【正文】 、核電站鍋爐汽包和精度要求高的齒輪等的焊接。 五、高能密度焊 電子束焊 焊接熱源功率密度（單位時(shí)間、單位面積上的能量）高， ?105 W/cm2 電子束焊、激光焊、等離子弧焊 特點(diǎn)： ① 能實(shí)現(xiàn)深熔焊接 ② 一般不使用填充材料 焊接人 免費(fèi)下載 (2)電子束焊的特點(diǎn)及應(yīng)用 ① 焊縫純度高：真空，保護(hù)效果好，避免氮化、氧化等，焊縫質(zhì)量高。 ? He：電弧燃燒溫度高 ， 焊速較快 ， 但飛濺大 ， 成本高 。 ? 難以焊接 Al、 Ti等氧化性極強(qiáng)金屬及合金。 ? 勞動(dòng)條件好。應(yīng)力松弛導(dǎo)致的變形集中于晶界。 ③應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力及外拘束應(yīng)力） 焊接不均勻加熱和冷卻后產(chǎn)生殘余應(yīng)力；相變過(guò)程產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；相變過(guò)程中比熱和各向異性產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 很難消除，只能采用熔點(diǎn)低于晶間液膜的焊縫金屬，滲入過(guò)熱區(qū)的液化裂紋中起愈合作用 焊接人 免費(fèi)下載 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬中存在很多高密度的位錯(cuò)，在高溫和應(yīng)力的共同作用下，位錯(cuò)極易運(yùn)動(dòng)，在不同平面上運(yùn)動(dòng)的刃型位錯(cuò)遇到障礙時(shí)可能發(fā)生攀移，由原來(lái)的水平組合變成后來(lái)的垂直組合，即形成“位錯(cuò)壁”就是多邊化現(xiàn)象。 a: 但易熔物質(zhì)增加，增加了晶間的液相，促進(jìn)液相在晶間流動(dòng)和相互補(bǔ)充，引起填補(bǔ)和愈合作用。共晶點(diǎn)、裂紋傾向最小。 HAZ液化裂紋 結(jié)晶裂紋 多邊化裂紋 焊接人 免費(fèi)下載 二、結(jié)晶裂紋 產(chǎn)生機(jī)理 1）產(chǎn)生部位 ：結(jié)晶裂紋大部分都沿焊縫樹(shù)枝狀結(jié)晶的交界處發(fā)生和發(fā)展的，常見(jiàn)沿焊縫中心長(zhǎng)度方向開(kāi)裂即縱向裂紋，有時(shí)焊縫內(nèi)部?jī)蓚€(gè)樹(shù)枝狀晶體之間。 ①凝固速度： 凝固速度 大，不利于浮出，易產(chǎn)生氣孔 ②液態(tài)金屬粘度：粘度大，氣泡上浮阻力大， 易產(chǎn)生氣孔 ③液態(tài)金屬密度：密度小，氣泡上浮速度小， 易產(chǎn)生氣孔 ④氣泡尺寸：氣泡尺寸越大，越有利于浮出 原始?xì)怏w不足以使氣泡尺寸增大，產(chǎn)生氣孔可能性大 原始?xì)怏w數(shù)量很多 ? 氣泡半徑大 ? 完全浮出 ? 不產(chǎn)生氣孔 焊接人 免費(fèi)下載 二、氣孔類(lèi)型及其成因 分類(lèi) 根據(jù)形態(tài)：球狀氣孔、條蟲(chóng)狀氣孔 根據(jù)分布：孤立狀氣孔、均布狀氣孔 根據(jù)來(lái)源：析出型氣孔、反應(yīng)型氣孔 析出型氣孔 熔池金屬凝固時(shí)氣體的溶解度突然降低所產(chǎn)生 平衡凝固時(shí)： H在 Al 中 H在 Fe中 25ml/100g降至 8ml/100g 鋁比鋼鐵更容易產(chǎn)生氫氣孔。 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊縫金屬性能的控制 強(qiáng)度和韌性是影響接頭使用可靠性的最重要因素。 焊接人 免費(fèi)下載 (2)微觀偏析 晶界、晶內(nèi)的亞晶和樹(shù)枝晶之間存在不同程度的顯微偏析。 ③ 弧坑偏析：收弧處熔池未填滿，凝固時(shí)大量雜質(zhì)無(wú)法排出及成份擴(kuò)散不均勻而造成的偏析。 隨著成分過(guò)冷的進(jìn)一步加大，樹(shù)枝晶生長(zhǎng)的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時(shí)，成分過(guò)冷度最大，有可能形成等軸樹(shù)枝晶區(qū)。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。 (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(kāi)，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(guò)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(guò)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。 （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(lái)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(guò)焊接工藝參數(shù)的調(diào)整來(lái)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(chēng)為焊接材料。 包括： a、接合性能：焊接時(shí)形成缺陷的敏感性－工藝焊接性 b、使用性能：形成的焊接接頭滿足使用要求的程度－使用焊接性 焊接性好壞不是絕對(duì)概念 （１）焊接性能優(yōu)良：簡(jiǎn)單焊接工藝條件下，接合性能和使用性能均能滿足要求 （１）焊接性能較差：必須采用復(fù)雜焊接工藝才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)焊接 焊接人 免費(fèi)下載 母材滿足使用性能，但焊后性能不一定能滿足 ？ （１）焊縫成分和母材有很大區(qū)別 （２）即使焊縫主要成分和母材相同，也不能保證與母材組織和性能相同 （３）焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生多種缺陷（氣孔裂紋等） （４）熱影響區(qū)（母材）經(jīng)歷了一次或多次加熱冷卻循環(huán) （５）熔合區(qū)，存在物理化學(xué)不均勻性 焊接人 免費(fèi)下載 第二章 熔化焊化學(xué)冶金 焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)在高溫作用下，進(jìn)行復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程，包括諸多化學(xué)變化，以及物質(zhì)在作用下之間的遷移和重新分配過(guò)程。 （１）熔池存在時(shí)間短，幾秒至幾十秒之后凝固，其中冶金反應(yīng)時(shí)間很短（不利于焊接冶金反應(yīng)的充分進(jìn)行）。 焊接人 免費(fèi)下載 二、基本參數(shù)及特征 加熱速度 wH ： 快 最高加熱溫度 Tmax：高 相變溫度以上停留時(shí)間 tH：不易控制 冷卻速度（或冷卻時(shí)間） wc ：某點(diǎn)熱循環(huán)過(guò)程在某一瞬時(shí)溫度的冷卻速度，或用某一溫度范圍內(nèi)的冷卻時(shí)間表征冷卻速度（ t8/5， t8/3）。 b、固相連接：焊接時(shí)溫度低于母材或中間層熔點(diǎn)，必須施加壓力使緊密接觸，通過(guò)擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)原子間結(jié)合。 如何達(dá)到原子級(jí)冶金結(jié)合 表面不平、氧化膜、油污、水分 措施： a、施加壓力 b、加熱 緒 論 焊接人 免費(fèi)下載 焊接分類(lèi) a、液相連接：材料熔化，利用液相的相容性實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的冶金結(jié)合。 焊接人 免費(fèi)下載 名義熱效率 焊接熱源用于焊接的能量：焊縫，熱影響區(qū) 真正熱效率 用于熔化金屬形成焊縫的能量 焊接人 免費(fèi)下載 三、焊接時(shí)熱作用特點(diǎn) 集中性 瞬時(shí)性 焊接人 免費(fèi)下載 第二節(jié) 焊接熱循環(huán) 一、焊接熱循環(huán) 焊接熱循環(huán)指焊件某點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律 焊接接頭處在焊接過(guò)程中加熱和冷卻是不均勻的，不均勻的熱過(guò)程將引起焊接接頭組織和性能不均勻及復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。 不使用焊接材料時(shí)，熔池僅由局部熔化母材組成。 ２、焊接化學(xué)冶金過(guò)程 熔渣、液態(tài)金屬、氣相之間進(jìn)行一系列化學(xué)冶金反應(yīng) 焊接人 免費(fèi)下載 ３、熔池凝固和相變過(guò)程 凝固結(jié)晶 固態(tài)相變 偏析、夾雜、氣孔 裂紋、脆化 三、焊接接頭形式 對(duì)接、角接、搭接等 待焊部位加工成坡口，坡口須填充金屬（焊條焊絲） 此時(shí)，焊縫金屬組成為：母材、熔融填充金屬 熔合比：母材在焊縫中所占比例 （反應(yīng)熔透情況） 相同的焊接材料，熔合比不同 ?焊縫成分差異 ?性能差異 焊接人 免費(fèi)下載 四、焊接性問(wèn)題 焊接性：金屬材料（同種或異種）在一定焊接工藝條件下，能夠焊成滿足結(jié)構(gòu)和使用性能要求的能力，也即金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性、獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 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(lái)源 ，即加強(qiáng)保護(hù)作用 （主要方法，因 N主要來(lái)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(guò)熔渣排出 。 混合： Ar+CO2 分類(lèi)： 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(lèi)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。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