【正文】 氧對金屬的質(zhì)量有何影響？答：1）．使材料脆化 鋼材中氮、氫或氧的含量增加時，其塑性和韌性都將下降，尤其是低溫韌性下降更為嚴重。 2）．形成氣孔 氮和氫均能使金屬產(chǎn)生氣孔。液態(tài)金屬在高溫時可以溶解大量的氮或氫，而在凝固時氮或氫的溶解度突然下降，這時過飽和的氮或氫以氣泡的形式從液態(tài)金屬中向外逸出。當(dāng)液態(tài)金屬的凝固速度大于氣泡的逸出速度時，就會形成氣孔。 3）．產(chǎn)生冷裂紋 冷裂紋是金屬冷卻到較低溫度下產(chǎn)生的一種裂紋，其危害性很大。氫是促使產(chǎn)生冷裂紋的主要因素之一。 4）．引起氧化和飛濺 氧可使鋼中有益的合金元素?zé)龘p，導(dǎo)致金屬性能下降；焊接時若溶滴中含有較多的氧和碳，則反應(yīng)生成的CO氣體因受熱膨脹會使熔滴爆炸，造成飛濺，影響焊接過程的穩(wěn)定性。此外應(yīng)當(dāng)指出，焊接材料具有氧化性并不都是有害的，有時故意在焊接材料中加入一定量的氧化劑，以減少焊縫的氫含量，改善電弧的特性，獲得必要的熔渣物化性能。？答：控制鑄件或焊縫氫的含量的措施有： 1）．限制氣體的來源：氫主要來源于水分，包括原材料本身含有的水分、材料表面吸附的水分以及鐵銹或氧化膜中的結(jié)晶水、化合水等。此外材料內(nèi)的碳氫化合物和材料表面的油污等也是氫的重要來源。因此原材料使用前均應(yīng)進行烘干、去油、除銹等處理；爐膛、除鋼槽、澆包等均應(yīng)充分干燥。 2）．控制工藝參數(shù)：應(yīng)盡量采用短弧焊，控制液態(tài)金屬的保溫時間、澆注方式、冷卻速度，或調(diào)整焊接工藝參數(shù)，控制熔池存在時間和冷卻速度等，可在一定程度上減少金屬中氫的含量。3．冶金處理 采用冶金方法對液態(tài)金屬進行脫氮、脫氧、脫氫等除氣處理，是降低金屬中氣體含量的有效方法。在金屬冶煉過程中，常常通過加入固態(tài)或氣態(tài)除氣劑進行除氫。第八章 液態(tài)金屬與熔渣的相互作用1．比較熔焊與熔煉過程中熔渣作用的異同點。熔渣對于焊接、合金熔煉的積極作用主要有機械保護作用，冶金處理作用和改善成形工藝性能作用。在焊接、合金熔煉過程中，熔渣對液態(tài)金屬的機械保護方面的作用是相同的，熔渣比重輕于液態(tài)金屬高溫下浮在液體表面，避免液態(tài)金屬中合金元素氧化燒結(jié)，防止氣相中氮氫氧硫溶入，減少液態(tài)金屬散熱損失。而在熔焊過程中，熔池凝固后，熔渣凝固形成渣殼，覆蓋在焊縫上，還可繼續(xù)保護處在高溫下焊縫金屬免疫空氣的有害作用。在熔渣的冶金處理作用方面，熔焊過程和合金熔煉過程中，均可利用熔渣與液態(tài)金屬之間發(fā)生物化發(fā)應(yīng)，去除金屬中有害雜質(zhì)，如脫氧、脫硫、脫磷，去氫等，熔渣還可以起到吸附或溶解液態(tài)金屬中非金屬夾雜物作用。而在熔焊過程，還可以通過熔渣向熔縫中過度合金。在熔焊過程中，熔渣還有改善焊縫成形性的作用，適當(dāng)熔渣對電弧引燃，穩(wěn)定燃燒，減少飛濺，改善脫渣性能及焊接外觀成形等焊接工藝有利2．由熔渣的離子理論可知，液態(tài)堿性中自由氧離子的濃度遠高于酸性渣，這是否意味著堿性渣的氧化性要比酸性渣更強？為什么？答：不一定比酸性渣強。因為離子理論把液態(tài)熔渣中自由氧離子的濃度定義為堿度。渣中自由氧離子的濃度越大，其堿度就越大，雖然液態(tài)堿性渣中自由氧離子的濃度遠大于酸性渣，但是它不一定與熔渣中的某些物質(zhì)反應(yīng)，進而不能體現(xiàn)出其具有氧化性，而酸性渣則可以，熔渣的氧化性通常是用渣中含有最不穩(wěn)定的氧化物FeO 的高低及該氧化物在熔渣中的活度來衡量的。3．本章介紹了熔渣的哪些物理性能？這些性能與熔渣的組成或堿度有什么聯(lián)系？答：1）主要介紹了熔渣的凝固溫度和密度，熔渣的粘度，熔渣的表面張力及界面張力及性能。熔渣的凝固溫度和密度主要取決于熔渣的成分，以一定比例構(gòu)成的復(fù)合渣可使凝固溫度大大降低，一般保持熔渣熔點低于金屬熔點100~200攝氏度，熔渣的粘度與它的化學(xué)成分有關(guān)，含SiO2多的渣粘度大，含TiO2多的熔渣粘度小，熔渣表面張力主要取決與熔渣組元間化學(xué)鍵鍵能，酸性渣一般為共價鍵，表面張力小，堿性渣多為離子鍵，表面張力大，堿度大，表面張力大。4．熔渣的物理性能對熔焊質(zhì)量有什么影響？答：1）熔渣的熔點過高，在金屬熔煉和熔焊的過程中，將不能均勻覆蓋在液態(tài)金屬表面，保護效果差，還會影響焊縫外觀成型，產(chǎn)生氣孔和夾雜，一般熔渣熔點低于焊件熔點100~200攝氏度。2）熔渣密度影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對位置與相對速度，要保證熔渣與金屬密度接近防止形成夾雜。熔渣的粘度越小，流動性越好，擴散越容易對冶金反應(yīng)進行有利，焊接工藝要求出發(fā)，焊接熔渣粘度不能過小，否則容易流失，影響熔池在全位置焊時的成形和保護。熔渣的表面張力與液態(tài)金屬間界面張力對于冶金過程動力學(xué)及液態(tài)金屬中熔渣等雜質(zhì)相的排出有重要影響。它還影響到熔渣對液態(tài)金屬的覆蓋性能，并由此影響隔離保護效果及焊縫外觀成型。5．1600攝氏度時，煉鋼熔池中熔渣的成分為： 氧化物 Cao Mgo Mno Feo Fe2O3 SiO2 P2O5 重量（%） 24 %，問熔渣對鋼水而言是氧化渣還是還原渣？ 解： W（SiO2+P2O5）=% W(Cao+Mgo+Mno)=% 查圖84得： Lg[%O]max= 6320/T+ 當(dāng)T=1600時，[%O] max = 因為[%O]= [%O] max *=*=%，%〈%，固熔渣對鋼水而言是氧化渣。6．為什么FeO在堿性渣中活度系數(shù)比在酸性渣中大？這是否說明堿性渣的氧化性高于酸性渣？為什么？答：1）渣中SiOTiO2等酸性氧化物較少，F(xiàn)eo大部分以自由態(tài)存在，即F eo在渣中活度系數(shù)比在酸性渣中大。 2）但這并不能說明堿性渣 的氧化性大于酸性渣 3）雖然堿性渣中FeO的活度系數(shù)大，但堿性渣中FEO的含量并不高，因此堿性渣對液態(tài)金屬的氧話性比酸性渣小7．冶煉與熔焊過程中熔渣的氧化性強會造成什么不良的后果？ 答；熔渣氧化性強，渣中的FeO更易向金屬中擴散，使液態(tài)金屬中增氧，熔煉液態(tài)金屬增氧容易侵蝕爐襯，焊縫中增氧可能產(chǎn)生氣孔等缺陷。8．采用堿性焊條施焊時，為什么要求嚴格清理去焊件坡口表面的鐵銹和氧化皮，而用酸性焊條施焊或max CO2焊時對焊前清理的要求相對較低？ 答：這種現(xiàn)象可以用熔渣的分子理論來解釋。堿性渣中SiOTiO2等酸性氧化物較少，F(xiàn)eO大部分以自由狀態(tài)存在，即FeO在渣中的活度系數(shù)大，因而容易向金屬中擴散，使液態(tài)金屬中增氧。所以在堿性焊條藥皮中一般不加入含F(xiàn)eO的物質(zhì)，并要求焊接時嚴格清除在焊件表面上的氧化皮和鐵銹，否則將使焊縫增氧并可能產(chǎn)生氣孔等的缺陷。而在酸性渣中，SiOTiO2等的酸性氧化物較多，它們能與FeO形成復(fù)雜的化合物（如FeO、SiO2），使自由的FeO 減少，故在熔渣中FeO含量相同的情況下，擴散到金屬中的氧較少，CO2焊采用Mn,Si沉淀脫氧，CO2焊脫氫能力強，所以用酸性焊條施焊或CO2焊時對焊前清理的要求相對較低。9試比較表81中各種焊接熔渣的氧化性強弱。 表81 焊接熔渣的化學(xué)成分舉例焊條或焊劑類型熔渣化學(xué)成分（%）熔渣堿度SiO2TiO2Al2O3FeOMnOCaOMgONa2OK2OCaF2Ｂ１Ｂ２鈦型—鈦鈣型—鈦鐵礦型—氧化鐵型—纖維素型—低氫型—HJ43140~44—≤4≤34~38≤65~8——3~7~~HJ25018~22—18~23≤5~84~812~16——23~30~~由比較可知。酸性焊條中SiOTiO2含量較多，F(xiàn)eO，MnO等強氧化物含量較多，低氫型焊條又稱堿性焊條中，CaF2含量較多.：“焊接過程中熔渣對液態(tài)金屬的氧化反應(yīng)比熔煉過程劇烈，但反應(yīng)程度不如熔煉時徹底?！蹦阏J為這句話對嗎？請說明原因。答：這句話是對的。因為熔焊時由于熔渣在高溫狀態(tài)下的存在時間短暫，因此擴散氧化程度一般遠不能達到平衡狀態(tài)，而熔煉過程中的擴散氧化進行的較充分。第九章 液態(tài)金屬的凈化與精煉何謂沉淀脫氧？試述生產(chǎn)中常用的幾種沉淀脫氧反應(yīng)。答：（1）沉淀脫氧是指溶解于液態(tài)金屬中的脫氧劑直接和熔池中的[FeO]起作用，使其轉(zhuǎn)化為不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并析出轉(zhuǎn)入熔渣的一種脫氧方式。（2）生產(chǎn)中幾種常用的沉淀脫氧反應(yīng)： a 錳的脫氧反應(yīng)，[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO) b 硅的脫氧反應(yīng)，[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2) c 硅錳聯(lián)合脫氧反應(yīng)。試述鑄造與焊接冶金工藝中常用的脫氧方式及特點。答：（1）先期脫氧 熔焊過程中先期脫氧的特點是脫氧過程和脫氧產(chǎn)物與高溫的液態(tài)金屬不發(fā)生直接關(guān)系，脫氧產(chǎn)物直接參與造渣。而在一般的熔煉鋼鐵爐中，也存在硅和錳等元素與爐氣中的氧化性氣體發(fā)生反應(yīng)，生成的氧化物進入熔渣，但此時并不是有目的地為了脫氧。（2）沉淀脫氧 這種方法的優(yōu)點是脫氧速度快，脫氧徹底。但脫氧產(chǎn)物不能清除時將增加金屬液中雜質(zhì)的含量。 （3） 擴散脫氧 這種方法的優(yōu)點是脫氧產(chǎn)物留在熔渣中，液態(tài)金屬不會因脫氧而造成夾雜。缺點是擴散過程進行的緩慢，脫氧時間長。 （4）真空脫氧 在一般真空處理條件下，碳只能起到部分脫氧的作用，盡管如此，用碳脫氧，脫氧產(chǎn)物不留在鋼液中，所以對提高鋼液質(zhì)量有明顯的效用。從冶金反應(yīng)動力學(xué)角度分析熔渣粘度過大或過小所帶來的問題。答：（1）擴散脫氧是在熔渣中加入脫氧劑，使脫氧元素與熔渣中的氧化亞鐵起作用而達到間接脫去鋼液中氧化亞鐵的目的。如果熔渣粘度過大，不利于鋼液中氧化亞鐵向熔渣中擴散，從而影響脫氧效果。 （2）熔渣脫硫的原理與擴散脫氧相似，其反應(yīng)也包括有擴散過程。如果熔渣粘度過大，不容易傳輸，不利于脫硫反應(yīng)進行。 （3）脫磷反應(yīng)是在熔渣與鋼液界面上進行的。隨著反應(yīng)的進行，界面處的CaO和FeO因反應(yīng)而消耗，濃度減低，必然會引起渣層上方的CaO和FeO向界面?zhèn)鬏?。與此同時，反應(yīng)生成的磷酸鈣在界面處濃度增高，必然會向渣層上方傳輸。熔渣粘度過大，不利于這些傳輸過程的進行，因而脫磷效果降低。、脫磷、脫硫的影響。脫氧 在熔渣脫氧時，堿度高不利于脫氧，但在用硅沉淀脫氧時，堿度高可以提高硅的脫氧效果。脫硫： 熔渣的還原性和堿度 渣中氧化鈣的濃度高和氧化亞鐵的濃度低都有利于反應(yīng)的行因此，在還原期中脫硫是有利的。熔渣堿度高也有利于脫硫。脫磷 脫磷的有利條件是高堿度和強氧化性的、粘度小的熔渣，較大的渣量和較低的溫度。試述熔渣脫硫的原理及影響因素。答：（1）熔渣脫硫的原理與擴散脫氧相似,。根據(jù)它是利用FeS在熔渣中和金屬液中的分配定律，通過在熔渣中脫S，達到對金屬的脫S作用。CaO、CaCMnO、MgO與熔渣中的FeS反應(yīng)而進行脫硫，當(dāng)熔渣中的FeS含量減少時，鋼液中的FeS就向熔渣中擴散，這樣就間接達到了脫去鋼液中FeS的目的。 （2）影響因素 a、熔渣的還原性和堿度。在熔渣還原期中和熔渣的堿度高時都有利于脫硫。 b、粘度。粘度小有利于脫硫。 c、溫度。脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此溫度高有利于脫硫。 d、硫的活度。硫的活度大，容易從金屬液中析出，有利于脫硫。熔煉超低碳合金鋼時應(yīng)采取怎樣的工藝措施？答：熔煉超低碳合金鋼時比較有效的方法是在真空下進行脫碳。生產(chǎn)中采用真空氬氧脫碳精煉（VOD）法以及真空氬氧脫碳轉(zhuǎn)爐（VODC）法。磷在鋼中有何危害？試述影響脫磷的因素有哪些。答：（1）當(dāng)鋼中含磷量過多時，將增加材料的冷脆性，即沖擊韌性降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。在含碳量較高的低合金鋼和奧氏體鋼中，磷也會促使產(chǎn)生熱裂紋。 （2）影響脫磷的因素： a、熔渣的堿度和氧化性。高堿度和強氧化性的熔渣有利于脫磷反應(yīng)進行。，進一步提高堿度并不能將磷的分配比提得更高。實際上，熔渣堿度太高時，使得熔渣的粘度增大，反而使脫磷效果降低。 b、熔渣的粘度。粘度小有利于脫磷。 C、溫度。脫磷反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，降低溫度有利于反應(yīng)的進行。但是，只有在高溫下才能獲得流動性良好的高堿度熔渣，所以溫度必須適當(dāng)，才能有效地脫磷。 d、渣量。渣量大有利于脫磷。但渣量也不能過多，因為造渣需要消耗大量的熱，使耗電量增加，冶煉時間延長。 第十章 焊接熱影響區(qū)的組織與性能何謂焊接熱循環(huán)？焊接熱循環(huán)的主要特征參數(shù)有那些？答：焊接熱循環(huán)：在焊接熱源的作用下，焊件上某點的溫度隨時間的變化過程，即焊接過程中熱源沿焊件移動時，焊件上某點溫度由低而高，達到最高值后，又由高而低隨時間的變化。決定焊接熱循環(huán)特征的主要參數(shù)有以下四個：（1）加熱速度ωH　焊接熱源的集中程度較高，引起焊接時的加熱速度增加，較快的加熱速度將使相變過程進行的程度不充分，從而影響接頭的組織和力學(xué)性能。（2）最高加熱溫度Ｔmax　也稱為峰值溫度。距焊縫遠近不同的點，加熱的最高溫度不同。焊接過程中的高溫使焊縫附近的金屬發(fā)生晶粒長大和重結(jié)晶，從而改變母材的組織與性能。（3）相變溫度以上的停留時間tH　在相變溫度TH以上停留時間越長，越有利于奧氏體的均勻化過程，增加奧氏體的穩(wěn)定性，但同時易使晶粒長大，引起接頭脆化現(xiàn)象，從而降低接頭的質(zhì)量。（4）冷卻速度ωC(或冷卻時間t8 / 5) 　冷卻速度是決定焊接熱影響區(qū)組織和性能的重要參數(shù)之一。對低合金鋼來說，熔合線附近冷卻到540℃左右的瞬時冷卻速度是最