【正文】 載 二、焊接冶金反應過程 藥皮反應區(qū) （為熔滴階段及熔池階段提供反應產(chǎn)物） (1)除水反應 (2)有機物分解 (3)礦物分解：生成 O CO2，起保護作用，同時氧化錳鐵等 (4)鐵合金氧化 生成的 O H2O、 CO2均有氧化性 當溫度高于一定溫度時（ 600186。 包括： a、接合性能：焊接時形成缺陷的敏感性－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：必須采用復雜焊接工藝才能實現(xiàn)優(yōu)質焊接 焊接人 免費下載 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）焊接時會產(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)，存在物理化學不均勻性 焊接人 免費下載 第二章 熔化焊化學冶金 焊接區(qū)內各種物質在高溫作用下，進行復雜的物理化學變化過程，包括諸多化學變化，以及物質在作用下之間的遷移和重新分配過程。 焊接人 免費下載 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間 tH：不易控制 冷卻速度（或冷卻時間） wc ：某點熱循環(huán)過程在某一瞬時溫度的冷卻速度，或用某一溫度范圍內的冷卻時間表征冷卻速度（ t8/5， t8/3）。 如何達到原子級冶金結合 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 免費下載 焊接分類 a、液相連接：材料熔化，利用液相的相容性實現(xiàn)原子級的冶金結合。 不使用焊接材料時，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，降低擴散 H含量 （ 3）焊后脫氫處理 熱處理，使 H擴散逸出 焊接人 免費下載 氮的控制 （ 1）控制來源 ，即加強保護作用 （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 CO、 CO2起保護作用 ②加入生成穩(wěn)定氮化物的元素， 并通過熔渣排出 。C 特點：高溫、比表面積大、存在時間短、變化形狀、熔渣進入熔滴內部反應加快 焊接人 免費下載 (1)氣體高度分解 (2)H N2激烈溶解 (3)激烈的增氧反應 途徑： (4)強烈的滲合金和吸收雜質 (5)低沸點元素的嚴重蒸發(fā) （合金元素燒損、污染環(huán)境） (6)除 H反應（是熔滴階段的重要反應） 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 免費下載 熔池反應區(qū) (1)脫氧反應問題 熔池中 O存在狀態(tài)： [O]、 [FeO]、不溶性氧化物 SiO MnO ① 擴散脫氧 利用熔渣的化學性質，使 [FeO]擴散進入熔渣 但局限性大，因為凝固階段，熔池的粘度增加 而 不溶性氧化物 SiO MnO直接進入熔渣 ②沉淀脫氧 （有決定意義的脫氧方式） 將熔池中 [FeO]或 [O]轉化為不溶于金屬的氧化物，并脫溶沉淀轉入熔渣中 [Me]+[O]?Me mOn 不能采用 C脫氧， ？ 焊接人 免費下載 沉淀脫氧實現(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，而成為獨立液相轉入熔渣 ③ 熔渣化學性質與脫氧產(chǎn)物相反，以利于吸收脫氧產(chǎn)物 (2)沖洗脫氧 熔渣流動 ? 液態(tài)金屬流動。 ② 焊縫中心偏析：焊縫中心最后結晶，雜質（或低熔點物質）推往熔池中心。 ③熔合區(qū) S、 P偏析： S、 P向母材擴散，但擴散能力較弱，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 (位錯和空位 ), 在應力作用下 ,缺陷聚集形成多邊化邊界 ,使強度塑性下降 ,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 免費下載 ③晶間易熔物質對凝固裂紋敏感性的影響 晶間易熔物質形成的晶間液膜是引起凝固裂紋的根本原因。具有更大的危險性 產(chǎn)生時間 :可焊后立即出現(xiàn)，也有的幾小時，幾天或更長時間 一、形成機理（鋼材焊接時） 三要素：①接頭中 H含量 ②被焊鋼材中淬硬組織 ③應力（內應力及外拘束應力） 三者相互影響 焊接人 免費下載 ①接頭中 H含量 H擴散聚集于缺陷處 ?H2，應力 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，合金元素燒損小。 焊接人 免費下載 2. 硬釬焊 釬料熔點在 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，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，導致釬料對母材濕潤性差 焊接人 免費下載 母材表面狀態(tài) 表面粗糙，溝槽起毛細管作用，促進釬料鋪展，改善濕潤性 表面活性物質 表面活性物質：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。 氯化物為主的釬劑 （鋁釬焊時去除鋁表面氧化膜） （ 1）熔融釬劑對鋁進行電化學腐蝕使氧化膜脫落 （ 2）使氧化膜機械脫落 全氟化物釬劑去鋁表面氧化膜 溶解去除 焊接人 免費下載 不用釬劑的去膜 （ 1）釬料中中揮發(fā)組元加熱時與表面氧化膜反應，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，去膜機制不同，尚待深入研究 通常不是一種單純機制，而是一個綜合過程 焊接人 免費下載 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，可防止空氣進一步氧化 焊接人 免費下載 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）釬焊加熱時間短，亞共晶釬縫 （２）釬焊加熱時間長，過共晶釬縫 F B TB e LB 焊接人 免費下載 F與 B作用生成化合物 B與熔融 F界面反應生成一層化合物，阻礙相互作用 同時化合物性脆，導電導熱率低，對釬焊接頭不利 二、釬料組分向母材擴散 １、釬料組分擴散入母材的組分濃度在溶解度范圍內－－固溶體－－有利于強度 ２、擴散區(qū)可能產(chǎn)生相變，導致組織產(chǎn)生相應變化 ３、釬料或其組分向母材晶間滲入 晶界擴散速率大，在晶界上形成釬料與母材的共晶體，其熔點低于釬焊溫度，在晶界上形成液體層－－晶間滲入 使接頭強度、塑性下降。 ）金屬的氯化物（主成分）， 另可加入一定氟化物（進一步提高活性）及易熔重金屬氯化物（促進去膜及濕潤） ： KF+AlF3 去膜能力強，對鋁合金無腐蝕 ?氣體釬劑：爐中釬焊和火焰釬焊時使用的一種釬劑 優(yōu)點：無殘渣，不需清洗 缺點：有毒性 BF3（爐中釬焊） 含硼有機化合物的蒸氣（火焰焊）：與 O生成 B2O3 焊接人 免費下載 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 免費下載 ②大包圍現(xiàn)象 釬縫外圍和內部差異，特別是有氣體釬劑或氣體介質時，外圍去膜作用比內部更充分，釬料在外圍流動快 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)釬料中氣體凝固時析出 氣孔 2）措施 ①適當增大釬縫間隙：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，同時會產(chǎn)生性能梯度差異 結果： ①大小包圍傾向降低，減少其空夾渣 ②可能排出液態(tài)時形成的氣孔和夾渣（被包圍的氣孔和夾渣有向大間隙移動的傾向） 焊接人 免費下載 溶析 釬焊時，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)域的殘余應力（應變）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，連接過程進行，氧將緩慢向母材擴散，使夾雜物數(shù)量減少。粗糙 → 孔洞多 連接溫度：通過實驗確定 一般 T≈ 塑性變形能力好；擴散系數(shù)大（好） 母材軟化 母材再結晶，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 免費下載 連接壓力 經(jīng)防止引起宏觀塑性變形 保溫時間：不宜過長，防止形成脆性金屬間化合物（異種金屬連接時）和擴散孔洞 焊接人 免費下載