【正文】 氧對(duì)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(shí)，其塑性和韌性都將下降，尤其是低溫韌性下降更為嚴(yán)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(shí)可以溶解大量的氮或氫，而在凝固時(shí)氮或氫的溶解度突然下降，這時(shí)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(shí)，就會(huì)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(shí)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(huì)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(shí)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?xì)浠衔锖筒牧媳砻娴挠臀鄣纫彩菤涞闹匾獊碓础Ｒ虼嗽牧鲜褂们熬鶓?yīng)進(jìn)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(shí)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(shí)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(duì)液態(tài)金屬進(jìn)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(jìn)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(diǎn)。熔渣對(duì)于焊接、合金熔煉的積極作用主要有機(jī)械保護(hù)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(duì)液態(tài)金屬的機(jī)械保護(hù)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?dú)溲趿蛉苋耄瑴p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(hù)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(duì)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(yuǎn)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(qiáng)？為什么？答：不一定比酸性渣強(qiáng)。因?yàn)殡x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(yuǎn)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(jìn)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(diǎn)低于金屬熔點(diǎn)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(jià)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(duì)熔焊質(zhì)量有什么影響？答：1）熔渣的熔點(diǎn)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(hù)效果差，還會(huì)影響焊縫外觀成型，產(chǎn)生氣孔和夾雜，一般熔渣熔點(diǎn)低于焊件熔點(diǎn)100~200攝氏度。2）熔渣密度影響熔渣與液態(tài)金屬間的相對(duì)位置與相對(duì)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(dòng)性越好，擴(kuò)散越容易對(duì)冶金反應(yīng)進(jìn)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(shí)的成形和保護(hù)。熔渣的表面張力與液態(tài)金屬間界面張力對(duì)于冶金過程動(dòng)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(duì)液態(tài)金屬的覆蓋性能，并由此影響隔離保護(hù)效果及焊縫外觀成型。5．1600攝氏度時(shí)，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(duì)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(shí)，[%O] max = 因?yàn)閇%O]= [%O] max *=*=%，%〈%，固熔渣對(duì)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(duì)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(qiáng)會(huì)造成什么不良的后果？ 答；熔渣氧化性強(qiáng)，渣中的FeO更易向金屬中擴(kuò)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(shí)，為什么要求嚴(yán)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(shí)對(duì)焊前清理的要求相對(duì)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(kuò)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(shí)嚴(yán)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(kuò)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(qiáng)，所以用酸性焊條施焊或CO2焊時(shí)對(duì)焊前清理的要求相對(duì)較低。9試比較表81中各種焊接熔渣的氧化性強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(shí)徹底。”你認(rèn)為這句話對(duì)嗎？請(qǐng)說明原因。答：這句話是對(duì)的。因?yàn)槿酆笗r(shí)由于熔渣在高溫狀態(tài)下的存在時(shí)間短暫，因此擴(kuò)散氧化程度一般遠(yuǎn)不能達(dá)到平衡狀態(tài)，而熔煉過程中的擴(kuò)散氧化進(jìn)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(diǎn)。答：（1）先期脫氧 熔焊過程中先期脫氧的特點(diǎn)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(jìn)入熔渣，但此時(shí)并不是有目的地為了脫氧。（2）沉淀脫氧 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是脫氧速度快，脫氧徹底。但脫氧產(chǎn)物不能清除時(shí)將增加金屬液中雜質(zhì)的含量。 （3） 擴(kuò)散脫氧 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是脫氧產(chǎn)物留在熔渣中，液態(tài)金屬不會(huì)因脫氧而造成夾雜。缺點(diǎn)是擴(kuò)散過程進(jìn)行的緩慢，脫氧時(shí)間長(zhǎng)。 （4）真空脫氧 在一般真空處理?xiàng)l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(duì)提高鋼液質(zhì)量有明顯的效用。從冶金反應(yīng)動(dòng)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(kuò)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(dá)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(kuò)散，從而影響脫氧效果。 （2）熔渣脫硫的原理與擴(kuò)散脫氧相似，其反應(yīng)也包括有擴(kuò)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(jìn)行。 （3）脫磷反應(yīng)是在熔渣與鋼液界面上進(jìn)行的。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，界面處的CaO和FeO因反應(yīng)而消耗，濃度減低，必然會(huì)引起渣層上方的CaO和FeO向界面?zhèn)鬏?。與此同時(shí)，反應(yīng)生成的磷酸鈣在界面處濃度增高，必然會(huì)向渣層上方傳輸。熔渣粘度過大，不利于這些傳輸過程的進(jìn)行，因而脫磷效果降低。、脫磷、脫硫的影響。脫氧 在熔渣脫氧時(shí)，堿度高不利于脫氧，但在用硅沉淀脫氧時(shí)，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(qiáng)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(kuò)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(dá)到對(duì)金屬的脫S作用。CaO、CaCMnO、MgO與熔渣中的FeS反應(yīng)而進(jìn)行脫硫，當(dāng)熔渣中的FeS含量減少時(shí)，鋼液中的FeS就向熔渣中擴(kuò)散，這樣就間接達(dá)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(shí)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(shí)應(yīng)采取怎樣的工藝措施？答：熔煉超低碳合金鋼時(shí)比較有效的方法是在真空下進(jìn)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(shí)，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(huì)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(qiáng)氧化性的熔渣有利于脫磷反應(yīng)進(jìn)行。，進(jìn)一步提高堿度并不能將磷的分配比提得更高。實(shí)際上，熔渣堿度太高時(shí)，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(qiáng)放熱反應(yīng)，降低溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行。但是，只有在高溫下才能獲得流動(dòng)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?yàn)樵煸枰拇罅康臒?，使耗電量增加，冶煉時(shí)間延長(zhǎng)。 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(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化過程，即焊接過程中熱源沿焊件移動(dòng)時(shí)，焊件上某點(diǎn)溫度由低而高，達(dá)到最高值后，又由高而低隨時(shí)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(gè)：（1）加熱速度ωH　焊接熱源的集中程度較高，引起焊接時(shí)的加熱速度增加，較快的加熱速度將使相變過程進(jìn)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(yuǎn)近不同的點(diǎn)，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(zhǎng)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(shí)間tH　在相變溫度TH以上停留時(shí)間越長(zhǎng)，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(shí)易使晶粒長(zhǎng)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(shí)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(duì)低合金鋼來說，熔合線附近冷卻到540℃左右的瞬時(shí)冷卻速度是最