2025年金属熔焊基础试题及答案

2025年金属熔焊基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列关于金属熔焊的描述中，正确的是（）。A.仅需填充材料熔化即可完成焊接B.母材与填充材料均需熔化形成熔池C.焊接过程中必须施加压力D.适用于所有金属材料的焊接答案：B2.焊接热循环的峰值温度主要取决于（）。A.焊接电流与速度B.母材的导热性C.环境温度D.保护气体流量答案：A3.焊接熔池中，液态金属的主要氧化反应发生在（）。A.熔滴过渡阶段B.熔池凝固阶段C.电弧稳定燃烧阶段D.焊缝冷却阶段答案：A4.下列气体中，作为惰性保护气体用于钨极氩弧焊（TIG）的是（）。A.CO₂B.O₂C.ArD.H₂答案：C5.焊接热影响区中，晶粒严重粗化且力学性能最差的区域是（）。A.不完全重结晶区B.正火区C.过热区D.熔合区答案：C6.低合金高强钢焊接时，为防止冷裂纹，最关键的工艺措施是（）。A.提高焊接速度B.降低热输入C.控制层间温度D.减小坡口角度答案：C7.焊条电弧焊中，E4303焊条的“43”表示（）。A.焊条直径4.3mmB.熔敷金属抗拉强度430MPaC.焊接电流430AD.适用母材厚度43mm答案：B8.焊接熔池一次结晶的主要形态是（）。A.等轴晶B.柱状晶C.胞状晶D.树枝晶答案：B9.CO₂气体保护焊中，飞溅产生的主要原因是（）。A.保护气体流量过大B.熔滴过渡时冶金反应提供COC.电弧电压过低D.焊丝直径过细答案：B10.埋弧焊焊接时，若焊缝出现气孔，最可能的原因是（）。A.焊剂烘干不充分B.焊接速度过慢C.电流过大D.焊丝伸出长度过短答案：A11.铝及铝合金焊接时，最易出现的缺陷是（）。A.冷裂纹B.气孔C.夹渣D.未熔合答案：B12.焊接热输入的计算公式为（）。A.Q=IU/υB.Q=I²RC.Q=U/IRD.Q=υ/IU答案：A（注：Q为热输入，I为电流，U为电压，υ为焊接速度）13.下列焊接方法中，属于熔焊的是（）。A.电阻焊B.摩擦焊C.激光焊D.冷压焊答案：C14.焊接接头中，冲击韧性最低的区域通常是（）。A.焊缝中心B.熔合线附近C.正火区D.母材答案：B15.奥氏体不锈钢焊接时，为防止晶间腐蚀，应采取的措施是（）。A.提高热输入B.采用大电流快速焊C.控制焊缝含碳量D.增加冷却速度答案：C二、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.熔焊的本质是通过加热使母材与填充材料熔化，冷却后形成冶金结合。（）答案：√2.焊接热影响区的宽度随焊接热输入的增大而减小。（）答案：×（热输入增大，热影响区宽度增大）3.氢致裂纹（冷裂纹）主要产生于焊接冷却后期，与焊缝中的扩散氢含量无关。（）答案：×（与扩散氢含量密切相关）4.焊条电弧焊中，碱性焊条（低氢型）的抗裂性优于酸性焊条。（）答案：√5.熔化极氩弧焊（MIG）采用惰性气体保护，适合焊接活性金属（如钛、镁）。（）答案：√6.焊接熔池的凝固属于非平衡结晶，晶粒生长方向与热流方向相反。（）答案：√7.埋弧焊适用于薄板焊接，因其热输入小、变形小。（）答案：×（埋弧焊热输入大，适合中厚板）8.焊接残余应力的存在一定会导致焊缝开裂。（）答案：×（需超过材料强度才会开裂）9.铜及铜合金焊接时，易因热导率高导致熔池难以形成，需采用大功率热源。（）答案：√10.焊缝中的夹渣主要是由于熔池凝固过快，熔渣未及时浮出造成的。（）答案：√三、简答题（每题8分，共40分）1.简述焊接热循环的四个阶段及其对焊缝组织的影响。答案：焊接热循环包括加热、高温停留、冷却三个阶段（注：部分教材分为四阶段，含初始加热）。（1）加热阶段：温度快速升至固相线以上，母材晶粒开始长大，加热速度越快，晶粒粗化程度越轻；（2）高温停留阶段：熔池处于液态，发生冶金反应（如氧化、还原），停留时间过长会导致晶粒严重粗化；（3）冷却阶段：熔池凝固形成焊缝，冷却速度决定了一次结晶形态（如柱状晶生长方向）和相变产物（如马氏体、珠光体）；（4）后续冷却阶段（热影响区）：母材经历不同温度区间的相变，如过热区晶粒粗化，正火区发生重结晶细化晶粒。2.分析CO₂气体保护焊中飞溅的主要原因及减少飞溅的措施。答案：飞溅原因：（1）冶金反应飞溅：熔滴中FeO与C反应提供CO，在熔滴内部膨胀导致破裂；（2）斑点压力飞溅：电弧斑点压力推动熔滴偏离轴线，导致飞溅；（3）熔滴短路飞溅：短路过渡时液态小桥爆断产生飞溅；（4）工艺参数不当：如电弧电压过高（熔滴过大）或过低（短路频率过高）。减少措施：（1）采用药芯焊丝，通过熔渣冶金反应减少FeO；（2）控制焊接参数：选择合适的电弧电压（20-24V）和电流（180-240A）；（3）采用直流反接（焊丝接正极），减少斑点压力；（4）添加Ar气（如80%Ar+20%CO₂混合气体），改善电弧稳定性。3.解释“熔合比”的定义及其对焊缝成分的影响。答案：熔合比（η）是焊缝中母材熔化部分的体积与焊缝总体积的比值（η=V母材/(V母材+V填充)）。影响：（1）当焊接同种材料时，熔合比主要影响焊缝稀释率。若填充材料成分与母材一致，熔合比对成分影响小；（2）当焊接异种材料（如低合金钢与不锈钢）或堆焊时，熔合比直接决定焊缝成分。例如，堆焊高合金材料时，若熔合比过大（母材稀释率高），焊缝合金元素含量降低，性能下降；（3）通过调整坡口角度、焊接电流电压可改变熔合比。如增大坡口角度（减少母材熔化量）或降低电流（减少熔深），可降低熔合比。4.列举三种常见的焊接缺陷，并说明其产生的主要原因。答案：（1）气孔：原因包括母材或焊材表面有油污、水分（分解出H₂、CO₂）；保护气体流量不足或纯度低（空气侵入）；焊接速度过快（熔池凝固快，气体来不及逸出）。（2）裂纹：冷裂纹主要因焊缝含氢量高、冷却速度快（提供脆硬组织）、残余应力大；热裂纹因熔池凝固时低熔点共晶物聚集在晶界，受拉应力开裂。（3）未熔合：原因包括焊接电流过小（热量不足）；焊枪角度不当（电弧偏吹）；坡口清理不彻底（氧化膜阻碍熔合）；层间清渣不净（熔池无法与前一层结合）。5.简述低合金高强钢焊接时的主要问题及预防措施。答案：主要问题：（1）冷裂纹：因淬硬倾向大、扩散氢聚集、残余应力高；（2）热影响区脆化：过热区晶粒粗化导致韧性下降；（3）软化：焊接热输入过大时，母材调质处理区（如回火索氏体）发生软化。预防措施：（1）控制氢含量：使用低氢焊材（如E5015焊条），焊前烘干（350-400℃）；（2）调整热输入：避免过小（冷速快，淬硬）或过大（晶粒粗化）；（3）预热与后热：预热温度根据碳当量（Ceq）确定（如Ceq＞0.4%时，预热100-150℃），后热（200-300℃×2h）促进氢扩散；（4）控制层间温度：不低于预热温度，避免冷速过快；（5）焊后热处理：消除应力退火（550-650℃），改善组织性能。四、综合分析题（每题15分，共30分）1.某企业采用埋弧焊焊接16mm厚Q345R（16MnR）钢板制造压力容器，焊缝出现横向裂纹。请分析可能的原因，并提出改进措施。答案：可能原因：（1）材料因素：Q345R含Mn（1.2-1.6%），碳当量（Ceq=C+Mn/6+Cr/5+Mo/5+V/5）约0.3-0.45%，有一定淬硬倾向，若冷却过快易提供马氏体；（2）氢含量：焊剂烘干不充分（含水分），或钢板表面油污未清理，焊接时分解出H₂，聚集在焊缝中；（3）热输入：若热输入过小（焊接速度过快），冷却速度大，热影响区淬硬；若热输入过大（电流过高），晶粒粗化，韧性下降；（4）残余应力：厚板焊接时，焊缝收缩受母材拘束，产生较大拉应力，超过材料强度时开裂；（5）焊后冷却：未及时后热，扩散氢无法逸出，在应力集中区（如咬边、未熔合处）引发裂纹。改进措施：（1）焊前处理：清理钢板表面油污、氧化皮，焊剂按要求烘干（300-350℃×2h）；（2）调整工艺参数：适当降低焊接速度（或增大电流电压），提高热输入（如控制热输入在15-30kJ/cm），减缓冷却速度；（3）预热与后热：对Q345R，当板厚＞20mm时，建议预热100-150℃；焊后立即进行后热（250-300℃×1-2h），促进氢扩散；（4）优化坡口设计：采用X型坡口（减少熔敷金属量），对称焊接，减少残余应力；（5）焊后检测：焊后24小时进行超声波或磁粉检测，确认无延迟裂纹；（6）焊材匹配：选择低氢型焊剂（如HJ431）与H08MnA焊丝，降低焊缝含氢量。2.分析焊缝中氢气孔与CO气孔的形成机理及区别，并提出针对性的防止措施。答案：形成机理及区别：（1）氢气孔：机理：焊接过程中，氢（来自焊材水分、油污、保护气体中的H₂O）以原子形式溶解于熔池，冷却时溶解度急剧下降（液态铁中氢溶解度约30mL/100g，固态铁中＜5mL/100g），若来不及逸出，在焊缝中形成气孔。特征：多为表面气孔（直径较大）或内部气孔（呈球形），分布在焊缝表面或近表面，单个或密集出现。（2）CO气孔：机理：熔池中的FeO与C反应提供CO（FeO+C→Fe+CO↑），CO在熔池凝固时来不及逸出，形成气孔。特征：多为内部气孔，沿结晶方向分布（呈条虫状），常见于低碳钢焊接（含C量较高时更易发生）。防止措施：（1）氢气孔：①严格控制焊材与母材表面清洁，去除油污、铁锈（含结晶水）；②使用低氢焊材（如碱性焊条），焊前烘干（焊条350-400℃×1-2h，焊剂250-300℃×2h）；③采用惰性气体保护（如Ar+CO₂混合气体），减少空气侵入；④降低