【正文】 大） （ 3）冶金方法脫氧 焊條或焊絲中加入合金元素 ? 氧化合金元素 ? 保護(hù)被焊金屬和脫氧 焊接人 免費(fèi)下載 五、焊接接頭中氣體的控制 氫的控制 （ 1）控制來源 藥皮少用有機(jī)物 烘干、防潮 去油污 （ 2）冶金處理 ：通過化學(xué)冶金反應(yīng)，生成穩(wěn)定且不溶于金屬的氫化物（ HF、 OH），降低氣相中的 H分壓，降低溶解量。 ① 藥皮中加 CaF2 CaF2+H?CaO+HF CaF2+H2O?CaO+HF 焊接人 免費(fèi)下載 ② CaF2和 SiO2共存 CaF2+SiO2 ?CaSiO3+SiF4 SiF4+H ?SiF+HF SiF4+H2O ?SiO2+HF ③ 增加熔池 O含量或氣相氧化性 氧奪取氫， [H]+[O] ?OH (穩(wěn)定 ) 氧必須控制好，否則焊縫增氧 ④藥皮、藥芯中加入微量稀土元素 降低 H溶解度，降低擴(kuò)散 H含量 （ 3）焊后脫氫處理 熱處理，使 H擴(kuò)散逸出 焊接人 免費(fèi)下載 氮的控制 （ 1）控制來源 ，即加強(qiáng)保護(hù)作用 （主要方法，因 N主要來源于空氣） （ 2）加入合金元素 ①碳：氧化 ?CO、 CO2，沸騰，逸出，同時(shí) CO、 CO2起保護(hù)作用 ②加入生成穩(wěn)定氮化物的元素， 并通過熔渣排出 。 （可能導(dǎo)致時(shí)效脆化，降低塑性） 焊接人 免費(fèi)下載 氧的控制 （ 1）控制來源 除掉工件焊絲表面氧化物、鐵銹等 （ 2）冶金脫氧 ①先期脫氧 ②沉淀脫氧 ③沖洗脫氧 ④擴(kuò)散脫氧 另：均還可通過焊接工藝參數(shù)的調(diào)整來控制，但都有較大局限性 焊接人 免費(fèi)下載 第二節(jié) 焊接材料與焊接熔渣 一、焊接材料 焊接時(shí)所消耗的材料統(tǒng)稱為焊接材料。 焊接材料類型 焊條 焊劑 焊絲 保護(hù)氣體 通用焊條 專用焊條 熔煉焊劑 非熔煉焊劑 實(shí)心焊絲 藥芯焊絲 焊接材料 焊接人 免費(fèi)下載 焊接材料的組成與特點(diǎn) （鋼材焊接） （ 1）焊條 焊芯： 熔化后成為焊縫填充金屬，對(duì)焊接質(zhì)量有直接影響 C應(yīng)該少（ ？ ） Si含量控制 藥皮： 焊芯表面涂料層（粉料 +粘結(jié)劑），由碳酸鹽、硅酸鹽、鈦酸鹽及金屬合金組成 ① 礦石、 ② 金屬或合金、 ③ 化工制品水玻璃等、 ④ 有機(jī)物 作用： ①保護(hù)作用：產(chǎn)生氣體，隔絕空氣；熔渣也起保護(hù)作用 ②化學(xué)冶金作用：參與化學(xué)冶金反應(yīng)，除有害物質(zhì)，保護(hù)和添加有益元素 ③使工藝性能良好：脫渣性能好、成型性能好 焊接人 免費(fèi)下載 （２）焊劑 焊接時(shí)能熔化形成熔渣和氣體，對(duì)金屬起保護(hù)作用和冶金處理的一種顆粒狀物質(zhì)。其作用與焊條藥皮一致 ①藥皮?；幚恚Y(jié)處理、未熔化） ?非熔煉型焊劑 ②藥粉熔化、?；笫褂??熔煉型焊劑 （３）焊絲： 作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電的金屬絲 實(shí)芯焊絲 藥芯焊絲 （４）保護(hù)氣體 單一： CO Ar、 He。 混合： Ar+CO2 分類： 低氫型：不含有機(jī)物，含ＣａＦ２ 非低氫型：不含ＣａＦ２ 焊接人 免費(fèi)下載 焊接材料的作用 (1)作為填充金屬 (2)保護(hù)作用 ①保護(hù)氣體 (Ar)，隔絕空氣 ②形成熔渣，覆蓋表面，隔絕空氣 ③焊劑中造氣劑，產(chǎn)生保護(hù)氣體 (3)參與化學(xué)冶金 ①有害元素 (H、 O、 N)?，有益元素?zé)龘p ? ②滲 Si、滲 Mn等 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊接熔渣 焊條藥皮、焊劑或焊絲藥芯熔化后，經(jīng)一系列化學(xué)變化而形成覆蓋于熔池金屬表面的非金屬融融物質(zhì) ?焊接熔渣 起保護(hù)作用，參與化學(xué)冶金反應(yīng) 對(duì)焊縫金屬成分與性能有很大影響 組成 （１）鹽類溶渣： CaF2NaF、 KClNaClNa2AlF （２）鹽－氧化物型： CaF2CaOAl2O3 （３）氧化物型： CaOSiO2TiO MnOSiO2 焊接熔渣的化學(xué)性質(zhì)：堿度 B2 焊接人 免費(fèi)下載 焊接溶渣化學(xué)性質(zhì)對(duì)化學(xué)冶金反應(yīng)的影響 (1)影響其中氧化還原反應(yīng) ①脫氧 Si脫氧 [FeO]+[Si]?(SiO2)+[Fe] Mn脫氧 [FeO]+[Mn]?(MnO)+[Fe] ② 滲 Si、滲 Mn等：焊芯或焊絲中不含 Si、 Mn或含量較少，而焊縫中卻出現(xiàn)增 Si、 Mn現(xiàn)象。 (SiO2)+[Fe] ? [FeO]+[Si] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Si (MnO)+[Fe] ? [FeO]+[Mn] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Mn (2)影響 FeO分配 若熔渣 B2?， FeO易于集中于熔渣中 若熔渣 B2?， FeO易向金屬中分配 焊接人 免費(fèi)下載 (4)影響控 [H]作用 CaF2+SiO2 ?CaSiO3+SiF4 (1) SiF4+H ?SiF+HF (2) SiF4+H2O ?SiO2+HF (3) 若熔渣 B2?，反應(yīng) (1)有利于向右進(jìn)行，有利于 控 [H]反應(yīng) (3)影響 S分配 除 S反應(yīng)生成物 FeS呈酸性 若熔渣 B2? ? S 易向熔渣中分配 焊接人 免費(fèi)下載 第三節(jié) 焊接化學(xué)冶金反應(yīng) 一、焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) “氣體 熔渣 熔融金屬”之間產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng) 焊接冶金分區(qū)、連續(xù)進(jìn)行 藥皮焊條焊接冶金反應(yīng)分為三區(qū)：藥皮反應(yīng)區(qū)，熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 熔化極氣體保護(hù)焊：熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 分開，而又連續(xù) 超高溫特征，有利于冶金反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行 焊接冶金反應(yīng)的界面大，可促使冶金反應(yīng)充分進(jìn)行 焊接反應(yīng)過程短，不利于達(dá)到平衡狀態(tài) 熔池中對(duì)流和攪拌現(xiàn)象，有利于熔池成分均勻化和冶金反應(yīng)進(jìn)行 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊接冶金反應(yīng)過程 藥皮反應(yīng)區(qū) （為熔滴階段及熔池階段提供反應(yīng)產(chǎn)物） (1)除水反應(yīng) (2)有機(jī)物分解 (3)礦物分解：生成 O CO2，起保護(hù)作用，同時(shí)氧化錳鐵等 (4)鐵合金氧化 生成的 O H2O、 CO2均有氧化性 當(dāng)溫度高于一定溫度時(shí)（ 600186。C ），藥皮中鐵合金發(fā)生明顯氧化，導(dǎo)致氣相的氧化性下降，降低藥皮成渣后對(duì)金屬的氧化。 先期脫氧 熔滴反應(yīng)區(qū) 熔滴形成、長大、過渡到熔池； 冶金反應(yīng)最激烈部位，平均溫度 1800~2400186。C 特點(diǎn)：高溫、比表面積大、存在時(shí)間短、變化形狀、熔渣進(jìn)入熔滴內(nèi)部反應(yīng)加快 焊接人 免費(fèi)下載 (1)氣體高度分解 (2)H N2激烈溶解 (3)激烈的增氧反應(yīng) 途徑： (4)強(qiáng)烈的滲合金和吸收雜質(zhì) (5)低沸點(diǎn)元素的嚴(yán)重蒸發(fā) （合金元素?zé)龘p、污染環(huán)境） (6)除 H反應(yīng)（是熔滴階段的重要反應(yīng)） ①氧化性氣氛 H?OH ② CaF2 H?HF 氣氛中 CO H2O及 O2直接氧化 熔渣中 (FeO)向金屬熔滴中分配增氧 熔渣中 (MnO)、 (SiO)的置換增氧 焊接人 免費(fèi)下載 熔池反應(yīng)區(qū) (1)脫氧反應(yīng)問題 熔池中 O存在狀態(tài)： [O]、 [FeO]、不溶性氧化物 SiO MnO ① 擴(kuò)散脫氧 利用熔渣的化學(xué)性質(zhì)，使 [FeO]擴(kuò)散進(jìn)入熔渣 但局限性大，因?yàn)槟屉A段，熔池的粘度增加 而 不溶性氧化物 SiO MnO直接進(jìn)入熔渣 ②沉淀脫氧 （有決定意義的脫氧方式） 將熔池中 [FeO]或 [O]轉(zhuǎn)化為不溶于金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉(zhuǎn)入熔渣中 [Me]+[O]?Me mOn 不能采用 C脫氧， ？ 焊接人 免費(fèi)下載 沉淀脫氧實(shí)現(xiàn)條件： ① 加入元素對(duì)氧親和力大 ② 脫氧產(chǎn)物不溶于金屬，而成為獨(dú)立液相轉(zhuǎn)入熔渣 ③ 熔渣化學(xué)性質(zhì)與脫氧產(chǎn)物相反，以利于吸收脫氧產(chǎn)物 (2)沖洗脫氧 熔渣流動(dòng) ? 液態(tài)金屬流動(dòng)。熔渣對(duì)液態(tài)金屬產(chǎn)生沖洗作用，使液 態(tài) 金屬中的氧化物易于吸收到熔渣中。 （局限性大） (3)SiMn聯(lián)合脫氧 [Mn]/[Si]=3~6時(shí)，脫氧產(chǎn)物（不飽和液態(tài)硅酸鹽）密度小，易于浮出轉(zhuǎn)入熔渣 受化學(xué)性質(zhì)的限制 焊接人 免費(fèi)下載 ① 酸性 焊條：通常以錳鐵脫氧 Mn由于先期脫氧和 Mn蒸發(fā)損失，很難保證足量 Mn進(jìn)入熔池而實(shí)現(xiàn) SiMn聯(lián)合脫氧。 ② 堿性 焊條：存在 Al、 Ti、 Si Al、 Ti與氧的親和力 ? Mn與氧的親和力 保護(hù) Mn，可實(shí)現(xiàn) SiMn聯(lián)合脫氧 (4)氣體逸出問題 調(diào)整冷卻速度或熔池在液態(tài)存在時(shí)間 焊接人 免費(fèi)下載 三、焊縫金屬成分的控制 使有害雜質(zhì)侵入少，有益成分損失小 雜質(zhì)的控制 (1)工藝限制來源和加強(qiáng)排除 氣體保護(hù)、清除水分、油污、氧化膜等 脫氫 (2)冶金措施 脫氧、脫氫 脫硫 冶金方法脫氮效果不理想 合金元素的燒損 采用過渡系數(shù)反映合金成分的收得率 過渡系數(shù) ? = [x] d / [x] E 其中 [x] d為元素 x在熔覆金屬中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) [x] E為元素 x在焊接材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 焊接人 免費(fèi)下載 ①一般過渡系數(shù) ?1 ② 不同合金元素的過渡系數(shù)與氧親和力大小直接有關(guān) （親和力大，過度系數(shù)?。? ③不同焊接方法導(dǎo)致過渡系數(shù)差異 具體條件進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定合金過渡系數(shù)，從而進(jìn)行焊縫成分計(jì)算 焊接人 免費(fèi)下載 第三章 熔化焊接頭組織與性能 焊接接頭具有與母材不同的特點(diǎn) ①兩種以上金屬在高溫下混合且伴隨各種化學(xué)冶金反應(yīng)，使焊縫金屬和母材成分、組織、性能發(fā)生很大變化 ②熱影響區(qū)發(fā)生組織變化 ③化學(xué)冶金不均勻，造成接頭成分不均勻，存在偏析與性能差異 ④焊接熱效應(yīng)不均勻，造成組織梯度 焊接人 免費(fèi)下載 一、焊縫金屬的結(jié)晶 結(jié)晶特點(diǎn) （與鑄造結(jié)晶相似，但有自己特點(diǎn)） (1)加熱溫度高，冷卻速度快 (2)熱源移動(dòng)，結(jié)晶連續(xù)進(jìn)行且隨熔池前進(jìn) (3)熔池中溫度不均勻性大，中心過熱 (4)熔池原始成分不均勻 (存在時(shí)間短，來不及均勻 ) 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬凝固過程 非均勻形核，依靠現(xiàn)成表面：①懸浮質(zhì)點(diǎn)（一般作用不大），②熔合區(qū)加熱到半熔化狀態(tài)基體金屬的晶粒表面 開始結(jié)晶時(shí)，從靠近熔合線處的母材晶粒上 聯(lián)生長大 焊接人 免費(fèi)下載 優(yōu)先生長的方向與散熱最快的方向一致時(shí)，有利于生長，形成粗大的柱狀晶。不一致時(shí)，停止長大 熱源移動(dòng)，最大溫度梯度方向不斷改變，有利生長不斷改