【正文】 的組織晶粒也會(huì)粗大，一次結(jié)晶過程中產(chǎn)生的化學(xué)成分偏析等現(xiàn)象不會(huì)消失。 焊縫的凝固偏析焊縫金屬在結(jié)晶過程中，由于冷卻速度快，已經(jīng)凝固的焊縫金屬中化學(xué)成分來不及擴(kuò)散，合金元素的分布是不均勻的，這就出現(xiàn)了凝固偏析。（2）擇優(yōu)生長柱狀晶生長時(shí)它的長大趨勢不同，當(dāng)母材半熔化晶粒的晶格位向（晶體最易長大方向）與最大溫度梯度方向（散熱最快的方向）一致時(shí)，有利于柱狀晶的生長。所以，研究焊縫金屬的合金化具有非常重要的意義。磷化鐵可以和鐵、鎳形成晶界低熔點(diǎn)共晶相（Fe3P+Fe：1050℃，Ni3P+Ni：880℃），促使金屬熱裂；即使不形成低熔點(diǎn)共晶相，由于磷化鐵本身硬而脆，所以磷化鐵的存在又會(huì)促使冷脆。③沉淀脫氧（置換脫氧）這是置換氧化的逆反應(yīng)。④成本盡量低?？梢钥闯?，由于(FeO)/[FeO]L是發(fā)生擴(kuò)散氧化的條件，所以L越小擴(kuò)散氧化越容易發(fā)生。在凝固溫度（1520℃）%，而在室溫下α鐵中幾乎不溶解氧（%）。 控制措施（1）加強(qiáng)保護(hù)，防止空氣與液態(tài)金屬接觸（2）工藝措施①采用短弧焊。所以焊接這些金屬時(shí)可以用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。（2）冶金措施①提高氣相的氧化性（OH奪H）②氟化物除氫（HF奪H）③藥芯或藥皮中加入微量稀土元素（3）工藝措施焊接規(guī)范對(duì)[H]也很有影響。 ⑶氫氣孔因?yàn)樵诤附舆^程中如果熔池吸收了大量的氫，那么在它結(jié)晶時(shí)由于溶解度的突然下降，使氫處于過飽和狀態(tài) ，這將促使2H=H2反應(yīng)發(fā)生。在焊縫拉伸過程中，金屬中的位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)和堆積，結(jié)果形成顯微空腔。氫在焊接接頭中，既能在焊縫中擴(kuò)散，也能向近縫區(qū)擴(kuò)散，并能擴(kuò)散到近縫區(qū)相當(dāng)大的深度。氫在鐵中的溶解度與溫度的關(guān)系見圖21。密度越小，渣輕越容易浮出，不易產(chǎn)生夾渣。粘度變化的影響因素熔渣的粘度決定于溫度和渣的成分。比較精確的計(jì)算公式是：（23）式中的氧化物以質(zhì)量百分比計(jì)算。這些氧化物是呈酸性還是呈堿性，決定于熔渣的性質(zhì)。也就是說，在焊條端部的固態(tài)藥皮中就開始發(fā)生物化反應(yīng)，主要是水分的蒸發(fā)、某些物質(zhì)的分解和鐵合金的氧化。當(dāng)焊接異種金屬或合金堆焊時(shí)，熔合比又可稱為“稀釋率”。 焊接化學(xué)冶金過程的任務(wù)與特點(diǎn) 幾個(gè)基本概念（1）母材金屬：被焊金屬材料的統(tǒng)稱。它研究焊接化學(xué)冶金與焊接物理冶金的基本規(guī)律，為制訂各種金屬材料的焊接工藝建立必要的理論基礎(chǔ)。（3）熔敷金屬：完全由填充金屬熔化后所形成的焊縫金屬。（1）二者共同點(diǎn)：金屬冶煉加工。 在熔滴反應(yīng)區(qū)進(jìn)行的主要物化反應(yīng)有：氣體的高度分解；氮和氫的激烈溶解；強(qiáng)烈的增氧與滲合金；金屬的蒸發(fā)；去氫反應(yīng)等。熔渣的堿度的定義可以表示為： （21）為計(jì)算方便，氧化物含量也可以改為質(zhì)量百分比： （22）根據(jù)B值就可以將熔渣分為酸性渣和堿性渣。 熔渣的粘度熔渣粘度是指液態(tài)渣內(nèi)部相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)各層之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力（在單位速度梯度下，作用在單位面積上的內(nèi)摩擦力），它的單位是帕秒（PaS比較合適。 熔化性（熔點(diǎn)、凝固溫度范圍）一般：焊芯的熔點(diǎn)藥皮的熔點(diǎn)熔渣的熔點(diǎn)溫度差值：△T=100200℃。這往往是造成氫氣孔的主要原因。含氫量越高越容易產(chǎn)生冷裂，因?yàn)闅涞拇嬖谑墙宇^產(chǎn)生冷裂的三大因素之一。⑵白點(diǎn)（fisheye，魚眼）是含氫量高的碳鋼或低合金鋼焊縫，在拉伸或彎曲試件斷面上出現(xiàn)的銀白色圓形斑點(diǎn)。⑷冷裂紋冷裂紋是焊接接頭冷卻到較低溫度產(chǎn)生的一種裂紋，危害很大。（4） 焊后脫氫處理焊后加熱焊件，促使氫擴(kuò)散外逸，從而減少接頭中含氫量的工藝叫做脫氫處理。 氮在金屬中的溶解氮在鐵中的溶解度隨溫度的變化關(guān)系見圖21。（3）冶金措施①增加焊絲或要皮中的碳含量②加入鈦、鋁、鋯和稀土等與氮親和力大的合金元素 氧對(duì)金屬的作用及控制 氧的來源（1）弧氣中的氧化性氣體OCO2和水蒸氣。 氧對(duì)焊接質(zhì)量的影響焊縫中的氧不論以何種形式存在，對(duì)焊縫的性能都有很大的影響：（1） 降低焊縫的力學(xué)性能[O]↑→焊縫的強(qiáng)度、塑性、韌性↓↓ ，尤其低溫沖擊韌性急劇下降（2）增加焊縫的冷脆與熱脆敏感性（3）降低焊縫導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、耐蝕性等物化性能（4）使焊縫中有益的合金元素?zé)龘p，并造成飛濺和氣孔。②置換氧化置換氧化又叫滲錳滲硅增氧反應(yīng)，是渣中的活性氧化物MnO、SiO2與鋼液間發(fā)生置換氧化反應(yīng)：置換氧化是吸熱反應(yīng)，所以主要發(fā)生在熔滴區(qū)和熔池高溫區(qū)，是金屬氧化的主要途徑。②擴(kuò)散脫氧它是擴(kuò)散氧化的逆反應(yīng)，發(fā)生在液態(tài)金屬與熔渣界面，以分配定律為理論基礎(chǔ)。下面介紹幾種常見的脫氧反應(yīng)：碳脫氧 [C]+[FeO]=CO↑+[Fe]錳脫氧 [Mn]+[FeO]=(MnO)+[Fe]硅脫氧[Si]+2[FeO] =(SiO2)+2[Fe] 硅錳聯(lián)合脫氧 硫、磷對(duì)焊縫金屬的作用和控制 硫的危害與控制（1）硫的危害硫是鋼中的有害雜質(zhì)之一，當(dāng)它以FeS形式存在時(shí)危害最大。P2O3+11[Fe]2[Fe3P]+5(FeO)+4(CaO)= (CaO)4（2）影響過渡系數(shù)的因素①合金元素的物化性質(zhì)②合金元素的含量③合金劑的粒度 ④藥皮（或焊劑）的成分⑤藥皮重量系數(shù) Kb↑，η↓⑥過渡的途徑：⑦焊接方法：一般， 焊接接頭的組織和性能焊接接頭包括焊縫、熔合區(qū)及HAZ三部分（圖22）。如果相反，焊接速度很高，那么柱晶生長方向基本不變，它是垂直與焊縫金屬邊界對(duì)向生長，從而形成定向晶。在柱晶生長中，熔池邊緣先凝固，低熔點(diǎn)共晶物以及雜質(zhì)被趕向熔池中心最后凝固形成宏觀偏析。改善組織條件：1)多層焊：使焊縫獲得細(xì)小和少量珠光體，使柱狀晶組織破壞。⑵過熱區(qū)這個(gè)區(qū)的溫度范圍是固相線以下到1100℃左右。冷塑性變形后晶格歪扭或破碎的晶粒又回復(fù)為原來的等軸晶粒，加工硬化現(xiàn)象消除，強(qiáng)度與硬度降低而塑性與韌性增加，成為接頭中的一個(gè)軟化區(qū)。原鐵素體保持不變并有不同程度的長大，最后形成馬氏體鐵素體組織。產(chǎn)生原因：焊接過程中，熔池金屬吸收大量的氫氣，在冷卻和結(jié)晶過程中，氫的溶解度發(fā)生了急劇下降，熔池冷卻速度快，來不及逸出，殘存在內(nèi)部，發(fā)生了氫的過飽和，而氫具有較大的擴(kuò)散能力，極力掙脫現(xiàn)成表面，上浮逸出，最終形成具有喇叭口形的表面氣孔。⑴氣泡形核氣泡的形核至少需要具備兩個(gè)條件：①液態(tài)金屬中有過飽和的氣體（重要條件）②具備形核所需的能量（有現(xiàn)成表面存在，可以大大降低能量消耗）⑵氣泡的長大氣泡長大的條件是：PhPa+Pc= Pa +2σ/r一般情況下，氣泡核的半徑很小，不容易滿足上面的條件，所以氣泡很難長大，但是在焊接熔池中，由于有許多現(xiàn)成表面，使氣泡呈橢圓形而不是圓形，曲率半徑增大，從而使氣泡長大的條件滿足。（主要與液體金屬密度有關(guān)，幾乎與氣泡密度無關(guān)）Al液體金屬密度小，產(chǎn)生氣孔可能性↑；(c) η影響最大，T↑，η↓→易上浮v↑。也就是，氣孔傾向：交流焊直流正接直流反接③ 工藝操作方面的影響a. 焊前仔細(xì)清除焊件、焊絲上的鐵銹、油污b. 焊條、焊劑嚴(yán)格烘干，并且烘干后不能放置時(shí)間過長，最好放在保溫箱內(nèi)，隨用隨取c. 焊接時(shí)規(guī)范要穩(wěn)定，對(duì)于低氫焊條應(yīng)盡量采用短弧焊，并配合擺動(dòng)有利于氣體析出。它們參與焊接冶金反應(yīng)，對(duì)焊接過程的穩(wěn)定性、接頭的性能和質(zhì)量、焊接生產(chǎn)率等都有很大的影響。作用：①作為電極，傳導(dǎo)焊接電流，產(chǎn)生電??；②作為填充金屬，與熔化的母材金屬共同組成焊縫金屬，占整個(gè)焊縫金屬的50～70%；③添加合金元素。④凡要求焊縫金屬具有高塑性、高韌性，并有響應(yīng)強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，應(yīng)選用堿性低氫焊條。③堆焊焊件時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊件具體的耐磨性、耐蝕性要求來選配堆焊焊條。當(dāng)必須采用堿性焊條時(shí)，應(yīng)考慮通風(fēng)和相應(yīng)的勞動(dòng)保護(hù)措施。（2）燒結(jié)焊劑燒結(jié)焊劑的牌號(hào)用SJ表示，其中第一位表示渣系，第二三位表示同一渣系中的不同牌號(hào)。27 / 27