忽隐忽现的焊接气孔

所谓气孔指的是气体在焊缝中形成的孔洞。气孔是焊缝中常遇到的一种缺陷，它的存在减少了焊缝有效的截面积，使应力集中，破坏了焊缝的致密性，使焊件失效。焊缝中有表面气孔，内部或根部气孔，如电渣焊焊缝的内部气孔，也有贯穿性气孔；从分布上看，有单个气孔，也有成堆密集气孔等。形成气孔的气体有氢、氮、一氧化碳气体和水蒸气等。氢、氮气体是在高温时溶解于金属中的，在凝固过程中，氢、氮气体在液固阶段溶解度发生突然下降，来不及逸出，残留在了金属中；一氧化碳气体和水蒸气是金属冶金反应形成而又不溶于金属的气体。气泡上浮的过程熔池结晶速度，当结晶速度较小时，气泡可有充分时间逸出。a）小结晶速度b）大结晶速度不同结晶速度对形成气孔的影响1、

氢气孔低碳钢和低合金钢焊缝中，氢气孔的断面呈螺钉状，多数出现在焊缝表面（个别情况下也会出现在内部），呈喇叭口形，气孔四周有光滑内壁。对于铝镁合金常出现在焊缝的内部。对于手弧焊来说，氢主要来自焊条焊剂中的有机物、结晶水或吸附水，母材和焊丝表面的油污和空气中的水气等。氢溶入金属中的方式：在熔渣保护的条件下，熔渣本身具有一定溶解氢的能力，溶解在渣中的氢大都以OH—的形式存在，OH—与Fe2＋通过交换电子产生氢原子进入液体金属；气体保护焊时，气体中的氢与金属接触后直接以原子或质子形式溶入。氢溶入的多少与温度和金属的状态有关。氢的溶解度与温度的关系是，在固态铁中溶解度小于0.6mL/100g，1350℃为10.1mL/100g，由固态转变为液态时，氢的溶解度骤然上升，2400℃时最大为43mL/100g。氢在不同晶格类型的金属中溶解度也不相同，氢在面心立方晶格的金属中的溶解度大于体心立方晶格。液态铁转变为δ－Fe时，溶解度突然下降，从32mL/100g降至10mL/100g。如果熔池中已吸收了较多的氢，同时冷却速度又比较快，在凝固过程中必然伴随着氢由固相向液相扩散，而使液相中氢达到过饱和状态，从而为氢气孔的产生创造了必要条件。熔池结晶过程中，当固液两相并存时，由于固液两相溶解度的差异，氢在结晶前沿会发生聚集，特别是相邻树枝晶之间凹谷部位，随液相的减少熔池底部的浓度不断增加，当浓度达到不能维持过饱和状态时，气泡就会产生。由此可知，氢气孔是在结晶过程中形成的，在树枝晶之间凹谷部位成核，在该部位长大、上浮都会受到树枝晶的阻碍和粘度的阻力，因此，形成了上大下小喇叭口形的气孔，而且往往呈现在焊缝的表面。2、氮气孔氮气孔形成的过程一般认为与氢气孔相似，这种气孔也分布在焊缝表面，多数成堆出现，与蜂窝相似。断口分析发现，气孔内表面呈凹凸形貌。但在正常的焊接时焊缝中很少出现氮气孔，只有电弧较长保护不好时才会产生氮气孔。3、一氧化碳气孔CO主要是FeO或其他氧化物与C在高温时作用产生的。反应如下：[C]+[O]====CO[FeO]+[C]====CO+[Fe][MnO]十[C]====CO+[Mn][SiO2]+2[C]====2CO+[Si]CO气孔是在冶金反应后期生成的，随着结晶的进行，生成的CO达到一定数量。由于温度的降低，液体粘度的增加，生成CO是吸热反应等原因，产生的CO来不及逸出，而被围困在树枝晶粒间。由于CO气泡浮出的速度比氢气泡慢，因此多形成于焊缝内部，呈条虫状，内壁有氧化颜色。如高碳工具钢SK5电子束焊焊缝一氧化碳气孔形貌。

应当指出，各种气泡中的气