【正文】 作用 ②化學(xué)冶金作用：參與化學(xué)冶金反應(yīng)，除有害物質(zhì)，保護和添加有益元素 ③使工藝性能良好：脫渣性能好、成型性能好 焊接人 免費下載 （２）焊劑 焊接時能熔化形成熔渣和氣體，對金屬起保護作用和冶金處理的一種顆粒狀物質(zhì)。 通過接頭引出的方式來消除弧坑偏析。 結(jié)晶裂紋 焊接人 免費下載 產(chǎn)生機理 在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點物被排擠在晶界，形成一種所謂的封閉“液態(tài)薄膜”，在焊接拉應(yīng)力作用下，就可能在這薄弱地帶開裂，產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。 焊接人 免費下載 二、冷裂紋防止 主要針對以上三因素進(jìn)行 即：盡可能降低內(nèi)應(yīng)力，消除 H來源，改善組織 緊急后熱處理 對于具有潛伏期的冷裂紋，如果裂紋尚在潛伏期中加熱，即緊急后熱處理，可一定程度防止冷裂紋。 焊接人 免費下載 ? 鎢極氬弧焊（ TIG焊 ） – 釷鎢極或鈰鎢極 – 電極不熔化 – 焊接電流不能太大，易焊薄板 ? 熔化極氬弧焊 （ MIG焊） – 焊絲做電極 – 電流大，母材熔深大，生產(chǎn)率高，易焊中厚板 焊接人 免費下載 四、電渣焊 利用電流通過液態(tài)熔渣所產(chǎn)生的電阻熱熔化母材和填充金屬進(jìn)行焊接 焊接人 免費下載 常用焊接方法的特點及適用范圍 焊接人 免費下載 (1)電子束焊接過程 電子束焊是利用高速運動的電子撞擊工件時，將動能轉(zhuǎn)化為熱能將焊縫熔化進(jìn)行的熔化焊方法。 細(xì)分：高溫、中溫、低溫 （不同釬焊母材有不同劃分） 鋁釬焊： 500~630?C：高溫鋁釬焊 300~500?C：中溫鋁釬焊 300?C：低溫鋁釬焊 焊接人 免費下載 第二節(jié) 液態(tài)釬料與固態(tài)母材的濕潤、鋪展及填縫 液態(tài)釬料填滿母材間隙，涉及到其對母材的濕潤能力及填縫能力 一、濕潤及填縫 釬料的濕潤與鋪展 釬焊時要求：濕潤角 20?。 焊接人 免費下載 第五節(jié) 釬縫的金相組織 釬焊接頭組成：擴散區(qū)、界面區(qū)、中心區(qū) 擴散區(qū)：釬料組分向母材擴散形成 中心區(qū)：母材向釬料溶解、冷卻而形成 界面區(qū)：母材溶解、釬料組分的擴散及結(jié)晶偏析形成 一、固溶體釬縫組織 （１） F與 B基體相同，且是單相合金－－交互結(jié)晶 （２） F與 B基體相同， F是單相固溶體合金或純金屬，但釬料是雙相或多相，其中一相與母材同基－－局部交互結(jié)晶 （３） F與 B能形成固溶體，釬焊后界面可能形成固溶體－－對接頭性能有利 焊接人 免費下載 二、共晶體釬縫組織 １、 F本身含大量共晶體組織 AgCu、 AlSi等 ２、 B與 F發(fā)生接觸反應(yīng)生成共晶體－－接觸反應(yīng)釬焊 純 Ag接觸反應(yīng)釬焊 Cu 三、金屬間化合物釬縫組織 釬料某組元可能與母材生成金屬間化合物－－釬縫中可能出現(xiàn)金屬間化合物 （１） A向 B中溶解 ,界面濃度到達(dá) C 點時，冷凝時先在界面析出金屬間 化合物 ?。 原因 ： 釬料成分為 a時 ①釬料主成分為 A（與母材主成分一致）。 ⑤有可能在再結(jié)晶以下溫度進(jìn)行，因而經(jīng)過加工后的母材性能幾乎無損失 焊接人 免費下載 固相擴散連接 一、基本過程 三個過程 ①塑性變形使表面接觸 ②擴散、晶界遷移和孔洞消失 ③界面和孔洞消失 塑性變形使表面接觸 加工后表面顯微凸凹不平，且存在氧化膜。 可在真空下對表面離子轟擊，輝光放電處理。 ①溫度和壓力共同作用 ②不發(fā)生宏觀塑性變形，只發(fā)生微觀塑性變形 分兩種方式 ①固相擴散連接：母材不熔化 ②液相擴散連接：靠近界面處母材發(fā)生少量熔化 瞬時 液相擴散連接（加一層很薄的、促進(jìn)擴散的中間擴散層，中間擴散層與母材有時會形成少量液相合金） 焊接人 免費下載 優(yōu)點和特點 ①連接溫度低（ ~ Tm），排除了熔化、結(jié)晶帶來的缺陷。 間隙太大： ① 毛細(xì)作用減弱，填縫能力降低 ②母材對釬縫中心區(qū)合金化作用減弱，強度下降 ③受力時母材對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)釬劑和殘渣不易排出，造成氣孔和夾渣 焊接人 免費下載 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。 焊接人 免費下載 其它金屬氧化物，如黃銅表面的氧化鋅 ZnO、鐵合金表面的 Fe2O3等也會以類似的方式生成 Zn(BO2)2和 Fe2O3 第一節(jié) 釬焊基本特征 二、優(yōu)點 （ 1）溫度較低，低于木材熔點，對母材性能無明顯不利影響 （ 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 免費下載 （ 4）易實現(xiàn)異質(zhì)材料的連接 （ 5）工藝簡單 三、缺點不足 （ 1）接頭強度低，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 1. 軟釬焊 釬料熔點在 450?C以下的釬焊；常用錫鉛釬料，松香、氯化鋅溶液作釬劑。 ? 設(shè)備費用一次性投資較大。 多邊化導(dǎo)致顯微裂紋的產(chǎn)生。 （另一原因） 焊接人 免費下載 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)金屬冷卻凝固的過程中，形成氣孔 銅： 高溫下 Cu溶解較多 Cu2O和 H時， [Cu2O] + [H] ? [Cu] + H2O ? 焊接人 免費下載 第二節(jié) 焊接熱裂紋 結(jié)晶裂紋（凝固裂紋） ：在凝固的過程 結(jié)晶過程中產(chǎn)生。 焊接人 免費下載 焊縫成分不均勻性 (1)宏觀偏析 柱狀晶沿一定方向生長，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。這些過程影響焊縫金屬成分、性能、焊接缺陷及焊接工藝性能。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 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)到原子級的冶金結(jié)合，形成永久性接頭。 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 主要氣體種類：氮氣、氧氣、氫氣、 CO2(分解 )， H2O (分解 ) 氣體來源 （ 1）焊接材料： a、焊條藥皮、焊劑、藥芯（焊絲） ?造氣劑 b、氣體保護焊時 ?外界通入氣體 （ 2）熱源周圍氣體介質(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）有機物的分解和燃燒 （ 3）碳酸鹽和高價氧化物的分解 （ 4）材料蒸發(fā)：水分、金屬元素、熔渣等 沸點低，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，對氣體在金屬中溶解或與金屬作用有較大影響 簡單雙原子氣體分解 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 免費下載 二、 H2與金屬的作用 來源：焊接材料中水分、有機物、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 （電熔渣起保護作用 ） b、氣體保護焊時：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 ?H溶解度發(fā)生突變 b、 元素對 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）擴散 H：原子半徑小，擴散能力強，如果以原子或離子狀態(tài)存在并可在晶格中自由移動 ?擴散 H （ 2）殘余 H： H擴散到缺陷處 ? 結(jié)合成分子 ? 半徑大 ? 不能繼續(xù)擴散 ?殘余 H 焊接人 免費下載 剛焊接的接頭中 ? H擴散 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)擴散 H對焊接質(zhì)量的影響 （ 1）氫脆 （ 2）白點 （ 3）冷裂紋 （ 4）氣孔 （ 5）組織變化 焊接人 免費下載 控制 H含量 （ 1）限制來源 （ 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，降低擴散 H含量） （ 4）焊后脫 H處理：熱處理， H擴散逸出 （ 5）控制焊接工藝 焊接人 免費下載 三、 N2與金屬的作用 來源：周圍空氣 N2與金屬的作用特點 （ 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 分四個階段 （ 1）氣體分子向氣體 /金屬界面運動 （ 2）氣體分子被金屬表面吸附 （ 3）在金屬表面分解為原子 （ 4）氣體原子穿過金屬表層，向金屬深處擴散 焊接人 免費下載 N對焊接質(zhì)量的影響 （ 1）有利方面：與某些合金元素作用（ Ti、 Nb、 Zr等），起沉淀強化和細(xì)化晶粒作用 （ 2）不利方面：氣孔 時效脆化 控制 N含量 （ 1）與空氣隔離，限制其來源 （ 2）加碳：氧化，溶池沸騰，有利于 N逸出； 氧化生成 CO CO，保護作用 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熔渣排出 （ 4）控