模块四 焊缝中夹杂物控制

焊缝夹杂物控制氧化物夹渣焊缝中的夹杂

图为某钢板对接焊缝，V型坡口，焊接方式：手工电弧焊，影像中缺陷的性质为夹杂。一、夹杂物的种类及危害金属中存在夹杂物，会使塑性和韧性下降。焊缝中存在夹杂物还会增加热裂纹和层状撕裂的敏感性。（1）夹渣的分类

a.金属夹渣:

指钨、铜等金属颗粒残留在焊缝之,习惯上称为夹钨、夹铜。

b.非金属夹渣:

指未熔的焊条药皮或焊剂、硫化物、氧化物、氮化物残留于焊缝之。

氧化物夹杂：焊接金属材料时，氧化物夹杂的存在较为普遍。氧化物夹杂的主要成份是SiO2、MnO、\TiO2、CaO和A12O3等。一般多以复合硅酸盐形式存在，这种夹杂物主要是降低焊缝韧性。非金属夹渣

这种夹杂物的熔点都比母材金属低，如果它们密集地以块状或条状分布时，往往会引起热裂纹。如14MnMoVN钢采用E5016焊条焊接时，焊缝中硅酸盐夹杂物会引起裂纹。氧化物夹杂主要是由熔池中的FeO与其他元素冶金反应生产的，只有少数熔渣因工艺和操作不当造成夹杂。0Cr18Ni9钢中硅酸盐与氧化物构成的复合夹杂

氮化物夹杂：在良好保护条件下焊接时，生成氮化物夹杂的几率很小。在保护不良的情况下焊接碳钢和低合金钢时，与空气中的氮反应生成氮化物Fe4N夹杂，残留在焊缝金属中。氮化物在时效过程中以针状分布在晶内上或穿过晶界，使焊缝金属的塑性、韧性急剧下降。

少量的氮化物可使钢的强度提高。例15MnVN、14MnMoVN钢中，氮可以与V、Mo、Ti、Al等元素形成氮化物，弥散分布在基体中，在不损失韧性的条件下大幅度地提高钢的强度。

硫化物夹杂：硫化物主要来源于焊条或焊剂原材料中，经过冶金反应进入熔池。但当母材或焊丝中含硫量偏高时，焊缝中也会产生硫化物夹杂。硫在δ－Fe中最大的溶解度为0.18%，在γ－Fe中为0.05%，当焊缝中的硫量大于这个数值时，硫便会从过饱和的固溶体中析出，而成为硫化物夹杂。

焊缝中的硫化物有MnS和FeS两种形式。其中FeS的危害较大。因FeS沿晶界析出，并与铁或氧化铁形成988℃的低熔点共晶，促使形成热裂纹。硫化物夹杂夹杂物性质分析金属夹渣钛合金板对接焊缝，V型坡口；焊接方式：钨极氩弧焊，影像中缺陷的性质；缺陷：夹钨。

有些细小，均匀分布的夹杂物，如TiO等在钢铁焊缝中可以作为固态相变的形核剂，促进焊缝金属中针状铁素体的形成，细化组织，改善焊缝金属的韧性与塑性。

夹杂物也可以由多个物相组成的复合物,组成夹杂物的物质:MnO2、3MnO·Al2O3·SiO2、TiN、CaO·2Al2O3、SiO2、CaO·2TiO2等。说明：

夹渣的分布与形状有单个点状夹渣,条状夹渣,链状夹渣和密集夹渣。线状夹渣点状夹渣(3)夹渣产生的原因a.坡口尺寸不合理;b.坡口有污物;c.多层焊时,层间清渣不彻底;d.焊接线能量小;e.焊缝散热太快,液态金属凝固过快;f.焊条药皮,焊剂化学成分不合理,熔点过高；g.钨极惰性气体保护焊时,电源极性不当,电流密度大,钨极熔化脱落于熔池。h.手工焊时,焊条摆动不良,不利于熔渣上浮。可根据以上原因分别采取对应措施以防止夹渣的产生。

夹杂物的控制措施

防止夹杂物应严格控制来源，从冶金方面入手，即正确的选择焊条、焊剂，保证脱硫、脱氧能充分的进行。此外，要严格限制焊丝、母材中杂质的含量。保证焊接工艺的正确。其次是提高操作技能。具体的措施应:A.选择合适的焊接线能量，保证熔池的存在时间，便于熔渣的浮出；

B.多层焊，特别是打底焊，必须清除前一道焊缝的渣壳后，才能焊下一道；

C.正确的摆动焊条，以便熔渣的浮出；焊接时要采用短弧，避免长弧。

D.埋弧焊焊剂有足够的厚度，气保焊要有足够的气体流