【正文】 稱為偏向晶，焊速越慢，柱晶前傾的越厲害。（2）擇優(yōu)生長(zhǎng)柱狀晶生長(zhǎng)時(shí)它的長(zhǎng)大趨勢(shì)不同，當(dāng)母材半熔化晶粒的晶格位向（晶體最易長(zhǎng)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(zhǎng)。（2）熔池中的金屬處于過(guò)熱狀態(tài)（3）熔池是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下結(jié)晶 熔池凝固的特點(diǎn)（1）聯(lián)生結(jié)晶焊接條件下，一般是以熔合區(qū)附近加熱到半熔化狀態(tài)的母材晶粒表面為現(xiàn)成表面，開(kāi)始形核，并且以柱狀晶的形態(tài)向焊縫中心生長(zhǎng)。圖22 焊接接頭示意圖1焊縫；2熔合區(qū)；3HAZ；4母材熔池金屬?gòu)囊簯B(tài)凝固到室溫，一般要經(jīng)歷兩次組織變化：由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的凝固過(guò)程稱為一次結(jié)晶；當(dāng)溫度降到相變溫度后發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變稱為二次結(jié)晶或固態(tài)相變，常溫下的焊縫金相組織就是二次結(jié)晶組織。 合金過(guò)渡系數(shù)通常小于1，且。所以，研究焊縫金屬的合金化具有非常重要的意義。⑵消除焊接缺陷（氣孔、裂紋等），改善焊縫金屬的組織和性能。P2O3+11[Fe] 焊縫金屬的合金化（滲合金）所謂合金化，就是把需要的合金元素通過(guò)焊接材料過(guò)渡到焊縫金屬中去的過(guò)程。脫磷反應(yīng)分為兩步：①將磷氧化生成P2O5②使之與渣中的堿性氧化物生成穩(wěn)定的磷酸鹽2[Fe3P]+5(FeO)+3(CaO)= (CaO)3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。⑴限制來(lái)源焊縫中的硫主要來(lái)源有三個(gè)：⑵冶金脫硫方式有三種：① 元素脫硫 [FeS]+[Mn]=(MnS)+[Fe]② 熔渣脫硫 [FeS]+(MnO)=(MnS)+(FeO)[FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)[FeS]+(MgO)=(MgS)+(FeO)③ 稀土 磷的危害與控制（1）磷的危害磷在多數(shù)焊縫中都是一種有害的雜質(zhì)，存在形式以Fe2P和Fe3P為主。它容易發(fā)生偏析，以低熔點(diǎn)共晶Fe+FeS(熔點(diǎn)985℃)和FeS+FeO(熔點(diǎn)940℃)的形式呈片狀或鏈狀分布在晶界上，這樣就增加了焊縫金屬產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向，同時(shí)還會(huì)降低沖擊韌性和抗腐蝕性。沉淀脫氧比先期脫氧進(jìn)行的徹底，是最重要的脫氧方法。③沉淀脫氧（置換脫氧）這是置換氧化的逆反應(yīng)。由于擴(kuò)散脫氧發(fā)生在溫度較低的熔池尾部，熔渣與金屬的粘度大，而且時(shí)間短，所以擴(kuò)散脫氧不是脫氧的主要途徑。當(dāng)(FeO)/[FeO]分配系數(shù)L時(shí)，發(fā)生擴(kuò)散氧化，溫度升高L值減小有利于擴(kuò)散氧化進(jìn)行，所以擴(kuò)散氧化發(fā)生在熔滴區(qū)以及熔池頭部高溫區(qū)，另外堿性渣也有利于擴(kuò)散氧化進(jìn)行。Fe2O3 + Mn = MnO+2FeOFeO + Mn = MnO + FeOMnO2 + Mn = 2MnO2CaCO3 + Ti＝TiO2 +2CaO + 2CO2CaCO3 + Si = SiO2 + 2CaO + 2CO先期脫氧的效果取決于脫氧劑對(duì)氧的親和力、它的粒度、氧化劑與脫氧劑的比例、焊接電流密度、伸出長(zhǎng)度等因素。④成本盡量低。②脫氧的產(chǎn)物應(yīng)不溶于液態(tài)金屬，其密度也應(yīng)小于液態(tài)金屬的密度，同時(shí)應(yīng)盡量使脫氧產(chǎn)物處于液態(tài)。（3）焊件表面氧化物對(duì)金屬的氧化2Fe(OH)2＝Fe2O3+3H2OFe2O3+［Fe］＝3FeOFe3O4+[Fe]=4FeO 脫氧反應(yīng)（1）對(duì)脫氧劑的要求用于脫氧的元素或鐵合金叫脫氧劑。擴(kuò)散氧化過(guò)程需要一定的時(shí)間，所以它不是金屬氧化的主要途徑。可以看出，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。①擴(kuò)散氧化焊接鋼時(shí)，由于FeO既能溶于渣又能溶于液態(tài)鋼，所以它能在鋼液和熔渣間進(jìn)行擴(kuò)散。 氧的控制措施（1）純化焊接材料（2）工藝措施（正確選擇焊接規(guī)范）（3）冶金脫氧 焊縫金屬化學(xué)成分的控制 焊接化學(xué)冶金過(guò)程的氧化與還原 金屬的氧化焊接時(shí)金屬的氧化是在各個(gè)反應(yīng)區(qū)通過(guò)氧化性氣體（如OCOH2O等）、熔渣以及坡口表面上的氧化物與金屬相互作用實(shí)現(xiàn)的。焊縫含氧量一般是指總含氧量而言，它既包括溶解的氧，也包括非金屬夾雜物中的氧。在凝固溫度（1520℃）%，而在室溫下α鐵中幾乎不溶解氧（%）。在液態(tài)鐵中加入合金元素時(shí)，隨合金元素的增加氧的溶解度下降。（2）氧化性熔渣（含F(xiàn)eO、MnO、SiO2）（3）焊絲、工件表面的銹（含F(xiàn)e2O3）、氧化鐵（Fe3O4） 氧在金屬中的溶解氧是以原子氧和FeO兩種形式溶于液態(tài)金屬中的，由于FeO中也只有一個(gè)氧原子，所以金屬中兩種形式的含氧量都可用[O]表示。③采用直流反接。 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。 氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響（1） 氮?dú)饪? （2）機(jī)械性能 提高焊縫金屬的強(qiáng)度、硬度，降低塑性和韌性（特別是低溫韌性）?？梢钥闯?，和氫相似，在液態(tài)鐵中2200℃下隨溫度升高氮溶解度增大，2200℃以上迅速減小到0；液固轉(zhuǎn)變（也就是液體凝固）時(shí)溶解度突降，在固態(tài)鐵中氮在不同晶格鐵中的溶解度也不同。所以焊接這些金屬及其合金時(shí)就要防止焊縫金屬的氮化。所以焊接這些金屬時(shí)可以用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體。盡管焊接時(shí)采取了保護(hù)措施（藥皮保護(hù)、氣保護(hù)等），但總有或多或少的氮侵入焊接區(qū)，與熔化金屬發(fā)生作用。焊后將焊件加熱到350℃保溫一小時(shí)，或加熱到250℃保溫68小時(shí)，可促使大部分氫擴(kuò)散逸出。④焊速焊速對(duì)焊縫中的總含氫量沒(méi)有影響，但對(duì)擴(kuò)散氫與總氫量的比值有很大影響。（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?？梢圆扇C(jī)械或化學(xué)方法清除。 控制氫的措施（1）限制氫的來(lái)源① 合理選擇藥皮原材料②嚴(yán)格烘干焊接材料③氣保護(hù)焊時(shí)，限制保護(hù)氣中的含水量，必要時(shí)可采取去水、干燥等措施。當(dāng)氣泡外逸速度小于結(jié)晶速度時(shí)，就在焊縫中形成氣孔。 ⑶氫氣孔因?yàn)樵诤附舆^(guò)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(guò)飽和狀態(tài) ，這將促使2H=H2反應(yīng)發(fā)生。 “誘捕理論”解釋：焊縫中的氣孔及非金屬夾雜物邊緣的空隙，好象“陷阱”一樣捕捉氫原子，并在其中結(jié)合成氫分子，在拉伸試驗(yàn)中“陷阱”中的氫分子被吸附。許多情況下，白點(diǎn)的中心有小夾雜物或氣孔，好象魚(yú)眼一樣，所以又稱為魚(yú)眼。這個(gè)過(guò)程的發(fā)展使空腔內(nèi)產(chǎn)生很高的壓力，導(dǎo)致金屬變脆。在焊縫拉伸過(guò)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。⑴氫脆（氫致塑性損失）氫脆是氫在室溫附近使鋼的塑性指標(biāo)（如延伸率和斷面收縮率）嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。擴(kuò)散氫的測(cè)定方法有甘油法、水銀法、氣相色譜法等，其中最常用的是甘油法。在近縫區(qū)，熔合線處的含氫量高低影響到此接頭是否容易在此處產(chǎn)生冷裂紋。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。部分氫擴(kuò)散集聚到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜等空隙中，結(jié)合成為氫分子，因?yàn)榘霃酱?，不能自由擴(kuò)散，所以稱為“殘余氫”。（3） 固態(tài)組織的相變氫在不同晶體結(jié)構(gòu)中的溶解度是不同的，一般在面心立方晶格的奧氏體鋼中的溶解度要比體心立方晶格的鐵素體+珠光體鋼中的溶解度要大。（2） 在液固轉(zhuǎn)變點(diǎn)氫的溶解度發(fā)生突變，急劇下降。氫在鐵中的溶解度與溫度的關(guān)系見(jiàn)圖21。 氫的來(lái)源（1）焊材中的水分（2）藥皮中的有機(jī)物（3）焊絲和母材坡口表面上的鐵銹、油污（4）電弧周圍空氣中的水分 氫在金屬中的溶解對(duì)于氫氧氮這樣的雙原子氣體來(lái)說(shuō)，必須分解為原子或離子才能溶于金屬。 焊縫金屬中的氣體夾雜 氫對(duì)金屬的作用及控制一般熔焊時(shí)總是或多或少的氫與金屬發(fā)生作用，而且氫是與所有金屬都能夠發(fā)生作用的活潑元素。渣的線膨脹系數(shù)與焊縫金屬的相差越大，越容易脫渣。密度越小，渣輕越容易浮出，不易產(chǎn)生夾渣。比如，熔渣的表面張