气体对金属的作用.ppt

气体对金属的作用,氧对金属的作用,根据氧与金属作用的特点分类,（一）氧在金属中的溶解,一、氧在液态铁中的存在形式：氧原子和FeO 二、氧在液态金属中溶解度的影响因素：温度、第二合金元素 （）温度的影响 氧在液态铁中的溶解度随着温度的升高而增大，如果与液态铁平衡的是纯FeO熔渣，则氧在其中的溶解度达到最大值，其与温度的关系为：,在铁冷却过程中，氧的溶解度急剧下降。室温下Fe几乎不溶解氧(0.001%)。因此，焊缝金属和钢中所含的氧绝大部分是以氧化物和硅酸盐夹杂物的形式存在的。 （）第二合金元素的影响 当液态铁中有第二种合金元素时，随着合金元素含量的增加氧的溶解度下降，其主要表现形式如下图所示,液态铁中氧的溶解度与温度 的关系,第二合金元素对液态铁中氧的溶解度的影响曲线,（二）氧化性气体对金属的氧化,焊接过程中金属的氧化是在各个反应区通过氧化性气体（如 等）和活性熔渣与金属相互作用实现的。 1、金属氧化还原方向的判据 在一个由金属、金属氧化物和氧化性气体组成的系统中，究竟是发生金属的氧化还是还原，需要一个判据来判断。结合物理化学的知识，金属氧化物的分解压 可以作为判据。假设在金属氧金属氧化物系统中氧的实际分压为 ，则, 金属被氧化 金属被还原 = 处于平衡状态,金属氧化物的分解压是温度的函数，他随温度的升高而增加。如下图 由图可知，除了Ni和 Cu外，在同样的温度 下FeO的分解压最大， 即它是最不稳定的。 在FeO为纯凝聚相时 ，其分解压为：,实际上，FeO不是纯凝聚相，而是荣誉液态铁中，这时其分解压 可用下式表示： 式中FeO溶解在液态铁中的FeO浓度； FeOmax在液态铁中FeO的饱和浓度（最大溶解度）,2 、自由氧对金属的氧气 用光焊丝在空气中无保护焊接时，可以认为气象中氧的分压等于空气中的氧分压，他远大于焊接温度下FeO的分解压（由上图知），所以铁被氧化焊缝质量较高,3、二氧化碳对金属的氧化 在高温下，纯的二氧化碳分解得到的平衡气象成分和气相中氧的分压如下图，可以看出，分解后氧的分压远远大于FeO的分解压，所以高温下二氧化碳对于液态铁和其他好多金属来说是活泼的氧化剂,二氧化碳和液态铁的反应 4、水对金属的氧化 水不仅使焊缝增H，而且使铁或其他金属氧化。铁与水蒸气的反应式及平衡常数如下： 由上式可以看出，温度越高，水汽的氧化性越强。,通过比较二氧化碳和水汽通液态铁反应的方程式可知，在液态铁存在的温度下，二氧化碳的氧化性比水汽的大，但是当气相中含有较多水分的同时，为保证焊接质量在脱氧的同时还要去氢。 5、混合气体对金属的氧化性 在采用氧化性混合气体焊接时，应该根据其氧化能力的大小选择含有合适脱氧剂的焊丝,（三）氧对焊接质量的影响,随着含氧量的增加，其强度、塑性、韧性都明显的下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降如下图，此外还引起热脆、冷脆和时效硬化,（四）控制氧的措施,1、纯化焊接材料 采用高纯度的惰性气体保护焊、采用低氧无氧焊条或焊剂、乃至在真空室中焊接。下表为低氧焊条和普通焊条焊接时焊缝中的氧含量,2、控制焊接工艺参数 增加电弧电压，是空气侵入电弧，并增加氧与熔滴的接触时间，所以使焊缝的含氧量增加，为了减少焊缝的