焊接冶金重点

、重要术语正极性：表示脉冲电平的极性为正。负极性：表示脉冲电平的极性为负。药皮质量系数：K_W药皮”W焊芯 WW熔合比。（稀释率）：焊缝中熔化的母材所占的比例°=b=皓厂W Wb+W式中：Wb一溶入焊缝中的母材质量；Wd一焊缝质量；Ww一溶入焊缝中的焊丝质量。S（RO+RO）渣的碱度：分子理论的碱度公式是B=一V2—一RO2式中：RO（NaO）、RO（CaO）一渣中碱性氧化物的摩尔分数；RO（SiO）一渣中酸性氧化物的摩尔分数。2 2 2B>1碱性渣；B<1酸性渣；B=1中性渣。但根据经验B>1.3渣才呈碱性。离子理论是把液态熔渣中自由氧离子的浓度（游离状态的氧离子的浓度）定义为碱度。浓度越大，其碱度就越大。 a熔滴的比表面积：熔滴的表面积Ag与其质量pVg之比S=—工pV扩散氢：以H和H+形式存在与焊缝中形成间隙固溶体，可以在金属晶格内自由移动，焊缝氢含量的80%以上。残余氢：当扩散氢移动到金属内部缺陷的部位时，氢原子转换成氢分子，因体积增大，留在这些部位。9长（短）渣：凝固时间长的渣叫长渣，凝固时间短的渣叫短渣。10扩散氧化:在温度不变的情况下，当增加熔渣中氧化铁的浓度时，他将向熔池中扩散，焊缝中的含氧量增加。11.置换氧化:如果熔渣中含有较多的易分解的氧化物，则可能与液态铁发生氧化反应，使铁氧化，而另一个元素还原。12先期脱氧：在药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应（特点是脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系）13沉淀脱氧：是在熔滴和熔池内进行的，其原理是溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO直接反应，把铁还原，脱氧产物浮出液态金属。14扩散脱氧：是在液态金属与熔渣界面上进行的，是以分配定律为理论基础。15热脆：某些钢材400〜500°C温度区间长期停留后室温下的冲击值有明显下降的现象。在高温时并不表现出脆性，只有用常温冲击试验才能表现出脆性上升，可比正常值下降50%〜60%以上。其组织状态及其他性能并无变化。16冷脆：磷在纯铁中有相当大的溶解度。磷能提高钢的强度，但使其塑性和韧性降低，特别是它使钢的脆性转变温度急剧升高，即提高了钢的冷脆（低温脆性） 。17合金过渡系数：某种合金元素的过渡系数n等于它在熔敷金属中实际含量Cd与它的原始含量Ce之比 cC 叱W门=_d=d K=_co.CCZC b匕式中：Ccw一合金元素在焊芯中的含量；Cco一合金元素在药皮中的含量；Kb一药皮重量系数。2焊接化学冶金过程特点：温度高、时间短、分区进行（药皮、熔滴和熔池反应区。在非平衡条件下完成。3熔滴特性：温度高，比表面积S大，存在时间短，过渡形式（短路、颗粒（喷射）和附壁）。4熔池特性：体积小、温度不均匀、存在时间长、液态金属处于流动状态。5焊接过程对焊接金属的保护：气、渣、气一渣联合保护。焊接区域的保护主要是隔离空气中的氮和外来的H2O,不同的焊接方法采用不同的保护措施保护方式熔焊方法熔渣埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接气体气焊、在惰性气体和其他保护气体（如CO2、混合气体）中焊接熔渣和气体具有造气成分的焊条和药芯焊丝焊接真空真空电子束焊接自保护用含有脱氧、脱氮剂的所谓自保护焊丝焊接6气相对焊缝金属的作用：焊接气体来源于焊接材料，如焊条药皮中的造气剂、高价氧化物、水、金属蒸汽和少量侵入焊接区的空气。气体分解与吸收（1）简单气体分解：在高温下双原子气体分解为单原子、离子、电子。（2）复杂气体分解：复杂气体：焊接中的co2、H2O等气体。温度升高时，复杂气体可以发生分解。氮对焊缝性能的影响（1）产生气孔（2）钢中的氮可以使焊缝金属的强度、硬度升高，塑性、韧性（尤其是低温韧性）下降（3）可以引起焊缝金属时效脆化。控制措施（1）加强焊接区的保护：如渣保护（SAW）、气保护（TIG、MIG）或气一渣联合保护（2）增加焊条药皮重量系数Kb可以降低焊缝含氮量（3）合金元素的影响：金属中的碳在焊接过程中生成CO、CO2，可以加强气保护，降低焊缝含氮量 2（4）增加焊接电流可加快熔滴过渡，使焊缝含氮量下降。氢对金属的影响（1）氢脆：在室温下，氢可以使钢塑性下降，但强度不变2）白点：含氢量高的焊缝破坏时，断口有一些白点，导致焊缝塑性下降。（3）形成气孔：在焊缝凝固时，氢的溶解度急剧下降，过饱和的氢分子形成气泡。（4）产生冷裂纹：焊缝冷却下来后产生的裂纹叫冷裂纹。有时放置一段时间后才产生，所以也叫延迟裂纹。控制氢的措施1）限制焊接材料中的含氢（水）量2）清理焊丝和工件表面杂质3）减少焊接材料中的含氢（水）量4）冶金处理：利用在焊接过程中形成一些低沸点、不溶于液态金属的含氢气体，如HF和OH降低氢的分压5）利用稀土元素降低焊缝中的氢6）焊后将焊缝加热几百度并保温一段时间，可以消除绝大部分的扩散氢氧对焊接质量的影响（1）随着焊缝中氧含量的增加，其强度、塑性、韧性（尤其是低温冲击韧性）下降（2）氧和熔池中的碳反应生成CO气体，造成飞溅和气孔。（3）烧损焊缝中的合金元素，降低焊缝金属的性能。（4）氧可以有效减少焊缝中的含氢量。控制氧的措施（1）焊接材料：气保焊时用高纯惰性气体，用低氧焊丝等。（2）焊接工艺参数：采取短弧焊，减少熔滴与气相的反应时间。（3）脱氧：采用脱氧剂是最有效的方法。7熔渣及其对金属的作用：熔渣在焊接过程中的作用1）机械保护作用：在焊接过程中，熔渣一直都覆盖在金属的外表面，隔离空气，防止焊缝金属被氧化和氮化。2）改善焊接工艺：药皮中的稳弧剂等一些有利于焊接工艺的成分，可以使焊条容易引弧、稳定燃烧、减少飞溅、保证焊缝成形、脱渣等。3）冶金作用：在焊接过程中，熔渣与金属发生一系列的冶金反应，如脱氧、脱硫、除氢、合金化等，最终形成性能优良的焊缝。根据熔渣的成分和性能可分为三大类1）盐型熔渣：由金属氟酸盐、氯酸盐等一些不含氧的化合物组成。2）盐一氧化物型熔渣：主要由氟化物和金属氧化物组成。3）氧化物型熔渣：主要由金属氧化物组成。熔渣的结构：根据液态熔渣的内部结构，目前有分子理论和离子理论。

渣对焊缝金属的氧化形式（扩散氧化、置换氧化）与脱氧形式（先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧）。8焊缝中硫和磷的危害及控制：硫的危害：硫在固态铁中的溶解度极小，当硫以低熔点共晶Fe+FeS（熔点985°C）,或FeS+FeO（熔点940C）,形状呈片状或链状分布与晶界，增加了焊缝金属产生结晶裂纹倾向（热裂纹）。在焊接高镍钢时，由于NiS+Ni共晶熔点更低（644C）,硫的危害更大。焊缝中硫的控制措施：1限制焊接材料中的含硫量2用对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫3硫化物呈酸性，所以渣中的碱性氧化物也有脱硫作用4增加渣中MnO和CaO含量，减少FeO含量都有利于脱硫磷的危害：在液态铁中磷是以Fe2P和Fe3P存在，并形成Fe3P+Fe共晶（熔点1050C）快速凝固时磷易发生偏析，磷化铁硬而脆，增加了焊缝金属的冷脆性控制磷的措施：1焊缝中的磷主要来自焊接材料，所以应选用高质量焊接材料2增加熔渣的碱度可以减少焊缝的含磷量焊接中脱磷比脱硫更困难，主要靠限制焊接材料的含磷量控制焊缝中的含磷量。9焊接中的合金过渡：过渡方式：（1）通过焊丝过渡：特点是可靠、均匀、稳定、合金烧损少。缺点是成本高、不易调整。（2） 合金药皮或粘结焊剂：把合金元素加入到药皮中或焊剂中，配合普通焊丝使用。优点是简单、成本低。缺点是合金损失大（n<20%），合金成分不均匀。（3） 药芯焊丝：焊丝外皮是低碳钢卷制，里面填充铁合金。优点是合金成分可任意调整，合金损失小，缺点是制造成本高。（4） 合金粉末：将合金粉末直接输入到焊接区。优点是合金比例可调，合金损失小。但均匀性差。（5）通过氧化物还原：在焊接过程中，一些合金元素可通过金属氧化物的还原（置换氧化）的方式来合金化，但还原的同时造成焊缝增氧提高过渡系数的措施：（1合金元素的沸点越高，蒸发损失越小，过渡系数越大。（2若过渡对氧亲和力大的元素，必须1） 用无氧焊剂或用惰性气体保护；2） 用加入对氧亲和力高的元素来提高对氧亲和力低的元素的过渡系数。（3增加药皮或焊剂中合金元素的含量可以提高其过渡系数（4增加合金剂的粒度可以减小其表面积和氧化损失，提高过渡系数（5合金元素及其氧化物在药皮中共存时，能提高该元素的过渡系数（6合金元素的氧化物与熔渣酸碱度相同时有利于提高过渡系数。1.重要名词： w 1.重要名词： w b药皮重量系数Kb:St式中：Ws一药皮重量；Wm一焊芯重量。脱渣性：焊条的脱渣性主要与渣的物化性能有关。（1）熔渣膨胀系数：渣与金属的膨胀系数相差越大，越容易脱渣（2） 渣的氧化性：氧化性强的渣比较难脱落（3） 渣的松脆性：熔渣越松脆越容易脱渣。熔炼焊剂（HJ）：将矿物在电弧炉中熔炼，然后用水激冷粉碎，烘干使用。烧结焊剂（SJ）:将原材料粉碎，按一定比例和粘结剂一起混合，制成细粒状，然后在400〜1000C高温烘干。2.焊条的分类：按用途；（1）结构钢焊条（2）耐热钢焊条（3）不锈钢焊条（4）堆焊焊条（5）低温钢焊条（6）铸铁焊条（7）镍及其合金焊条（8）铜及其合金焊条（9）铝及其合金焊条（10）特殊用焊条按熔渣的碱度；（1）酸性焊条（J422）（2）碱性焊条（J507）按焊条药皮类型分：钛型（TiO2金红石）、钛-钙型（TiO2-CaO）、钛铁矿型（TiO2-FeO）、氧化铁型（Fe2O3）、纤维素型、低氢型（CaCO3-CaF2）。 ' '3.药皮的作用：保护作用:由于电弧的热作用使药皮熔化形成熔渣，在焊接冶金过程中又会产生某些气体，熔渣和气体起着保护熔滴，熔池和焊接区，隔离空气的作用。冶金作用：在焊接过程中，其作用是去除有害杂志（SPNOH，并保护或添加有益的合金元素，使焊缝的抗气孔性和抗裂纹性能良好保证焊接工艺性能：可以是电弧容易引燃，并能稳定的连续燃烧，焊接飞溅少，焊缝成形美观，易于脱渣以及适用于各种空间位置的焊接焊条药皮类型：钛型、钛钙型、低氢型、石墨型等。药皮的原材料：矿物类、铁合金类、化工产品类、有机物类等。6药皮原材料的作用：稳弧、造渣、造气、脱氧、合金化、粘结、成形。7焊条的工艺性能：电弧稳定性、焊缝成形、各位置的适应性、飞溅、脱渣性、焊条发尘量^等。8 两种重要的焊条的分析：J（结）422，J（结）507。J422钛钙型焊条：焊接工艺性好，用量最大，主要用于焊接低碳钢和强度较低的低合金钢，是典型的酸性焊条。低氢焊条J507焊条焊缝力学性能好（韧性高），多用于焊接比较重要的结构钢和合金钢的焊接，焊接工艺性不及J422，对焊件的焊前清理要求比较高，是典型的碱性焊条。第三章熔池的凝固和焊缝固态相变重点1联生结晶（交互结晶）：液固界面上固相作为非自发形核的基体，液相金属依附在这个固体表面外延生长2中心线偏析：由于焊缝金属结晶是从熔合线向焊缝中心推进，把溶质或杂质赶向焊缝中心，使焊缝中心溶质和杂质浓度偏高3层状偏析：因结晶速度呈周期性变化造成焊缝化学成分不均匀的偏析4熔合区：母材与焊缝交界的一个区域，是整个焊接接头最薄弱的地带。5WM-CCT图主要用于：（1）判断焊缝的性能，如硬度；（2）了解焊缝可能出现的组织；（3）如何避免形成过硬的组织，如M体等。6熔池凝固特点：体积小冷速大、液态金属处于过热状态、在运动状态下结晶。7熔池结晶：自发形核、非自发形核（联生结晶）。8晶核长大：柱状晶垂直于熔池边缘弯曲地长大，结晶速度不断（呈周期）变化。9结晶形态：根据温度梯度G和成分过冷度，有平面、胞状、胞状树枝、树枝状和等轴五种结晶形态。10成分不均匀：显微偏析、区域偏析、层状偏析，熔合区。11焊缝的固态相变：一、低碳钢焊缝的固态相变组织：由F+少量P组成。F体先沿A体边界析出，形成先共析F体。在一定冷速范围内，F体长大成梳齿状，或从A晶粒内沿一定方向以针片状析出，形成魏氏组织。二、低合金钢焊缝固态相变组织：根据焊缝化学成分和冷却条件不同，可能有F体、P体、B体和M体四种A体固态转变组织。12焊缝中的气孔：焊缝金属中的气体来源于：第一类：溶解于高温液态金属中的气体，如h2、n2。第二类：冶金反应生成不溶于液态金属的气体，如CO、h2o。13焊缝中的夹杂：氧化物、氮化物、硫化物、焊渣 2

防止焊缝中夹杂物的措施：一是要选择好的焊接材料，二是注意焊接工艺操作:（1）合适的焊接工艺参数，以利于熔渣浮出；（2）多层焊时注意清渣；（3）焊条摆动，使熔渣浮出；（4）保护熔池，防止空气侵入（防止氮化物夹杂）。焊缝的性能控制：控制焊缝性能（主要是力学性能）的途径有固溶强化、细化晶粒和调整工艺参数。第四章 焊接热影响区的组织和性能重点1焊接热循环：焊件上某一点经历的从低温到高温，又从高温降到低温随时间的变化称为焊接热循环。2t8/5:焊缝从800r冷却到500r所用的时间；t8/3：焊缝从800°C冷却到300°C所用的时间；t100：焊缝从^冷却到100C所用的时间。3碳当量：把钢中合金元素按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量4熔合区（半熔化区）：焊缝与母材相邻的部位，是液一固相结合的部位。5焊接热循环的主要参数：加热速度（3H）：3H过快使相变温度提高，并造成奥氏体均匀化和碳化物溶解都不充分。加热的最高温度（Tm）：Tm越高，晶粒越粗大，而且焊接冶金反应速度越快。相变温度以上停留的时间（tH）：t：越长，越有利于奥氏体均质化。但晶粒也越易长大。冷却速度（3C）：3C是决定焊接HAZ组织和性能的主要参数。冷却时间（t8/5、t8/3、t100）：也可以用焊缝在某一温度范围内的冷却时间来表示6焊接加热的特点：局部加热、加热温度高、加热速度快、高温停留时间短、自然冷却。（与热处理加热进行比较）7焊接加热过程组织转变特点：AC1和AC3线偏离平衡位置、不利于A体均质化、碳化物来不及溶入A体中，造成成分不均匀。8焊接CCT图：（与热处理CCT图之间的差别）^=12035)^=12035)如=180(45)180(40Cr) 480(40Cr)图4-2。焊接和热处理时加热及9焊接热影响区的组成：（1）低碳钢和低合金钢焊缝：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区。（2）淬硬倾向较大钢的焊缝：：完全毂区、不完全淬火区和回火区。10璨热影响区性能硬化（碳当量福臆化（粗晶脆化、组织脆化、燃化间预防措施：1成止硬度过高的措施是限制冷却速度。^-^-…-、焊后缓冷2韧佃（防止脆化措施）（1）焊后热处理来改湘Z的韧性。2）耳旱前预热、等措施，获得一些残余奥氏体（面心立方的韧化相）从而提高韧性（3）控制焊接线能量，防止线能量过大而过热，造成HAZ的晶粒粗化，形成粗大F体或魏氏组织焊后缓冷3减少HAZ的软化的措施：采用小能量多层焊（Ar弧焊），并保持层间温度不高于100°C。第五章焊接裂纹重点产生裂纹的两大因素：力+薄弱部位一一焊接裂纹都是在力（外力、内力）的作用下，在焊接接头中力学性能最薄弱的部位发生。焊接裂纹的分类和特征：1热裂纹：高温下形成，沿奥氏体晶界开裂。（1） 与液膜有关的裂纹：结晶裂纹、热影响区的热裂纹。（2） 与液膜无关的裂纹：多边化裂纹、再热裂纹（消除应力退火裂纹）。冷裂纹：发生在高强钢，低温下形成，发生在热影响区，呈脆性穿晶断裂。由拘束力+淬硬组织+氢的共同作用下产生。（1） 延迟裂纹：氢致裂纹。（2） 淬火裂纹：淬硬组织引起的裂纹。（3） 低塑性脆化裂纹：低塑性材料焊接裂纹。层状撕裂：沿压延方向产生的裂纹。应力腐蚀裂纹：应力+腐蚀产生的裂纹。冷、热裂纹的影响因素热裂纹1冶金因素；相图类型、化学成分、结晶组织形态。2力学因素：焊接时脆性温度区内金属的塑性8只要大于脆性温度区内金属