焊接考试准备

绪论1焊接被焊工件（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。2怎样才能实现焊接，应有什么外界条件当两个被焊的固体金属表面接近到相距RA时就可以在接触表面上进行扩散再结晶等物理化学过程从而形成金属键达到焊接的目的。外界条件对被焊接的材质施加压力，对焊接材料加热（局部或整体）3试述焊接钎焊和粘结在本质上的区别被焊工件的材质（同种或异种）通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程成为焊接。焊接与其他连接方式不同不仅在宏观上形成了永久性的接头而且在微观上建立了组织的内在联系。钎焊也能形成不可拆卸的接头但只是钎料融化而母材不熔化，故在连接处一般不易形成共同的晶粒只是钎料与母材之间形成有相互原子渗透的机械组合。至于粘结是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，没有原子的相互渗透或扩散。4焊接能源主要是热能和机械能。热能包括电弧热化学热电阻热高频感应热摩擦热等离子焰电子束激光束目前广泛应用的焊接热源主要是电弧。5焊接电弧加热区的特点及影响因素热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的，对于电弧焊这个作用面积称为加热区。加热区分活性斑点区加热斑点区活性斑点区是带电质点（电子或离子）集中轰击的部位并把电能转化为热能；加热斑点区在加热斑点区焊件受热时通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。影响因素焊接方法和焊接工艺参数6焊接接头的形成一般都是要经历加热、融化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头。经历的过程焊接热工程焊接化学冶金过程焊接时的金属凝固结晶和相变过程7在熔焊的条件下，由热源传热给焊件的热量，主要是以辐射和对流为主，而母材和焊条获得热能后，热的传播以热传导为主。8焊件上（包括内部）某瞬间的温度分布成为温度场。焊接温度场可用等温线或等温面表示。影响温度场的因素热源的性质焊接线能量被焊金属的热物理性能焊件的板厚及形状9焊接线能量速度对等温线的影响当Q常数时，随焊接速度V的增加等温线的范围变小，即温度场的宽度和长度都变小，但宽度的减小更大些所以温度场的形状变得细长。当V常数时，随着热源功率Q的增加温度场的范围也随之增大。如Q/V保持定值，等比例改变Q与V时，则此时会使等温线有所拉长因而温度场的范围也随之拉长第1章焊接化学冶金1熔滴过渡的形式短路过渡颗粒状过渡附壁过渡2熔池母材上有熔化的焊接金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液体金属3手工电弧焊时的三个反应区药皮反应区熔滴反应区熔池反应区4焊接区内的气体主要来源于焊接材料出来直接输送和侵入的气体外，其中的气体主要通过以下物化反应产生有机物的分解和燃烧碳酸盐和高价氧化物的分解材料的蒸发5焊接区内的气体有二氧化碳、水、氮气、氢气、氧气、金属和熔渣的蒸汽以及它们分解和电离的产物组成的混合物。6加强宝保护是控制单的最有效措施7焊接时，氢主要来源于焊接材料中的水分、含氢物质及周围空气中的水蒸气等就结构钢的焊接而言，氢的有害作用有氢脆白点形成气孔产生冷裂纹8控制氢的措施限制焊接材料中的含氢量（使用前再烘干，去氢的最有效方法）清除焊丝和焊件表面的杂质冶金处理控制焊接工艺参数焊后脱氢处理9熔渣的作用机械保护作用改善焊接工艺性能的作用冶金处理作用分类一类是盐型熔渣。主要是金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物二类是盐氧化物型熔渣。主要是由氟化物和强金属氧化物组成。三类是氧化物型熔渣。主要是由金属氧化物组成。10关于液态熔渣的结构分子理论和离子理论11活性熔渣对焊缝金属的氧化形式扩散氧化和置换氧化。前者主要是在熔滴阶段和熔池高温区进行。后者主要在熔滴阶段和熔池前部的高温区12焊缝金属的脱氧（目的）是尽量减少焊缝中的含氧量。一方面是要防止被焊金属的氧化，减少在液态金属中溶解的氧。另一方面是要排除脱氧后的产物（主要措施）是在焊丝、焊剂或药皮中加入合适的元素或铁合金，使之在焊接过程中夺取氧脱氧反应可分为先期脱氧（药皮加热阶段）沉淀脱氧（熔滴和熔池内进行）扩散脱氧（液态金属与熔渣界面上进行）13合金过渡就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程目的首先是补偿焊接过程中由于蒸发，氧化等原因造成的合金元素的损失，其次是消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能。过渡的方式应用合金焊丝或带极应用药芯焊丝或药芯焊条应用合金药皮或粘接焊剂应用合金粉末14什么是焊接化学冶金，它的主要研究内容和学习目的是什么在焊接过程中焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程称为焊接化学冶金过程。它主要研究在各种焊接工艺条件下冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。研究的目的在于运用这些规律合理的选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求设计创造新的焊接材料15焊接化学冶金与炼钢相比在原材料方面和反应条件方面主要有那些不同原材料方面普通化学冶金的原材料主要是矿石废钢铁和焦炭等而焊接化学冶金的原材料主要是焊条焊丝和焊剂等。反应条件与普通含化学冶金相比焊接化学冶金过程是分区域连续进行的，且各区域的反应条件（反应物的性质和浓度、温度、反应时间、相接触面积、对流及搅拌运动等）有较大差异，因而就影响到各区反应进行的可能性方向速度和限度16调控焊缝化学成分有哪两种手段，他们怎样影响焊缝化学成分1通过改变融合比可以改变焊缝金属的化学成分，要保证焊缝金属成分和性能的稳定性必须严格控制焊接工艺条件使融合比稳定合理；2对融化金属进行冶金处理，通过调整焊接焊接材料的成分和性能，控制冶金反应的发展来获得预期要求的焊接成分。17熔滴、熔池以及化学冶金反应区特点在电弧热的作用下焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。母材上由融化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液态金属叫熔池。不同焊接方法有不同的反应区，手工电弧焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区，熔化电极焊时只有熔滴和熔池两个反应区，不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有一个熔池反应区。药皮反应区温度范围至药皮的熔点，主要物化反应有水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化，此阶段视为准备阶段，这一阶段的产物可作为熔滴熔池阶段的反应物；熔滴反应区从熔滴形成长大到过渡至熔池中都属于熔滴反应区，熔滴温度高、熔滴和熔渣的接触面积大、各相之间的反应时间短、熔滴与熔渣发生强烈的混合；熔池反应区熔池阶段的反应速度比熔滴阶段小并且在整个反应过程中的贡献也较小。18焊接过程四大特点需要对金属保护冶金过程是分区域连续进行的过程，各阶段之间相互联系冶金过程与焊接方法和焊接规范有关冶金过程具有不平衡性但存在平衡趋势19焊接区气体主要来源是他们是怎样产生的来源于焊接材料（保护气体和杂质，热源周围的空气，焊丝表面和母材坡口附近的铁皮，铁锈，油污，油漆和吸附水等）有机物的分解和燃烧,碳酸盐和高价氧化物的分解，材料的蒸发第2章焊接材料1焊条有药皮和焊芯组成焊条药皮的作用保护作用冶金作用使焊条具有良好的工艺性能2焊条的工艺性能包括哪方面焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作中的性能，是衡量焊条质量的重要指标之一，主要包括焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各位置焊接的适应性、飞溅、脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等3影响焊缝成形的因素除操作原因外，主要是熔渣凝固温度，高温熔渣的粘度，表面张力以及密度等4典型焊条冶金性能分析钛钙型焊条的焊接工艺性能非常好，焊接过程中生成的气体和熔渣对液态金属进行气渣联合保护。此类焊条主要应用于焊接低碳钢和强度级别较低的低合金钢；低氢型焊条的特点焊缝金属含氢量低这类焊条的熔渣就不具有氧化性焊条的药皮碱度不高碱性渣的脱硫脱磷能力有限与钛钙型焊条相比低氢型焊条的工艺性能较差焊接烟尘量较大5焊剂的性能及用途熔炼焊剂高硅焊剂（高硅高锰焊剂、高硅中锰焊剂、高硅低锰焊剂）焊缝金属含氧量和含磷量较高不宜用于焊接对于低温韧性较高的结构，多用于焊接低合金钢和低碳钢、中硅焊剂（属弱氧化性焊剂焊缝金属含氧量较低焊缝韧性高可用于焊接合金结构钢）、低硅焊剂（对金属基本没有氧化性可用来焊接高合金钢）；烧结焊剂烧结焊剂由于具有松装密度比较小，熔点比较高等特点适用于大线能量焊接，烧结焊剂较容易向焊缝中过度合金元素因此在焊接特种钢时宜选用烧结焊剂6水玻璃在焊条制造工艺中用来作粘结剂。7焊剂是在焊接时能够融化形成熔渣和气体，对融化金属起保护和冶金作用的一种颗粒状物质。作用隔离空气，保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。8实心焊丝最常用的焊丝，由热轧线材经拉拔加工而制成的。分为碳素结构钢焊丝、合金结构钢焊丝、不锈钢焊丝1埋弧焊用实心焊丝低锰焊丝、中锰焊丝、高锰焊丝、MNMO焊丝；2CO2焊实心焊丝3其他用途实心焊丝电渣焊焊丝、氩弧焊焊丝9药芯焊丝是由薄钢带卷成圆形钢管或异型钢管的同时填满一定成分的药粉后经拉制而成的一种焊丝分类按其外形结构分有缝药芯焊丝、无缝药芯焊丝；按其内部填充材料分有造渣剂的造渣性药芯焊丝及无造渣剂的金属型药芯焊丝；按照渣的碱度分钛型（酸渣型）、钛钙型（中性或碱性渣）、及钙型（碱性）药芯焊丝；药芯焊丝的特性焊接飞溅小焊缝成形美观熔敷速度高于实心焊丝可进行全位置焊接并可以采用较大的焊接电流。9焊条分类1按用途分结构钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、镍及镍合金焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条、特殊用途焊条2按焊接熔渣的碱度分酸性焊条、碱性焊条3按焊条药皮类型分氧化钛型焊条、钛钙型焊条、钛铁矿型焊条、氧化铁型焊条、纤维素型焊条、低氢型焊条。第三章熔池凝固和焊缝固态相变1焊接熔池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点熔池体积小冷却速度大熔池中的液态金属处于过热状态熔池是在运动状态下结晶2焊缝中的结晶形态主要是柱状晶和少量等轴晶3简述熔池的结晶形态并分析结晶速度温度梯度和溶质浓度对结晶形态的影响熔池结晶形态1纯金属结晶形态正温度梯度液体金属的温度高，过冷度小或为负，使伸入液态金属内部的晶体成长缓慢故形成平滑的晶面；负温度梯度液体内部的温度较低，过冷度大，伸入液态金属内部的晶体成长速度很快形成树枝状晶。2固溶体合金的结晶形态合金结晶时不必很大的过冷就可以出现树枝状晶，而且随过冷的不同晶体成长出现不同结晶形态3成分过冷对结晶形态的影响平面结晶过冷度为零胞状结晶过冷度较小胞状树枝结晶过冷度较大树枝状晶过冷度更大4焊接条件下结晶形态在焊缝边界温度梯度G较大结晶速度R较小故成分过冷接近于零所以平面晶得到发展，随着远离熔化边界向焊缝中心过渡时，温度梯度逐渐减小结晶速度逐渐变大所以结晶形态将由平面晶向胞状晶、树枝状晶一直到等轴晶发展。影响1当结晶速度和温度梯度不变时，随合金中溶质浓度的提高则成分过冷增加，从而使结晶形态由平面晶变为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶最后到等轴晶2当合金浓度一定时结晶速度越快成分过冷程度越大结晶形态也可由平面晶过渡到胞晶树枝状晶最后到等轴晶3当合金浓度和结晶速度一定时随也行温度梯度的提高成分过冷程度减小因而结晶形态的演变方向恰好相反，由等轴晶树枝晶逐步演变为平面晶4偏析现象在熔池进行结晶的过程中，由于冷却速度很快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，合金元素的分布是不均匀的，出现所谓偏析现象。种类；显微偏析区域偏析层状偏析5分析焊缝和熔合区的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性焊缝金属在结晶过程中由于来不及扩散而存在化学成分的不均匀性，称为晶界偏析。分显微偏析、区域偏析、层状偏析。显微偏析焊接过程冷却较快固相内的成分来不及扩散而在相当大的程度上保持着由于结晶有又先后所产生的化学成分不均匀；区域偏析焊缝结晶时由于柱状晶体继续生长和推移会把溶质和杂质赶向熔池中心这是熔池中心的杂质浓度逐渐升高致使在最后凝固部位产生严重的区域偏析；层状偏析由于热的周期性作用而引起的。熔合区的化学不均匀性熔合区半熔化区未混合区原因熔滴过渡，电弧吹力使热能传播的不均匀晶粒的各向异性使导热方向不一致，致使熔化程度不同母材本身的成分或多或少存在不均匀6焊缝中气孔的形成机理及其影响因素类型1高温时某些气体溶解于熔池金属中，当凝固和相变时气体的溶解度突然下降而来不及溢出残留在焊缝内部的气体；2由于冶金反应产生的不溶于金属的气体形成机理1气泡的生核液态金属中有过饱和的气体生核要有能量消耗2气泡长大3气泡上浮影响因素1冶金因素的影响熔渣氧化性的影响焊条药皮和药剂的影响铁锈及水分对产生气孔的影响2工艺因素的影响焊接工艺参数的影响电流种类和极性的影响工艺操作方面的影响7气泡长到一定大小脱离现成表面的能力主要决定于液态金属，气相和现成表面之间的表面张力。90时，有利于气泡的逸出。当90时，气泡来不及逸出而形成气孔。8焊缝性能控制的方法焊缝金属的固溶强化和变质处理调整焊接工艺改善焊缝性能振动结晶、焊后热处理、多层焊接、锤击焊道表面、跟踪回火处理第四章焊接热影响去的组织和性能1焊接热循环焊件上某点温度由低到高达到最高值后又由高到低随时间的变化称为焊接热循环。多层焊实质上是由许多单层焊接热循环迭加而成，在相邻焊层之间彼此具有热处理的作用，对后一焊道而言前一焊道具有预热作用，层间温度相当于预热温度，对前一焊道而言后一焊道起一定热处理作用2与热处理相比，焊接热循环组织转变特点相同点存在组织转变基本原理一致新相形成也经历形核和长大，符合经典理论组织转变的动力均取决于热力学条件即新旧相自由能之差不同点（焊接本身的特点）加热速度快加热温度高高温停留时间短自然条件下连续冷却局部加热。3焊接热影响区可分为熔合区过热区相变重结晶区不完全重结晶区焊接热影响区的性能主要考虑热影响区的硬化、脆化、韧性、软化，以及综合的力学性能、抗腐蚀性能和疲劳性能等。4焊接热影响区的性能焊接热影响区的硬化形成机理母材的淬硬倾向（内因）HAZ的冷却条件（外因）焊接热影响区脆化（粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化、氢脆化及石墨脆化）焊接热影响区的韧化调制钢焊接HAZ的软化焊接HAZ的力学性能预防粗晶脆化的措施选择晶粒不易长大的钢种作为母材采用合理焊接工艺焊后热处理4连续冷却组织转变图（CCT图），可以比较方便的预测焊接热影响区的组织和性能800500度的冷却时间T8/5,800300度的冷却时间T8/3,从峰值温度（TM）冷却至100度的冷却时间T100第5章焊接裂纹1简述焊接裂纹的种类及其特征1热裂纹特征沿原奥氏体晶界开裂裂缝较宽裂口有氧化色分结晶裂纹（液态薄膜是产生结晶裂纹的内因，拉伸应力是产生结晶裂纹的必要条件）、液化裂纹、多边化裂纹2冷裂纹特征多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带分焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹。3再热裂纹特征发生在焊接热影响区的粗晶部位并呈晶间开裂进行消除应力处理前焊接区存在较大的残余应力并有不同程度的应力集中产生再热裂纹存在一个最敏感的温度区间4层状撕裂特征呈阶梯状5应力腐蚀裂纹特征裂纹分布如同疏松的网状或龟裂分布，在裂缝表面多以横向裂纹出现2焊接裂纹综合分析宏观分析采用常规的检测手段，根据材质和焊接材料的化学成分、建造过程中的焊接工艺和产品结构的运行工况条件，对已出现的裂纹进行定性的分析与判断微观分析使用显微镜、电子显微镜、扫描电镜、电子探针、以及俄歇能谱和X光晶体衍射等手段来观察分析裂纹的特征都属于微观分析的方法。简答1、熔渣的结构理论及内容答分子理论（以对凝固熔渣的相分析和化学成分分析结果为依据）液态熔渣是有化合物的分子组成氧化物及其复合物处于平衡态只有自由氧化物才能参与金属的反应。离子理论（研究熔渣电化学性质基理上提出的）液态熔渣是由阴阳离子所组成的电中性溶液离子的分布和相互作用取决于它的综合矩熔渣与金属的作用过程是原子与离子交换电荷的过程。2、与热处理相比焊接循环有什么异同答相同点A、存在组织转变原理基本一致B、新相形成也经历形核和长大，符合经典结晶理论C、组织转变的动力均取决于热力学条件，即新母相自由能之差。不同点A、