氣體的來(lái)源與產(chǎn)生

氣體的來(lái)源與產(chǎn)生1第1頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣體的來(lái)源與產(chǎn)生一、焊接區(qū)內(nèi)的氣體來(lái)源二、鑄造過(guò)程中的氣體來(lái)源第2頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、焊接區(qū)內(nèi)的氣體來(lái)源N2、H2、O2CO2

和H2O焊接區(qū)的氣體焊條藥皮、焊劑、焊芯的造氣劑高價(jià)氧化物及有機(jī)物的分解氣體母材坡口的油污、油漆、鐵銹、水分空氣中的氣體、水分保護(hù)氣體及其雜質(zhì)氣體直接進(jìn)入間接分解第3頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．有機(jī)物的分解和燃燒2．碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解3．材料的蒸發(fā)4、氣體的分解第4頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1．有機(jī)物的分解和燃燒焊條藥皮中的淀粉、纖維素、糊精等有機(jī)物（造氣、粘接、增塑劑）熱氧化分解反應(yīng)220~250℃以上發(fā)生，

800℃左右完全分解CO2、CO、H2、烴和水氣如纖維素的熱氧化分解反應(yīng)：（C6H10O5）m＋7/2mO2（氣）＝6mCO2（氣）＋5mH2（氣）酸性焊條藥皮中有機(jī)物的含量較高。第5頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解

碳酸鹽（CaCO3、MgCO3及BaCO3等）的分解

CaCO3=CaO+CO2↑MgCO3=MgO+CO2↑（545℃～910℃）（325℃～650℃）堿性焊條藥皮中碳酸鹽的含量較高。高價(jià)氧化物（Fe2O3

和MnO2）的分解（在某些酸性焊條藥皮中含量較高）

6Fe2O3=4Fe3O4+O22Fe3O4=6FeO+O24MnO2=2Mn2O3+O26Mn2O3=4Mn3O4+O2第6頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表7-2碳鋼焊條電弧焊焊接區(qū)室溫時(shí)的氣相成分低氫型焊條焊接時(shí)，氣相中H2和H2O的含量很少，故稱“低氫型”；酸性焊條焊接時(shí)氫含量均較高，其中纖維素型焊條的最大。藥皮類型氣相成分（體積分?jǐn)?shù)）/%備注COCO2H2H2O高鈦型（J421）46.75.334.513.5焊條在110℃烘干2h鈦鈣型（J422）50.75.937.55.7鈦鐵礦型（J423）48.14.836.610.5氧化鐵型（J424）55.67.324.013.1纖維素型（J425）42.32.941.212.6低氫型（J427）79.816.91.81.5第7頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．材料的蒸發(fā)

焊接過(guò)程中，除了焊接材料和母材表面的水分發(fā)生蒸發(fā)外，金屬元素和熔渣的各種成分在電弧高溫作用下也會(huì)發(fā)生蒸發(fā)，形成相當(dāng)多的蒸氣。金屬材料中Zn、Mg、Pb、Mn

氟化物中AlF3、KF、LiF、NaF

后果：合金元素的損失；產(chǎn)生焊接缺陷；增加焊接煙塵，污染環(huán)境，影響焊工身體健康。極易蒸發(fā)第8頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一編號(hào)反應(yīng)式

/kJ.mol編號(hào)反應(yīng)式

/kJ.mol1F2＝F＋F－2706CO2＝CO＋1/2O2－282.82H2＝H＋H－433.97H2O＝H2＋1/2O2－483.23H2＝H＋H+＋e－17458H2O＝OH＋1/2H2－532.84O2＝O＋O－489.99H2O＝H2＋O－977.35N2＝N＋N－711.410H2O＝2H＋O－1808.34、氣體的分解簡(jiǎn)單氣體（指N2、H2、O2、F2等雙原子氣體）的分解；復(fù)雜氣體（指CO2和H2O等）的分解，分解產(chǎn)物在高溫下還可進(jìn)一步分解和電離。第9頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分解度α溫度T/KCO2分解時(shí)氣相的平衡成分與溫度的關(guān)系氣相體積分?jǐn)?shù)Φ/%溫度T/K

雙原子氣體分解度α與溫度的關(guān)系（P0＝0.1MPa）第10頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖7-3H2O分解形成的氣相成分與溫度的關(guān)系（P0＝0.1MPa）溫度T/×103K氣相體積分?jǐn)?shù)Φ/%第11頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、鑄造過(guò)程中的氣體來(lái)源1．氣體的來(lái)源

鑄造時(shí)的氣體主要來(lái)源于熔煉過(guò)程、澆注過(guò)程和鑄型。熔煉過(guò)程氣體主要來(lái)自各種爐料、爐氣、爐襯、工具、熔劑及周?chē)鷼夥罩械乃?、氮、氧、氫、CO2、CO、SO2和有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏?。澆注過(guò)程澆包未烘干，鑄型澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，鑄型透氣性差，澆注速度控制不當(dāng)，型腔內(nèi)的氣體不能及時(shí)排除等，都會(huì)使氣體進(jìn)入液態(tài)金屬。鑄型

來(lái)自鑄型中的氣體主要是型砂中的水分。即使烘干的鑄型在澆注前也會(huì)吸收水分，并且粘土在液態(tài)金屬的熱作用下其結(jié)晶水還會(huì)分解。此外，有機(jī)物（粘結(jié)劑等）的燃燒也會(huì)產(chǎn)生大量氣體。第12頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一高溫下合金元素與鑄型水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生氫氣：造型材料中的碳及有機(jī)物燃燒，產(chǎn)生CO和CO2氣體：砂型組分分解：樹(shù)脂砂中的尿素、烏洛托品[(CH2)6N4]等在高溫下，首先分解生成NH3，然后繼續(xù)分解：還有烷烴的分解：第13頁(yè)，共14頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣相平衡與鑄型內(nèi)氣體的成分1）經(jīng)氧化-分解反應(yīng)后，在鑄型與液態(tài)合金液界面處的氣體主要有H2O、H2、CO、CO2等，在一定溫度下，它們之間可以達(dá)到平衡。2）鑄型內(nèi)氣體的成分隨造型材料、溫度、澆注后的時(shí)間而變化。一般鑄型內(nèi)氣體的成分為H2、CO、CO2、O2

，在含氮