材料连接技术作业答案.docx

1、焊缝金属脱氧的途径有哪些？脱氧效果如何？酸性焊条和碱性焊条的脱氧方式有什么不同？脱氧反应是分区域连续进行的，因而可将脱氧分为先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧三种类型。 先期脱氧是指在焊条电弧焊中，药皮反映区内的脱氧剂与高价氧化物和碳酸盐分解出的O2和CO2起反应，从而降低电弧气氛氧化性的脱氧方式。但是，由于反应温度低，传质条件差，故先期脱氧的效果不充分的，仍需进一步脱氧。 沉淀脱氧（置换脱氧）这是置换氧化的逆反应。它的原理是利用溶于液态金属中的脱氧剂和FeO反应，把铁还原，而且要求脱氧产物浮入渣中。沉淀脱氧是在熔滴和熔池内进行，比先期脱氧进行的彻底，是最重要的脱氧方法。 扩散脱氧是指被焊金属的氧化物通过扩散从液态金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的一种脱氧方式。它是扩散氧化的逆反应，发生在液态金属与熔渣界面，以分配定律为理论基础。当(FeO)/FeO分配系数L时，发生扩散氧化，温度升高L值减小有利于扩散氧化进行，所以扩散氧化发生在熔滴区以及熔池头部高温区，另外碱性渣也有利于扩散氧化进行。扩散脱氧和扩散氧化相反，当(FeO)/FeO 分配系数L时，发生扩散脱氧，温度降低L值增大有利于扩散脱氧进行，所以扩散脱氧发生在熔池尾部低温区，另外酸性渣有利于扩散脱氧进行。由于扩散脱氧发生在温度较低的熔池尾部，熔渣与金属的粘度大，而且时间短，所以扩散脱氧不是脱氧的主要途径。酸性焊条和碱性焊条的脱氧方式有什么不同？1、沉淀脱氧中 Mn的脱氧： Mn+FeO=Fe+（MnO）Mn脱氧常用于酸性渣系中，因为酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2，易与脱氧产物MnO生成复合物，使MnO活度减少，脱氧效果较好。碱性焊条药皮中酸性氧化物含量少，而碱性氧化物含量高，MnO活度大，Mn脱氧效果较差。 Si的脱氧：Si+2FeO=2Fe+（SiO2） Si脱氧产物SiO2为酸性氧化物，提高熔渣碱度，可使其活度减少，提高脱氧效果，因此可用于碱性焊条脱氧。但SiO2熔点高，易形成夹杂，因此碱性焊条药皮中一般不单独用Si或Mn作脱氧剂，而采用Mn-Si联合脱氧。2、扩散脱氧扩散脱氧只存在于酸性焊条（酸性渣）中，因为其含有的酸性氧化物，易与FeO形成复合物，使渣中FeO的活度减小，其扩散脱氧能力增加。而碱性渣由于存在大量的碱性氧化物CaO，其FeO的活度大，扩散脱氧难以进行。2、焊接结晶裂纹的形成的机理是什么？影响因素有哪些？防止措施是什么？产生结晶裂纹的机理：从金属结晶学理论可以知道，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质比较多，并富集在晶界。一般来讲，这些杂质所形成的共晶都具有较低的熔点。在焊缝凝固过程中，这些低熔点共晶被排挤到晶界就形成了所谓的晶间“液态薄膜”。同时，焊缝凝固过程中由于收缩产生了拉应力，在拉应力作用下焊缝金属很容易沿液态薄膜拉开形成裂纹。产生结晶裂纹原因：液态薄膜根本原因；拉伸应力必要条件。影响结晶裂纹的因素：1）冶金因素a.结晶温度区间：结晶温度区间越大，裂纹倾向越明显；b.合金元素的影响：一般认为，C、S、P对结晶裂纹的影响最大；c.一次结晶组织的影响：晶粒越粗大，柱状晶方向越明显，裂纹倾向越大；d.低熔共晶形态：低熔共晶物呈薄膜状态，裂纹倾向越大。2）力学因素在焊接时脆性温度区内金属的强度要小于在脆性温度区内金属所承受的拉伸应力，即产生结晶裂纹 产生结晶裂纹的条件是冶金因素和力共同作用，二者缺一不可。防止焊接结晶裂纹可以从两个方面着手：(1)冶金措施严格控制焊材中硫、磷和碳的含量 限制熔合比(减少母材带入焊缝的有害杂质含量） 改善焊缝组织,细化晶粒 利用“愈合作用” (2)应力控制选择合理的接头形式（使熔深减小） 确定合理的焊接顺序 (尽量使焊缝处于较小的刚度下焊接) 确定合理的焊接参数（适当增加焊接电流；预热等）。3、氢对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氢量的措施有哪些？（试从来源、冶金和工艺三方面控制加以阐述）。氢的对焊接质量的影响： 氢对所有的金属焊接都有害，氢的有害作用可分为两种：暂态现象脆化、白点，经时效、热处理可消除；永久现象气孔、冷裂纹，不可消除。以上缺陷的出现都会使焊缝力学性能严重下降。控制氢的措施：（1）控制氢的来源 限制焊接材料的含氢量。在制造焊条和焊剂、药芯焊丝时，应尽量少选含氢物质，或者适当提高烘焙温度以降低焊接材料的含水量。焊条和焊剂等焊接材料在大气中长期放置会吸潮，从而使焊缝含氢量增加，因此在使用这些焊接材料钱应再进行烘干处理，烘干后应立即使用或放于低温烘箱中，以防再次受潮。 清除焊丝和焊件表面的杂质。焊丝和焊件破口附近的油污。铁锈和吸附水也是氢的主要来源之一，为减少焊缝金属的含氢量，焊前应认真清除这些有害杂质。（2）冶金措施 增加焊接材料的氧化性（OH夺H）； 在焊接材料中加入氟化物，通过氟化物除氢（HF夺H）； 药芯或药皮中加入微量稀土元素。（3）工艺措施1）控制焊接参数 电流：一般适当降低电流，可降低焊缝中含氢量； 电压：电压适当降低，可降低焊缝中含氢量； 电流的种类和极性：直流反接（试件接负极，焊把接正极）氢量最少，交流最多。2）进行焊后脱氢处理5、为什么要进行焊缝金属的合金化？ 答：（1）补偿焊接中因氧化和蒸发所引起的合金元素的损失；（2）消除某些焊接工艺缺陷，改善焊缝金属组织及力学性能；（3）获得具有特殊性能的堆焊层。6、酸性焊条和碱性焊条各有何特点？ 从焊缝金属力学性能考虑 酸性焊条的药皮熔渣氧化性强，合金元素易烧损，焊缝中氢、硫等含量较高，故焊缝金属的塑性、韧性较低，抗裂性较差，适于普通结构钢件焊接。 碱性焊条的药皮含有较多的合金剂，故焊缝金属力学性能好，抗裂性好，适于焊接焊接重要的结构件。 从焊接工艺性考虑 酸性焊条稳弧性好，飞溅小，易脱渣，对油污、水、锈的敏感性小，焊接电流可交、直两用，工艺性好； 碱性焊条稳弧性差，飞溅大，对油污、水锈的敏感性大，焊接电源多要求直流，焊接工艺性较差。7、高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因主要是什么？防止延迟裂纹的措施有哪些？答：高强钢焊接时产生延迟裂纹的原因或因素主要是：（1）钢种的淬硬倾向；（2）焊接头的含氢量及其分布；（3）焊接接头的拘束应力。冶金措施：答：（1）选用低碳微量多合金化的母材；（2）降低焊缝含氢量：选用低氢焊接材料，烘干焊条，清理焊件焊丝，采用低氢焊接方法；选用低匹配焊条 （3）采用奥氏体组织的焊条焊接某些淬硬倾向