【正文】 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。 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概念 （１）焊接性能優(yōu)良：簡單焊接工藝條件下，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程。 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）。 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 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。 不使用焊接材料時(shí)，熔池僅由局部熔化母材組成。 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 。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)。 ② 焊縫中心偏析：焊縫中心最后結(jié)晶，雜質(zhì)（或低熔點(diǎn)物質(zhì)）推往熔池中心。 ③熔合區(qū) S、 P偏析： S、 P向母材擴(kuò)散，但擴(kuò)散能力較弱，偏聚于熔合區(qū)。 一、焊接熱裂紋類型 高溫下焊縫金屬和熱影響區(qū)產(chǎn)生的沿晶裂紋 焊接人 免費(fèi)下載 多邊化裂紋： 產(chǎn)生溫度低于固相線溫度 ,存在晶格缺陷 (位錯(cuò)和空位 ), 在應(yīng)力作用下 ,缺陷聚集形成多邊化邊界 ,使強(qiáng)度塑性下降 ,沿多邊化邊界開裂 ,多發(fā)生純金屬或單相奧氏體合金焊縫。 焊接人 免費(fèi)下載 ③晶間易熔物質(zhì)對凝固裂紋敏感性的影響 晶間易熔物質(zhì)形成的晶間液膜是引起凝固裂紋的根本原因。具有更大的危險(xiǎn)性 產(chǎn)生時(shí)間 :可焊后立即出現(xiàn)，也有的幾小時(shí)，幾天或更長時(shí)間 一、形成機(jī)理（鋼材焊接時(shí)） 三要素：①接頭中 H含量 ②被焊鋼材中淬硬組織 ③應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力及外拘束應(yīng)力） 三者相互影響 焊接人 免費(fèi)下載 ①接頭中 H含量 H擴(kuò)散聚集于缺陷處 ?H2，應(yīng)力 ②被焊鋼材中組織淬硬化 馬氏體相變 ?晶格較大畸變 ?脆硬性，同時(shí)產(chǎn)生大量晶格缺陷； H使奧氏體穩(wěn)定，易于形成馬氏體。 ? 焊接質(zhì)量好。 ? Ar：成本低 ， 電弧燃燒非常穩(wěn)定 ， 熔滴很容易呈穩(wěn)定的軸向射流過渡 ， 飛濺極小 。 ④避免晶粒長大，合金元素?zé)龘p小。 焊接人 免費(fèi)下載 2. 硬釬焊 釬料熔點(diǎn)在 4500C以上的釬焊；常用銅基和銀基釬料；硼砂 、 硼酸 、氯化物 、 氟化物組成釬劑 。 若溫度太高， ①濕潤性太強(qiáng)，釬料流失 ②母材晶粒長大，溶蝕 通常選擇：釬焊溫度高于釬料液相線溫度 25~60?C 表面氧化物 氧化物表面張力低，導(dǎo)致釬料對母材濕潤性差 焊接人 免費(fèi)下載 母材表面狀態(tài) 表面粗糙，溝槽起毛細(xì)管作用，促進(jìn)釬料鋪展，改善濕潤性 表面活性物質(zhì) 表面活性物質(zhì)：使溶液表面張力顯著減小，促使溶液表面自由能降低的物質(zhì)。 氯化物為主的釬劑 （鋁釬焊時(shí)去除鋁表面氧化膜） （ 1）熔融釬劑對鋁進(jìn)行電化學(xué)腐蝕使氧化膜脫落 （ 2）使氧化膜機(jī)械脫落 全氟化物釬劑去鋁表面氧化膜 溶解去除 焊接人 免費(fèi)下載 不用釬劑的去膜 （ 1）釬料中中揮發(fā)組元加熱時(shí)與表面氧化膜反應(yīng)，將其還原破壞 （ 2）釬料通過表面氧化膜的破隙滲入膜下，再由它與母材的互溶與濕潤及釬劑的流動(dòng)來推開氧化膜 （ 3）真空下氧化膜揮發(fā)去除 注：不同釬料及釬焊對象，去膜機(jī)制不同，尚待深入研究 通常不是一種單純機(jī)制，而是一個(gè)綜合過程 焊接人 免費(fèi)下載 二、釬劑的作用 使用釬劑后，在母材和熔融釬料表面覆蓋一層熔融釬劑，界面張力組成發(fā)生變化 ?LF ?LS ?SF ? cos?=(?SF ?LS)/ ?LF 去除氧化膜，使 ?SF增加 使液態(tài)釬料界面 ?LF下降 提高濕潤性 液態(tài)釬料覆蓋在焊區(qū)表面，可防止空氣進(jìn)一步氧化 焊接人 免費(fèi)下載 第四節(jié) 液態(tài)釬料與固體母材的相互作用 兩種作用形式 （ 1）母材向液態(tài)釬料中的溶解 （ 1）釬料向母材中的擴(kuò)散 一、固態(tài)母材向液態(tài)釬料中的溶解 三種情況 １、固（母材 B）－液（釬料 F）相互溶解度極小 此時(shí)釬縫由純釬料（ F）組成 ２、 B在液態(tài) F中溶解度很大 （１）釬焊加熱時(shí)間短，亞共晶釬縫 （２）釬焊加熱時(shí)間長，過共晶釬縫 F B TB e LB 焊接人 免費(fèi)下載 F與 B作用生成化合物 B與熔融 F界面反應(yīng)生成一層化合物，阻礙相互作用 同時(shí)化合物性脆，導(dǎo)電導(dǎo)熱率低，對釬焊接頭不利 二、釬料組分向母材擴(kuò)散 １、釬料組分?jǐn)U散入母材的組分濃度在溶解度范圍內(nèi)－－固溶體－－有利于強(qiáng)度 ２、擴(kuò)散區(qū)可能產(chǎn)生相變，導(dǎo)致組織產(chǎn)生相應(yīng)變化 ３、釬料或其組分向母材晶間滲入 晶界擴(kuò)散速率大，在晶界上形成釬料與母材的共晶體，其熔點(diǎn)低于釬焊溫度，在晶界上形成液體層－－晶間滲入 使接頭強(qiáng)度、塑性下降。 ）金屬的氯化物（主成分）， 另可加入一定氟化物（進(jìn)一步提高活性）及易熔重金屬氯化物（促進(jìn)去膜及濕潤） ： KF+AlF3 去膜能力強(qiáng)，對鋁合金無腐蝕 ?氣體釬劑：爐中釬焊和火焰釬焊時(shí)使用的一種釬劑 優(yōu)點(diǎn)：無殘?jiān)恍枨逑? 缺點(diǎn)：有毒性 BF3（爐中釬焊） 含硼有機(jī)化合物的蒸氣（火焰焊）：與 O生成 B2O3 焊接人 免費(fèi)下載 三、釬劑與釬料的匹配 釬劑的選擇不能只從其去膜能力來做選擇。 ?釬料填縫時(shí)對熔化釬劑產(chǎn)生小包圍 形成夾渣 釬劑 被包圍氣體 焊接人 免費(fèi)下載 ②大包圍現(xiàn)象 釬縫外圍和內(nèi)部差異，特別是有氣體釬劑或氣體介質(zhì)時(shí)，外圍去膜作用比內(nèi)部更充分，釬料在外圍流動(dòng)快 大包圍 ?被包圍的氣體和釬劑難以排出，形成大的氣孔和大塊夾渣 ③釬劑加熱分解出氣體，釬劑高蒸汽壓元素蒸發(fā)，液態(tài)釬料中氣體凝固時(shí)析出 氣孔 2）措施 ①適當(dāng)增大釬縫間隙：降低表面不平整度在釬縫間隙中所占比例，使釬料比較均勻填縫， 減小小包圍現(xiàn)象 及由此帶來缺陷 （但間隙太大，填縫性不好） ②采用不等間隙 釬料總是先填滿小間隙，再向大間隙發(fā)展 大氣孔 焊接人 免費(fèi)下載 小 大 小 大 小 大 加釬料處 加釬料處 加釬料處 不等間隙不能太大，一般 3~6?，否則不能保證精度，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生性能梯度差異 結(jié)果： ①大小包圍傾向降低，減少其空夾渣 ②可能排出液態(tài)時(shí)形成的氣孔和夾渣（被包圍的氣孔和夾渣有向大間隙移動(dòng)的傾向） 焊接人 免費(fèi)下載 溶析 釬焊時(shí)，在釬料流入端留下一剩余的釬料瘤。 ②注意工藝配合及釬料量 溫度增加 溶解量增加，溶解速度加快，溶蝕可能性增加。 ③連接區(qū)域的殘余應(yīng)力（應(yīng)變）非常小。 Ni,Ti，（不太厚的氧化膜對連接過程無影響） 銅鐵型：氧在基體中溶解度較小，連接初期不能立即溶解，氧化物將發(fā)生聚集，在空隙 和界面上形成夾雜物，連接過程進(jìn)行，氧將緩慢向母材擴(kuò)散，使夾雜物數(shù)量減少。粗糙 → 孔洞多 連接溫度：通過實(shí)驗(yàn)確定 一般 T≈ 塑性變形能力好；擴(kuò)散系數(shù)大（好） 母材軟化 母材再結(jié)晶，并可與中間層生成低熔共晶或金屬間化合物 但 溫度提高 焊接人 免費(fèi)下載 連接壓力 經(jīng)防止引起宏觀塑性變形 保溫時(shí)間：不宜過長，防止形成脆性金屬間化合物（異種金屬連接時(shí)）和擴(kuò)散孔洞 焊接人 免費(fèi)下載