn]/W[Si]合理時(shí)，才會(huì)生成低熔點(diǎn)的不飽和液態(tài)硅酸鹽，使焊縫中的含氧量降低。試簡(jiǎn)述用冶金方法脫硫的措施答：（1）用合金元素錳脫硫（2） 用渣中堿性氧化物脫硫（3） 增加熔渣的堿度

（4）渣中氟化鈣也有利于脫硫酸型焊條熔敷金屬為何氧含量較高？答：（1）酸型焊條采用錳脫氧不如堿性焊條錳硅聯(lián)合脫氧效果好（2） 酸型焊條堿度B小，有利于滲硅反應(yīng)的進(jìn)行，使焊縫含氧較高（3） 酸型焊條為了控氫的目的，導(dǎo)致焊縫含氧18,手工電弧焊接厚12mm的MnMoNbB鋼，焊接線能量E=2kj/cm,預(yù)熱溫度為50度，求t8/5?附A=0.29J/(cms°C)CP=6.7J/(cms°C)5crJ1 1 _ _5cr^2cp(500-T0+800-T0)=.Cm5=1.2cm〉0.755cr-0.55cm,E（ 1 1a=nQQo2kX（5WT；800-T；）=爵88從傳熱學(xué)角度說明臨界板厚5cr的概念？某16Mn鋼焊件，采用手工電弧焊，能量E=15KJ/cm求5cr?由傳熱學(xué)理論知道：在線能量一定的情況下，板厚增加冷卻速度Wc增大，冷卻時(shí)間t8/5變短，當(dāng)板厚增加到一定程度時(shí)，則Wc和t8/5不再變化，此時(shí)板厚即為臨界板厚5cr05cr1500-T5cr1500-T01800-T0)=1.95cm試簡(jiǎn)述接頭偏析的種類和產(chǎn)生原因？答：顯微偏析：由于結(jié)晶有先后所產(chǎn)生的微觀區(qū)域化學(xué)成分的不均勻性。區(qū)域偏析：由于結(jié)晶有先后所產(chǎn)生的宏觀區(qū)域化學(xué)成分的不均勻性，一般在焊接熔池的最后凝固部位由于雜質(zhì)濃度升高產(chǎn)生區(qū)域偏析。層狀偏析：由于結(jié)晶過程周期性變化而引起的化學(xué)成分分布不均勻所造成。熔合線偏析:焊接過程中由于焊接熱作用使熔合線附近產(chǎn)生碳和合金元素濃度明顯變化的現(xiàn)象，形成熔合線偏析。簡(jiǎn)述焊接熔池的凝固特點(diǎn)？答：1，熔池體積小，加熱溫度高，冷卻速度快；2,熱源移動(dòng)結(jié)晶過程連續(xù)進(jìn)行并隨熔池前進(jìn)；,3,液態(tài)金屬中不同部位其溫度不均勻性巨大，中心過熱；,4，原始成分不均勻，因熔池存在時(shí)間短而來不及均勻化。22焊接熱循環(huán)與熱處理相比有何特點(diǎn)？試用這些特點(diǎn)分別比較45鋼和40Cr在熱處理?xiàng)l件下近縫區(qū)的淬透性大小？焊接熱循環(huán)特點(diǎn):①加熱溫度高 ②加熱速度快③高溫停留時(shí)間短④自然冷卻⑤局部加熱淬透性比較：45鋼------焊接條件下近縫區(qū)的淬透性大于熱處理的淬透性，40總------相反45鋼由于不含碳化物形成元素，焊接條件下近縫區(qū)峰值溫度高，使奧氏體晶粒粗化，增大奧氏體穩(wěn)定性，故淬透性和熱處理相比反而大。40Cr在焊接快速加熱條件下，高溫停留時(shí)間短，碳化物形成元素不能充分溶解到奧氏體中，奧氏體的穩(wěn)定化程度不如熱處理?xiàng)l件，故淬透性小。23簡(jiǎn)要說明不易淬火鋼和易淬火鋼粗晶區(qū)的組織特點(diǎn)和對(duì)性能的影響？答：不易淬火鋼：組織特點(diǎn)：晶粒粗大，易出現(xiàn)魏氏組織性能：塑性，韌性低，易產(chǎn)生脆化和裂紋易淬火鋼：組織特點(diǎn)：粗大的馬氏體性能：該區(qū)脆硬，易產(chǎn)生延遲裂紋24.試分析鋼種淬硬傾向的影響因素？用什么指標(biāo)來衡量高強(qiáng)鋼的淬硬傾向比較合理？（1） 化學(xué)成分：碳當(dāng)量升高，淬硬傾向升高（2） 冷卻條件：t8/5降低，淬硬傾向升高用HAZ的最高硬度Hmax來評(píng)定鋼的淬硬傾向比較合理，因?yàn)樗C合反映了化學(xué)成分和冷卻條件的影響。25試簡(jiǎn)述焊接HAZ區(qū)韌化的途徑有哪些？（1） 控制組織：在組織上能獲得低碳馬氏體、下貝氏體和針狀鐵素體等韌性較好的組織。（2） 合理制定焊接工藝，正確地選擇焊接線能量和預(yù)熱，后熱溫度，既不致過熱脆化，又不致淬硬脆化。（3） 采用焊接后熱處理來接頭的韌性。（4） 研制發(fā)展新的鋼種，進(jìn)一步細(xì)化品粒，降低鋼中的雜質(zhì)S、P、O、N等的含量，使鋼材的韌性大為提高，也提高了焊接HAZ的韌性。26、 試分析不易淬火鋼熱影響區(qū)中正火區(qū)的組織特點(diǎn)？該區(qū)的母材金屬被加熱到Tg—AC3溫度范圍，鐵素體和珠光體將發(fā)生重結(jié)晶，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，形成的奧氏體晶粒尺寸小于原鐵素體和珠光體，然后在空氣中冷卻就會(huì)得到均勻而細(xì)小的珠光體和鐵素體，相當(dāng)于熱處理時(shí)的正火組織，故亦稱正火區(qū)。27、 試分析不易淬火鋼熱影響區(qū)中不完全重結(jié)晶區(qū)的組織特點(diǎn)？焊接時(shí)處于AC1—AC3之間范圍內(nèi)的熱影響區(qū)屬于不完全重結(jié)晶區(qū)。因?yàn)樘幱贏C1—AC3范圍內(nèi)只有一部分組織發(fā)生了相變重結(jié)晶過程，成為晶粒細(xì)小的鐵素體和珠光體，而另一部分是始終未能溶入奧氏體的剩余鐵素體，由于未經(jīng)重結(jié)晶仍保留粗大晶粒。所以，此區(qū)特點(diǎn)是晶粒大小不一，組織不均勻。試分析易淬火鋼熱影響區(qū)中完全淬火區(qū)的組織特點(diǎn)？焊接時(shí)熱影響區(qū)處于AC3以上的區(qū)域，與不易淬火鋼的過熱區(qū)和正火區(qū)相對(duì)應(yīng)，鐵素體和珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，由于這類鋼的淬硬傾向較大，焊后冷卻時(shí)很易得到淬火組織（馬氏體），故稱淬火區(qū)。在緊靠焊縫相當(dāng)于低碳鋼的過熱區(qū)的部位，由于晶粒嚴(yán)重粗化，故得到粗大的馬氏體，而相當(dāng)于正火區(qū)的部位則得到細(xì)小的馬氏體。試分析易淬火鋼熱影響區(qū)中不完全淬火區(qū)的組織特點(diǎn)？母材被加熱到AC1-AC3溫度之間的熱影響區(qū)，在快速加熱條件下，奧氏體化不完全。鐵素體很少溶入奧氏體，而珠光體、貝氏體、索氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在隨后快冷時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，原鐵素體保持不變，并有不同程度的長(zhǎng)大，最后形成馬氏體+鐵素體的混合組織，故稱不完全淬火區(qū)。低合金高強(qiáng)鋼HAZ最常見缺陷之一為脆化，試問：脆化種類？M-A脆化特點(diǎn)？熱應(yīng)變時(shí)效脆化一般易在焊接接頭的哪些部位產(chǎn)生？1.脆化種類：粗晶脆化，組織脆化（M-A脆化、析出脆化、遺傳脆化），熱應(yīng)變時(shí)效脆化，石墨脆化等。M-A脆化特點(diǎn)：M-A脆化與鋼種合金化程度有關(guān)M-A脆化只有在中等冷速下產(chǎn)生。冷速越快，殘余A全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺頜；冷卻過慢，殘余A分解為F+Fe3C.M-A組元中的攣晶M脆性大，顯微裂紋易在M-A組元邊界擴(kuò)展。熱應(yīng)變時(shí)效脆化產(chǎn)生的部位：?jiǎn)蔚篮笗r(shí)易在Ar1以下的亞熱影響區(qū)出現(xiàn)；多道焊時(shí)易在熔合區(qū)出現(xiàn)。試分析如何控制低合金高強(qiáng)度剛焊接HAZ的韌性？控制組織：在組織上能獲得低碳馬氏體、下貝氏體和針狀鐵素體等韌性較好的組織。合理制定焊接工藝，正確地選擇焊接線能量和預(yù)熱、后熱溫度，既不致過熱脆化，又不致淬硬脆化。采用焊后熱處理來改善接頭的韌性。研制反戰(zhàn)新的鋼種，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，降低鋼中的雜質(zhì)S、P、O、N等的含量，使鋼材的韌性大為提高，也提高了焊接HAZ的韌性。在低碳低合金鋼中的析出型氣孔有哪幾種？產(chǎn)生的原因是什么？低碳低合金鋼焊縫中存在的析出型氣孔主要有氧氣空和氮?dú)饪變煞N。析出型氣孔的原因：主要是高溫時(shí)熔池金屬中溶解了較多的氣體，凝固時(shí)由于氣體的溶解度下降，氣體處于飽和來不及逸出，而引起的氣孔。簡(jiǎn)述CO氣體的產(chǎn)生原因？鋼焊接時(shí)，鋼中的氧或氧化物與碳反應(yīng)后能生成大量CO；[C]+[O]=CO (1) [FeO]+[C]=CO+[Fe] (2)如果這些反應(yīng)發(fā)生在高溫液態(tài)金屬中,則由于CO完全不能溶于鋼液，將以氣泡的形式從熔池金屬中高速上浮逸出,不易形成氣孔，但當(dāng)熔池冷卻凝固時(shí),由于：由于鐵碳合金溶質(zhì)濃度在固液界面的偏析，造成在結(jié)晶前沿和枝晶間氧化鐵和碳濃度的局部增高，有利于反應(yīng)(2)的進(jìn)行。因?yàn)橐后w金屬正處于凝固結(jié)晶后期，熔池金屬的粘度迅速增大，導(dǎo)致V上浮I；反應(yīng)(2)為吸熱反應(yīng),亦加快了凝固過程，使Rfo故生成的CO氣泡很難浮出，成為殘留在焊縫中的CO氣孔。有一種堿性焊條(J507)，在出廠檢驗(yàn)時(shí)，焊縫中沒有氣孔，但在產(chǎn)品施工焊接時(shí)，發(fā)現(xiàn)焊縫中有大量氣孔，分析可能那些原因?qū)е職饪?？焊件清理不充分，存在鐵銹，氧化鐵皮，油污和水分等雜質(zhì)。焊條受潮或烘干不足，烘干后放置時(shí)間過長(zhǎng)等。焊接規(guī)范不當(dāng)，如電壓過高，焊速過快，電弧不穩(wěn)等。電流極性不合理，直流正接較反接是氣孔傾向大?？佳羞x做題某廠制造壓力容器，鋼材為14MnMoVN鋼，壁厚15mm采用手工焊焊接線能量E=10KJ/cm，根據(jù)理論公式計(jì)算t8/5o計(jì)算碳當(dāng)量及HAZ的最大硬度Hmaxo如何把Hmax降至300HV以下？試簡(jiǎn)述在什么條件下，氫致裂紋也會(huì)在焊縫中產(chǎn)生？焊縫合金成分復(fù)雜的超高強(qiáng)度鋼和異種鋼焊接時(shí)，熱影響區(qū)的轉(zhuǎn)變先于焊縫，因而氫就相反地從HAZ向焊縫擴(kuò)散，如果焊縫出現(xiàn)淬硬組織，此時(shí)，氫致裂紋就會(huì)在焊縫中產(chǎn)生。36、 后熱的作用？后熱和焊后熱處理有何不同？后熱的作用：（1） 減少殘余應(yīng)力；（2） 改善組織，降低淬透性；（3） 消除擴(kuò)散氫，但對(duì)奧氏體焊縫效果不大；（4） 適當(dāng)降低預(yù)熱溫度或代替某些結(jié)構(gòu)所需的中間熱處理。后熱和焊后熱處理不同：延遲裂紋有延遲期（潛伏期），在