【正文】 大、過(guò)渡到熔池； 冶金反應(yīng)最激烈部位，平均溫度 1800~2400186。 第一節(jié) 焊接氣氛及其與金屬的相互作用 一、焊接區(qū)氣體 主要?dú)怏w種類(lèi)：氮?dú)?、氧氣、氫氣?CO2(分解 )， H2O (分解 ) 氣體來(lái)源 （ 1）焊接材料： a、焊條藥皮、焊劑、藥芯（焊絲） ?造氣劑 b、氣體保護(hù)焊時(shí) ?外界通入氣體 （ 2）熱源周?chē)鷼怏w介質(zhì)：造氣劑不能完全排除焊接區(qū)內(nèi)空氣 （ 3）雜質(zhì)（焊絲和母材表面上）：鐵銹、油污、涂料、水分等分解 焊接人 免費(fèi)下載 氣體的產(chǎn)生 （ 1）直接輸入和侵入焊接區(qū)內(nèi)的氣體 （ 2）有機(jī)物的分解和燃燒 （ 3）碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解 （ 4）材料蒸發(fā)：水分、金屬元素、熔渣等 沸點(diǎn)低，易蒸發(fā) 熔體中濃度高，易蒸發(fā) 導(dǎo)致結(jié)果：合金元素?zé)龘p、產(chǎn)生缺陷、煙塵污染環(huán)境 氣體的分解 氣體狀態(tài)不同，對(duì)氣體在金屬中溶解或與金屬作用有較大影響 簡(jiǎn)單雙原子氣體分解 復(fù)雜氣體分解 氣體的影響主要涉及 N H O2的影響 焊接人 免費(fèi)下載 二、 H2與金屬的作用 來(lái)源：焊接材料中水分、有機(jī)物、吸附水、結(jié)晶水、表面雜質(zhì)、空氣中的水分 H在金屬中的存在狀態(tài) （ 1）與金屬形成穩(wěn)定化合物（ Ti、 Zr、 Nb、 V等） （ 2）在金屬中溶解，而不與金屬發(fā)生化和反應(yīng) Fe、 Cu、 Ni等 ? 影響焊接質(zhì)量 H在金屬中的溶解 （ 1）溶入方式 a、電渣焊時(shí) （電熔渣起保護(hù)作用 ） b、氣體保護(hù)焊時(shí)：氣相與液態(tài)金屬發(fā)生界面反應(yīng)，以原子或質(zhì)子形式溶入 焊接人 免費(fèi)下載 （ 2）溶解度影響 a、 固態(tài)金屬中， FCC晶格中 ? BCC晶格中 固態(tài)相變時(shí) ?H溶解度發(fā)生突變 b、 元素對(duì) H溶解度有很大影響 C、 S、 Al：降低 Ti、 Zr、 Nb：增加 （與 H的親和力大） Mn、 Ni、 Cr：影響不大 焊縫中的 H （ 1）擴(kuò)散 H：原子半徑小，擴(kuò)散能力強(qiáng)，如果以原子或離子狀態(tài)存在并可在晶格中自由移動(dòng) ?擴(kuò)散 H （ 2）殘余 H： H擴(kuò)散到缺陷處 ? 結(jié)合成分子 ? 半徑大 ? 不能繼續(xù)擴(kuò)散 ?殘余 H 焊接人 免費(fèi)下載 剛焊接的接頭中 ? H擴(kuò)散 一部分 H逸出，溶解量降低 一部分轉(zhuǎn)化為殘余 H且逐漸增加 一部分向近縫區(qū)擴(kuò)散 H對(duì)焊接質(zhì)量的影響 （ 1）氫脆 （ 2）白點(diǎn) （ 3）冷裂紋 （ 4）氣孔 （ 5）組織變化 焊接人 免費(fèi)下載 控制 H含量 （ 1）限制來(lái)源 （ 2）冶金處理：使之在高溫下形成穩(wěn)定且不溶解于金屬的氫化物，氣相中 H分壓下降 ? 液態(tài)金屬中 H溶解度下降 （ 3）在焊條藥皮或焊芯中加入微量稀土元素（生成化合物，降低擴(kuò)散 H含量） （ 4）焊后脫 H處理：熱處理， H擴(kuò)散逸出 （ 5）控制焊接工藝 焊接人 免費(fèi)下載 三、 N2與金屬的作用 來(lái)源：周?chē)諝? N2與金屬的作用特點(diǎn) （ 1）不與 N發(fā)生作用： Cu、 Ni，不溶解 N，也不形成氮化物 ? 可作為保護(hù)氣體 （ 2）與 N發(fā)生作用： Fe、 Ti、 Mn、 Cr、 Al，溶解 N，也能形成穩(wěn)定氮化物 N在金屬中的溶解 分四個(gè)階段 （ 1）氣體分子向氣體 /金屬界面運(yùn)動(dòng) （ 2）氣體分子被金屬表面吸附 （ 3）在金屬表面分解為原子 （ 4）氣體原子穿過(guò)金屬表層，向金屬深處擴(kuò)散 焊接人 免費(fèi)下載 N對(duì)焊接質(zhì)量的影響 （ 1）有利方面：與某些合金元素作用（ Ti、 Nb、 Zr等），起沉淀強(qiáng)化和細(xì)化晶粒作用 （ 2）不利方面：氣孔 時(shí)效脆化 控制 N含量 （ 1）與空氣隔離，限制其來(lái)源 （ 2）加碳：氧化，溶池沸騰，有利于 N逸出； 氧化生成 CO CO，保護(hù)作用 N分壓下降 ? 液態(tài)金屬中 N溶解度下降 （ 3）在焊料中加入能生成穩(wěn)定氮化物的元素（ Ti、 Zr、 Al稀土等），生成的化合物可通過(guò)熔渣排出 （ 4）控制焊接工藝 焊接人 免費(fèi)下載 四、 O2與金屬的作用 來(lái)源：焊接材料、工件及焊絲表面氧化膜、空氣 作用特點(diǎn) （ 1） Al、 Mg等，焊接時(shí)與氧發(fā)生氧化， 但固態(tài)及液態(tài)下均不溶解氧 （ 2） Fe、 Cu、 Ni、 Ti等，既能有限溶解氧，又能溶解相應(yīng)氧化物 FeO能溶入 Fe及其合金 氧在 Fe中的溶解方式：原子氧、 FeO 溶解吸熱 ： T? ? 氧溶解度增加 T? ? 氧溶解度降低 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫中氧的存在形式 氧化物（ FeO、 SiO MnO、 Al2O3絕大部分）及硅酸鹽（夾渣） 溶解氧 O對(duì)焊接質(zhì)量的影響 （ 1）氣孔 （ 2）破環(huán)焊接穩(wěn)定性（含碳鋼） （ 3）金屬氧化燒損 （ 4）焊縫力學(xué)性能下降 （ 5）物理化學(xué)性能惡化（導(dǎo)電導(dǎo)磁性下降，抗蝕性下降） 焊接人 免費(fèi)下載 四、 O含量控制 （ 1）控制焊接材料含 O量 （ 2）焊接工藝，防止空氣侵入（局限性大） （ 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(lái)源 藥皮少用有機(jī)物 烘干、防潮 去油污 （ 2）冶金處理 ：通過(guò)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。 過(guò)程：加熱 ?熔化 ?冶金反應(yīng) ?凝固（固態(tài)相變） 一、焊接材料熔化與熔池形成 焊接材料熔化（焊條、焊絲） 形成熔滴 ?過(guò)渡到熔池 （焊接材料焊條或焊絲在焊接熱源的作用下，焊條端部熔化形成的滴狀金屬稱(chēng)為熔滴） 焊接人 免費(fèi)下載 熔池形成 焊接材料熔化，同時(shí)母材（被焊金屬）局部熔化，二者共同組成具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬區(qū)域，即熔池。焊 接 工 程 中南大學(xué)材料學(xué)院 李勁風(fēng) 一、焊接定義、分類(lèi) 定義 待焊接的同種或異種材料（母材）在熱或壓力的作用下（或兩者共同作用），使用或不使用填充材料，使材料之間達(dá)到原子級(jí)的冶金結(jié)合，形成永久性接頭。 時(shí)間 溫度 焊接人 免費(fèi)下載 熱循環(huán)的影響后果 影響焊縫化學(xué)冶金質(zhì)量，使接頭質(zhì)量變化 焊縫區(qū)外的組織和性能變化，形成焊接熱影響區(qū) 焊接人 免費(fèi)下載 第三節(jié) 熔化焊接頭的形成 熔化焊概念：在焊接熱源的作用下，使局部母材和焊接材料（使用焊接材料時(shí)）熔化，兩者共同形成熔池，冷卻后與母材形成牢固冶金連接的焊接方法。這些過(guò)程影響焊縫金屬成分、性能、焊接缺陷及焊接工藝性能。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。 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫成分不均勻性 (1)宏觀偏析 柱狀晶沿一定方向生長(zhǎng)，是溶質(zhì)偏聚于晶界及部分地區(qū) ?大范圍內(nèi)引起宏觀組織改變甚至產(chǎn)生裂紋。 (3)熔合區(qū)偏析 熔合區(qū)附近產(chǎn)生和金元素濃度明顯變化 ①異種金屬焊接接頭熔合區(qū)偏析：材料本身成分差異巨大，導(dǎo)致熔合區(qū)附近存在元素的極大不均勻性。 （另一原因） 焊接人 免費(fèi)下載 反應(yīng)型氣孔 冶金反應(yīng)而產(chǎn)生的氣體所導(dǎo)致的氣孔 （ CO, H2O） 鋼材焊接： [C] + [O] ? [CO] ? [FeO] +[C] ? CO ? + [Fe] [MnO] + [C] ? CO ? + [Mn] 如果反應(yīng)發(fā)生在高溫熔體中，不能形成 CO氣孔； 如果反應(yīng)發(fā)生在液態(tài)金屬冷卻凝固的過(guò)程中，形成氣孔 銅： 高溫下 Cu溶解較多 Cu2O和 H時(shí)， [Cu2O] + [H] ? [Cu] + H2O ? 焊接人 免費(fèi)下載 第二節(jié) 焊接熱裂紋 結(jié)晶裂紋（凝固裂紋） ：在凝固的過(guò)程 結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生。 (虛線表示不平衡結(jié)晶 ) 焊接人 免費(fèi)下載 ② 一次結(jié)晶組織形態(tài)及組織對(duì)結(jié)晶裂紋的影響 一次晶為方向性強(qiáng)的樹(shù)枝晶，結(jié)晶裂紋傾向大 抗裂途徑 1：細(xì)化晶粒 初生相類(lèi)型影響低熔點(diǎn)雜質(zhì)在其中的溶解 若初生相中雜質(zhì)溶解多，熱裂紋傾向較小。 多邊化導(dǎo)致顯微裂紋的產(chǎn)生。晶界塑性不足 ?再熱裂紋 焊接人 免費(fèi)下載 晶界蠕變開(kāi)裂說(shuō) ①發(fā)生應(yīng)力松弛的三晶粒晶界處產(chǎn)生應(yīng)力集中 ②空位在應(yīng)力和溫度作用下運(yùn)動(dòng)到晶界，數(shù)目足夠多時(shí)，結(jié)合面遭到破壞 預(yù)熱及后熱 預(yù)熱對(duì)防止再熱裂紋有一定效果。 ? 設(shè)備費(fèi)用一次性投資較大。 ② 焊縫深寬比高：能量密度大，穿透能力強(qiáng)，熱傳導(dǎo)等溫線向深層擴(kuò)散，形成窄而深的加熱模式，可焊接厚大截面工件和難熔金屬。 第一節(jié) 釬焊基本特征 二、優(yōu)點(diǎn) （ 1）溫度較低，低于木材熔點(diǎn)，對(duì)母材性能無(wú)明顯不利影響 （ 2）可整體均勻加熱，應(yīng)力應(yīng)變小，易保證精度 （ 3）整體均勻加熱，可一次完成多縫多零件的焊接 焊接人 免費(fèi)下載 （ 4）易實(shí)現(xiàn)異質(zhì)材料的連接 （ 5）工藝簡(jiǎn)單 三、缺點(diǎn)不足 （ 1）接頭強(qiáng)度低，耐熱能力差 （ 2）采用搭接接頭，增重、消耗母材 （ 3）焊接裝備要求高，表面清理較嚴(yán)格 四、釬焊分類(lèi) 1. 軟釬焊 釬料熔點(diǎn)在 450?C以下的釬焊；常用錫鉛釬料，松香、氯化鋅溶液作釬劑。 焊接人 免費(fèi)下載 二、影響釬料濕潤(rùn)性和填縫性因素 釬料成分與母材的相互關(guān)系 液態(tài)釬料與母材有一定互溶度，則濕潤(rùn)性較好 液態(tài)釬料中加入與母材形成共同相的合金元素，改善濕潤(rùn)性。 焊接人 免費(fèi)下載 其它金屬氧化物，如黃銅表面的氧化鋅 ZnO、鐵合金表面的 Fe2O3等也會(huì)以類(lèi)似的方式生成 Zn(BO2)2和 Fe2O3 若加入溶解氧化膜的氟化物，可加快對(duì)膜的清除。 間隙太大： ① 毛細(xì)作用減弱，填縫能力降低 ②母材對(duì)釬縫中心區(qū)合金化作用減弱，強(qiáng)度下降 ③受力時(shí)母材對(duì)釬縫合金層支撐作用減弱 間隙太?。?①部分地方相互接觸，釬料填縫困難 ②間隙內(nèi)釬劑和殘?jiān)灰着懦?，造成氣孔和夾渣 焊接人 免費(fèi)下載 三、加熱方法 （略） 四、釬焊接頭缺陷成因及控制 氣孔、夾渣、未焊透、裂縫、溶蝕、溶析、母材自裂、晶間滲入 接頭不致密性缺陷 1）根本原因：液態(tài)釬料或釬劑填縫時(shí)是不均勻、不整齊地流入間隙，而是以不同速度、不規(guī)則路線流入間隙。 Al Si 焊接人 免費(fèi)下載 ③亞共晶釬料時(shí) 低熔點(diǎn)組分先流走，但余下較高熔點(diǎn)的釬料組分 Al含量較高，即此時(shí)余下釬料與母材濃差減?。? 同時(shí)，若母材 Al向余下釬料溶解，其熔點(diǎn)升高