焊接冶金与焊接性

一、焊接化学冶金A绪论1、 焊接化学冶金：即液态金属、熔渣和气相之间在高温下发生的复杂冶金反应2、 焊接化学冶金直接影响焊缝的成分、组织和性能3、 热力学角度阐明：主要涉及气相的溶解、金属的氧化和焊缝的脱氧、脱硫、脱磷、除氢以及焊缝金属的合金化4、 焊缝区金属保护：气体保护、熔渣保护、渣■气联合保护、真空保护以及自保护。5、 焊接化学冶金反应区：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区5.1药皮反应区：水分的蒸发、某些物质的分解（纤维素、木粉、淀粉、CaCO3、MgCO、FeO、MnO）、铁合金的氧化（降低气相的氧化性，实现先期脱氧）3 23 25.2熔滴反应区：反应温度高（平均达1800°C〜2400°C）、相的接触面积大、反应时间短、相的混合强烈（熔滴形成长大及过渡收到多种力）。5.3熔池反应区：反应速度低（温度1600C~1900C、比表面积小、熔池存在时间长）、反应不同步（熔池前部金属熔化、气体的吸收和氧化反应，熔池后部金属凝固、气体逸出和脱氧反应）、具有一定的搅动作用。B焊接区内气体与金属作用6、 气体的种类：N、H、O、HO、CO金属蒸气、熔渣蒸气以及他们分解和电离2222 2的产物。对焊接质量有重要影响的是N、H、O、HO和CO。2222 27、 气体的物质来源：焊接材料（焊条药皮、焊剂、药芯中的造气剂、高价氧化物和水分）、母材（油污、铁锈、氧化皮及吸附水）、环境气氛（周围空气及所含水蒸气、被焊金属及其合金的蒸发产物）。8、 气体的供给途径：有机物的分解和燃烧、碳酸盐和高价氧化物的分解、物质的蒸发及冶金反应、直接输入或侵入。9、 气相的组分：与焊接方法、焊接材料和焊接规范有关。低氢型：气相中含H2和H20很少，焊缝含氢量低。埋孤焊：气相中含CO2和H2O很少，气相氧化性很小。焊条电孤焊：含CO和HO总量较多，使气相氧化性相对增大。2210、气体与金属的作用表现两种类型：气体在金属中的溶解和气体与金属的化学反应。10.1气体在金属中的溶解：10.11溶解反应热力学：双原子气体在金属中的溶解机理可分为两步：首先是气体分子被金属表面所吸附并分解为原子，然后是原子穿过金属表面层向金属深处溶解10.12氮在金属中的溶解:氮的主要来源是焊接区周围的空气。氮在液态铁中的溶解度随温度的升高而增大，在温度为2200°C达到最大值，继续升温后由于金属蒸气增加使气相中氮的分压减小，而导致氮的溶解度急剧降低，当温度达到铁的沸点（2750C）时氮的溶解度已降至为零。当液态铁凝固时，氮的溶解度突然下降，降幅达到75%左右，这就意味着焊接熔池结品时会有大量的氮需要逸出，若氮的逸出速度小于熔池的结品速度，则氮就将残留在焊缝中，并以过饱和的固溶氮、分子氮和氮化物等形式存在，从而对焊缝性能产生影响。氮与铜、竦某些金属不发生作用。10.13氢在金属中的溶解：a、 氢向金属中溶解两个途径：一种是氢通过气相与金属的界面以原子或质子的形式溶入金属（如气体保护焊）；另一种是氢通过熔渣层过渡后再进入金属（如电渣焊）。b、 氢在焊缝中的扩散行为：1、在钢焊缝中，大部分氢以H或H+形式存在，并与焊缝金属形成间隙固溶体，而且由于氢原子或离子半径很小而能在焊缝金属的品格中自由扩散，故称之为扩散氢；2、小部分氢扩散聚集到金属的晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的间隙中，并结合为氢分子，因其半径扩大而不能自由扩散，故称之为残余氢。（注：所有焊接方法都使焊缝金属增氢，但CO2焊的含氢量最少，尤其是扩散氢含量极少，是一种超低氢的焊接方法。在焊条电孤焊中，只有采用低氢型焊条时，焊缝的含氢量才明显降低。）3、氢在铁素体等体心立方晶格组织中的扩散速度远远大于其在奥氏体组织中的扩散速度，故采用奥氏体焊缝均可显著降低熔合区附近部位的含氢量。10.14氧在金属中的溶解:a、在液态铁中，氧是以原子状态和FeO的形式溶解的，其溶解度随温度的升高而增大。b、当液态铁中有第二种合金元素时，氧的溶解度随合金元素含量的增加而下降，在室温下，氧在铁中的溶解度极低，固态焊缝中所含的氧多以氧化物和硅酸盐夹杂物形式存在，故焊缝中的含氧量是包括这些夹杂物中所含的氧在内的。**10.15氧化性气体对金属的氧化：1、氧化性气体主要是指自由状态的氧气、二氧化碳、水蒸气及其混合气体，在焊接区内的各个反应区中，它们与金属发生氧化反应，导致合金元素烧损，并使焊缝增氧，从而降低接头的性能。2、采用含有氧化性气体的混合气体保护焊时，应根据其氧化能力的大小选择含有合适脱氧剂的焊丝。C焊接熔渣对金属的作用11、 焊接熔渣：是药皮、药芯、和焊剂受热熔化及化学反应生产的由多种物质组成的复杂体系，在焊接过程中起到极其重要的作用。（通过熔渣的种类、结构、性质调整和控制焊缝金属成分和性能）12、 熔渣的作用：机械保护、冶金处理（去除有害物质及实现焊缝金属净化与合金化）、工艺性能改善。13、 根据熔渣渣系的主要成分和特点，将其分为三大类：盐型熔渣（卤化物+不含氧的化合物）用于焊接铝、钛等活泼金属及其合金，也可用于含活性元素的高合金钢；盐-氧化物型熔渣（氟化物+氧化物低氢型焊条）焊接合金钢及低碳钢的重要结构件；氧化物型熔渣（金属的氧化物）焊接低碳钢和低合金钢的一般结构件。14、 焊接熔渣对金属的氧化：置换氧化，扩散氧化。15、