【正文】 展的，常見沿焊縫中心長(zhǎng)度方向開裂即縱向裂紋，有時(shí)焊縫內(nèi)部?jī)蓚€(gè)樹枝狀晶體之間。 高溫液化裂紋： 在高溫下產(chǎn)生 ,鋼材或多層焊的層間金屬含有低熔點(diǎn)化合物經(jīng)重新溶化，在收縮應(yīng)力作用下 ,沿奧氏體晶間發(fā)生開裂。 ①凝固速度： 凝固速度 大，不利于浮出，易產(chǎn)生氣孔 ②液態(tài)金屬粘度：粘度大，氣泡上浮阻力大， 易產(chǎn)生氣孔 ③液態(tài)金屬密度：密度小，氣泡上浮速度小， 易產(chǎn)生氣孔 ④氣泡尺寸：氣泡尺寸越大，越有利于浮出 原始?xì)怏w不足以使氣泡尺寸增大，產(chǎn)生氣孔可能性大 原始?xì)怏w數(shù)量很多 ? 氣泡半徑大 ? 完全浮出 ? 不產(chǎn)生氣孔 焊接人 免費(fèi)下載 二、氣孔類型及其成因 分類 根據(jù)形態(tài)：球狀氣孔、條蟲狀氣孔 根據(jù)分布：孤立狀氣孔、均布狀氣孔 根據(jù)來源：析出型氣孔、反應(yīng)型氣孔 析出型氣孔 熔池金屬凝固時(shí)氣體的溶解度突然降低所產(chǎn)生 平衡凝固時(shí)： H在 Al 中 H在 Fe中 25ml/100g降至 8ml/100g 鋁比鋼鐵更容易產(chǎn)生氫氣孔。 焊接人 免費(fèi)下載 氣泡上浮條件 氣泡上浮能力與氣泡和現(xiàn)存表面接觸角有關(guān)。 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊縫金屬性能的控制 強(qiáng)度和韌性是影響接頭使用可靠性的最重要因素。 ②部分合金鋼元素在熔合區(qū)附近的偏析：如 C元素在熔合區(qū)附近的偏析。 焊接人 免費(fèi)下載 (2)微觀偏析 晶界、晶內(nèi)的亞晶和樹枝晶之間存在不同程度的顯微偏析。 類比于鑄造縮孔采用冒口消除。 ③ 弧坑偏析：收弧處熔池未填滿，凝固時(shí)大量雜質(zhì)無法排出及成份擴(kuò)散不均勻而造成的偏析。 ① 層狀偏析：結(jié)晶速度周期性變化（如操作的移動(dòng)） ? 偏析周期性地分布。 隨著成分過冷的進(jìn)一步加大，樹枝晶生長(zhǎng)的方式逐漸占主導(dǎo)地位，在到達(dá)熔池尾端結(jié)束凝固時(shí)，成分過冷度最大，有可能形成等軸樹枝晶區(qū)。 ② 堿性 焊條：存在 Al、 Ti、 Si Al、 Ti與氧的親和力 ? Mn與氧的親和力 保護(hù) Mn，可實(shí)現(xiàn) SiMn聯(lián)合脫氧 (4)氣體逸出問題 調(diào)整冷卻速度或熔池在液態(tài)存在時(shí)間 焊接人 免費(fèi)下載 三、焊縫金屬成分的控制 使有害雜質(zhì)侵入少，有益成分損失小 雜質(zhì)的控制 (1)工藝限制來源和加強(qiáng)排除 氣體保護(hù)、清除水分、油污、氧化膜等 脫氫 (2)冶金措施 脫氧、脫氫 脫硫 冶金方法脫氮效果不理想 合金元素的燒損 采用過渡系數(shù)反映合金成分的收得率 過渡系數(shù) ? = [x] d / [x] E 其中 [x] d為元素 x在熔覆金屬中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) [x] E為元素 x在焊接材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 焊接人 免費(fèi)下載 ①一般過渡系數(shù) ?1 ② 不同合金元素的過渡系數(shù)與氧親和力大小直接有關(guān) （親和力大，過度系數(shù)?。? ③不同焊接方法導(dǎo)致過渡系數(shù)差異 具體條件進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定合金過渡系數(shù)，從而進(jìn)行焊縫成分計(jì)算 焊接人 免費(fèi)下載 第三章 熔化焊接頭組織與性能 焊接接頭具有與母材不同的特點(diǎn) ①兩種以上金屬在高溫下混合且伴隨各種化學(xué)冶金反應(yīng)，使焊縫金屬和母材成分、組織、性能發(fā)生很大變化 ②熱影響區(qū)發(fā)生組織變化 ③化學(xué)冶金不均勻，造成接頭成分不均勻，存在偏析與性能差異 ④焊接熱效應(yīng)不均勻，造成組織梯度 焊接人 免費(fèi)下載 一、焊縫金屬的結(jié)晶 結(jié)晶特點(diǎn) （與鑄造結(jié)晶相似，但有自己特點(diǎn)） (1)加熱溫度高，冷卻速度快 (2)熱源移動(dòng)，結(jié)晶連續(xù)進(jìn)行且隨熔池前進(jìn) (3)熔池中溫度不均勻性大，中心過熱 (4)熔池原始成分不均勻 (存在時(shí)間短，來不及均勻 ) 焊接人 免費(fèi)下載 焊縫金屬凝固過程 非均勻形核，依靠現(xiàn)成表面：①懸浮質(zhì)點(diǎn)（一般作用不大），②熔合區(qū)加熱到半熔化狀態(tài)基體金屬的晶粒表面 開始結(jié)晶時(shí)，從靠近熔合線處的母材晶粒上 聯(lián)生長(zhǎng)大 焊接人 免費(fèi)下載 優(yōu)先生長(zhǎng)的方向與散熱最快的方向一致時(shí)，有利于生長(zhǎng)，形成粗大的柱狀晶。熔渣對(duì)液態(tài)金屬產(chǎn)生沖洗作用，使液 態(tài) 金屬中的氧化物易于吸收到熔渣中。 先期脫氧 熔滴反應(yīng)區(qū) 熔滴形成、長(zhǎng)大、過渡到熔池； 冶金反應(yīng)最激烈部位，平均溫度 1800~2400186。 (SiO2)+[Fe] ? [FeO]+[Si] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Si (MnO)+[Fe] ? [FeO]+[Mn] ，若熔渣 B2?，反應(yīng)有利于向右進(jìn)行， 增 Mn (2)影響 FeO分配 若熔渣 B2?， FeO易于集中于熔渣中 若熔渣 B2?， FeO易向金屬中分配 焊接人 免費(fèi)下載 (4)影響控 [H]作用 CaF2+SiO2 ?CaSiO3+SiF4 (1) SiF4+H ?SiF+HF (2) SiF4+H2O ?SiO2+HF (3) 若熔渣 B2?，反應(yīng) (1)有利于向右進(jìn)行，有利于 控 [H]反應(yīng) (3)影響 S分配 除 S反應(yīng)生成物 FeS呈酸性 若熔渣 B2? ? S 易向熔渣中分配 焊接人 免費(fèi)下載 第三節(jié) 焊接化學(xué)冶金反應(yīng) 一、焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) “氣體 熔渣 熔融金屬”之間產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng) 焊接冶金分區(qū)、連續(xù)進(jìn)行 藥皮焊條焊接冶金反應(yīng)分為三區(qū)：藥皮反應(yīng)區(qū)，熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 熔化極氣體保護(hù)焊：熔滴反應(yīng)區(qū)，熔池反應(yīng)區(qū) 分開，而又連續(xù) 超高溫特征，有利于冶金反應(yīng)強(qiáng)烈進(jìn)行 焊接冶金反應(yīng)的界面大，可促使冶金反應(yīng)充分進(jìn)行 焊接反應(yīng)過程短，不利于達(dá)到平衡狀態(tài) 熔池中對(duì)流和攪拌現(xiàn)象，有利于熔池成分均勻化和冶金反應(yīng)進(jìn)行 焊接人 免費(fèi)下載 二、焊接冶金反應(yīng)過程 藥皮反應(yīng)區(qū) （為熔滴階段及熔池階段提供反應(yīng)產(chǎn)物） (1)除水反應(yīng) (2)有機(jī)物分解 (3)礦物分解：生成 O CO2，起保護(hù)作用，同時(shí)氧化錳鐵等 (4)鐵合金氧化 生成的 O H2O、 CO2均有氧化性 當(dāng)溫度高于一定溫度時(shí)（ 600186。其作用與焊條藥皮一致 ①藥皮?；幚恚Y(jié)處理、未熔化） ?非熔煉型焊劑 ②藥粉熔化、?；笫褂??熔煉型焊劑 （３）焊絲： 作為填充金屬或同時(shí)作為導(dǎo)電的金屬絲 實(shí)芯焊絲 藥芯焊絲 （４）保護(hù)氣體 單一： CO Ar、 He。 （可能導(dǎo)致時(shí)效脆化，降低塑性） 焊接人 免費(fèi)下載 氧的控制 （ 1）控制來源 除掉工件焊絲表面氧化物、鐵銹等 （ 2）冶金脫氧 ①先期脫氧 ②沉淀脫氧 ③沖洗脫氧 ④擴(kuò)散脫氧 另：均還可通過焊接工藝參數(shù)的調(diào)整來控制，但都有較大局限性 焊接人 免費(fèi)下載 第二節(jié) 焊接材料與焊接熔渣 一、焊接材料 焊接時(shí)所消耗的材料統(tǒng)稱為焊接材料。 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?dú)怏w種類：氮?dú)狻⒀鯕?、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(hù)焊時(shí) ?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(fèi)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(jī)物的分解和燃燒 （ 3）碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解 （ 4）材料蒸發(fā)：水分、金屬元素、熔渣等 沸點(diǎn)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(duì)氣體在金屬中溶解或與金屬作用有較大影響 簡(jiǎn)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(fèi)下載 二、 H2與金屬的作用 來源：焊接材料中水分、有機(jī)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(shí) （電熔渣起保護(hù)作用 ） b、氣體保護(hù)焊時(shí)：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(fèi)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(shí) ?H溶解度發(fā)生突變 b、 元素對(duì) 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(kuò)散 H：原子半徑小，擴(kuò)散能力強(qiáng)，如果以原子或離子狀態(tài)存在并可在晶格中自由移動(dòng) ?擴(kuò)散 H （ 2）殘余 H： H擴(kuò)散到缺陷處 ? 結(jié)合成分子 ? 半徑大 ? 不能繼續(xù)擴(kuò)散 ?殘余 H 焊接人 免費(fèi)下載 剛焊接的接頭中 ? H擴(kuò)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(kuò)散 H對(duì)焊接質(zhì)量的影響 （ 1）氫脆 （ 2）白點(diǎn) （ 3）冷裂紋 （ 4）氣孔 （ 5）組織變化 焊接人 免費(fèi)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(kuò)散 H含量） （ 4）焊后脫 H處理：熱處理， H擴(kuò)散逸出 （ 5）控制焊接工藝 焊接人 免費(fèi)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(diǎn) （ 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(hù)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(gè)階段 （ 1）氣體分子向氣體 /金屬界面運(yùn)動(dòng) （ 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(kuò)散 焊接人 免費(fèi)下載 N對(duì)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(qiáng)化和細(xì)化晶粒作用 （ 2）不利方面：氣孔 時(shí)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(hù)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