焊接理论基础-1-焊接化学冶金
（二）保护的方式和效果
1、 保护方式：气体、熔渣 （1） 气渣联合保护 （2）渣保护 （3）气保护 （4）真空保护 （5）自保护：焊丝（芯） 中含脱氧剂、脱氮剂 等
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机械保护
第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 二、焊接过程中对金属的保护 （一）保护的必要性
（二）保护的方式和效果
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 （一） 焊条的加热熔化
（二）熔池的形成
热源作用 母材局部熔化 熔池 熔池——在母材上由熔化的焊条金属和母材组成的具有一定 的几何形状的液体金属
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 （一） 焊条的加热熔化
3、焊条金属熔滴及过渡特性
1) 熔滴过渡形式
附壁过渡：熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁
进入熔池
射流过渡：熔滴细，f 大，熔滴沿焊丝轴向
高速熔池运动，过渡稳定，飞溅 小，焊缝成型美观，丝端变尖
旋转射流过渡：
f 约300滴/s
熔滴尺寸？
熔滴存在时间？
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 3、焊条金属熔滴及过渡特性 1) 熔滴过渡形式
不锈钢焊条：控制焊条长度
4
第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成
(一） 焊条的加热熔化 1、焊条的加热
电阻热
热能：
电弧热 化学反应热Βιβλιοθήκη 电弧热：加热焊条的主要能源
qe eUI
qe: 用于加热和熔化焊条的功率 ηe: 焊条加热有效系数（ 0.2~0.27） U：电弧电压 I： 电弧电流
2）熔滴的比表面积和作用时间
3) 熔滴的温度 沿长度方向分布不均匀，与焊接电流、焊丝直径等有关
焊接电流
焊丝直径
，熔滴温度
，熔滴温度
Fig. 1-2
实测手工电弧焊碳钢焊条：2100-2700 K 药皮熔化----熔渣：包裹在熔滴外面或以滴状与熔滴 一起 直接流入熔池 熔渣平均温度：1900 K
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第一章 焊接化学冶金
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 （一） 焊条的加热熔化
（二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 熔池的形状: 稳定状态下为 半椭球形
L
一般情况：熔池上表面形状复杂，表面积取决于焊接方法 和工艺规范，约1~4cm2 ， 比表面积约为（0.3~13）×10-3m2/kg
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 （一） 焊条的加热熔化 （二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸
2、熔池的质量和存在时间
熔池的质量： 手弧焊：0.6~16g 埋弧焊：＜100g
L
熔池的存在时间 ： 按熔池的长度和焊接速度： 按熔池的质量：tcp=mp/(ρvAw)
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4、熔池运动状态
表面张力引起
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4、熔池运动状态
激光束在中心加热， 表面张力降低，则液体表面向两侧流动。
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4、熔池运动状态
加入C2H5COOK，表面张力降低；激光束在中心加热， C2H5COOK分解 导致中心处浓度降低，表面张力提高，则液体表面向内流动。
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4、熔池运动状态
1）液态金属的流动速度：
T ，γ
a 处温度较高， γ 小；b 处 温度较低， γ 大； b点金属 将a点金属向外拉。 4）等离子流产生的剪切应力： 等离子体沿着熔池表面高速 向外移动，
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4、熔池运动状态
28
4、熔池运动状态
29
4、熔池运动状态
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4、熔池运动状态
有表面活性剂时，熔池表面边缘的较冷液体金属具有较低的表面张 力，熔池表面中心的较热液体金属具有较高的表面张力；外侧金属被拉 向中心，有利于从热源到熔池底部的对流传热，即更有效地将热量从热 源带到熔池底部，曾加了熔池深度。
二、焊接过程中对金属的保护 （一） 保护的必要性
光焊丝熔化焊： 焊缝中[N2]约0.105~0.218%
[O2]约0.105~0.218%
Mg、C减少
低碳钢无保护焊时焊缝的性能（表1-5）
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 二、焊接过程中对金属的保护 （一）保护的必要性
（二）熔池的形成
注意：熔池的形状、尺寸、温度、存在时间、金属的流动状态？
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 （一） 焊条的加热熔化
（二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 熔池的形状: 稳定状态下为 半椭球形
对于点状热源，其几何尺寸为
L=P2IU
L
P2 ---比例系数，取决于焊接方法和规范（表1-2） I ---焊接电流 U ---焊接电压
第一节：焊接化学冶金过程特点 3、焊条金属熔滴及过渡特性 1) 熔滴过渡形式
2）熔滴的比表面积和作用时间
熔滴的比表面积S： 熔滴与周围介质的平均相互作用时间： 定义：熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。
cp
m0 1 ( ) mtr 2
τ---熔滴的存在时间 m0---熔滴脱落后残留在焊条端部的液态金属质量 mtr---过渡的熔滴质量 τcp---0.01~1s，取决于焊接方法、规范、电流极性、焊接材料等
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 （二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 2、熔池的质量和存在时间 3、熔池温度
4、熔池运动状态
熔池内部强烈运动 热量质量传输 熔池形状、结晶、 气体和夹杂物的吸收、聚集和析出、化学成分的均匀性、化 学反应动力学 流动形式： 自动对流运动：液体金属的密度差别引起（温度不均）
焊条端部药皮表面温度： 600℃
5
第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成
(一） 焊条的加热熔化
1、焊条的加热
2、焊条金属的熔化速度
（1）焊条熔化速度不均 （2）焊条金属的熔化速度 焊条金属的平均熔化速度： gM=G/t =αpI
gM ----焊条金属的平均熔化速度（g/h)
熔化速度: 光焊丝：熔化速度不均——熔滴较大时，传热条件恶化， 固态焊丝得到的热量减少 焊条：熔化速度近似不变
提高焊条熔化速度:
增加电弧在焊条端部析出的热功率——极性 获得具有高过渡频率的细熔滴过渡 活性位置：液滴与固态焊丝面处 药皮中加入铁粉 电阻热
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 (一） 焊条的加热熔化 1、焊条的加热 2、焊条金属的熔化速度
强迫对流运动：表面张力差别引起（温度、表面张力）
搅拌运动：热源的各种机械力引起：熔滴下落的冲击力、 电磁力、气流的吹力、熔池金属的蒸发产生的反作用力、 离子的冲击力
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4、熔池运动状态
1) 浮力： T ，ρ ，
a 处温度较高，b 处温度较 低，重力引起b点较重金属 下沉 2） 洛伦兹力： 钨极氩弧焊正极性：电流向 钨极（熔池表面中心）收敛， 产生向下、向内的洛伦兹力， 液体金属沿熔池轴向下推。 3）表面张力梯度引起的剪切应力：
tcp---熔池的平均存在时间 mp---熔池的质量 AW---焊缝的横截面积
tmax=L/v
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 （二）熔池的形成 1、熔池的形状和尺寸 2、熔池的质量和存在时间
3、熔池温度
分布不均匀：熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部 平均温度：与被焊材料性质、形状和尺寸有关
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成 (一） 焊条的加热熔化 1、焊条的加热 2、焊条金属的熔化速度
3、焊条金属熔滴及过渡特性
1) 熔滴过渡形式
短路过渡、颗粒过渡、附壁过 渡、射流过渡、旋转射流过渡。 碱性焊条：短路过渡和大颗粒 过渡； 酸性焊条：细颗粒过渡和附壁 过渡。
熔池液态金属的平均流速：30~80m/h（钨极氩弧焊焊钛合金） 熔池底部液态金属的流速：约为焊接速度的10~20倍。
2）影响熔池运动状态的因素：
焊接工艺参数、焊接材料成分、电极直径及倾斜角、馈电位置等
3）熔池运动优势：
焊缝均匀性
气体和非金属夹杂的外逸
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成
αp ----焊条的熔化系数 [g/(A· h)] G----熔化的焊芯质量(g) t----电弧燃烧的时间(h)
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高速摄影：焊芯熔化具滴状、周期性特征 大电流焊接：焊接终了时的熔化速度提高30%左右
第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点 一、焊条熔化及熔池形成
(一） 焊条的加热熔化
1、焊条的加热
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点
3、焊条金属熔滴及过渡特性 1) 熔滴过渡形式
短路过渡：短弧焊时，熔滴尺寸较大，
过程：熔滴长大 重燃电弧 短路 缩颈
与熔池接触、短路
缩颈暴断，熔滴进入熔池
颗粒过渡：电弧较长时，熔滴尺寸较大时自行脱落，不与熔池接触
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第一章 焊接化学冶金
第一节：焊接化学冶金过程特点
1、 保护方式：气体、熔渣 2、 保护效果： （1） 埋弧焊：表1-7 （2）气体保护焊： （3）焊条手工电弧焊、药芯含丝：图1~6、1~7 （4）真空保护 机械保护
第一章 焊接化学冶金
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3)、气孔 4)、组织变化和显微斑点
焊缝金属A—M时，由于氢在A有较大的 溶解度，当含氢量高的焊缝自A化，温度 冷却时，引起局部A过冷残余A增加，残 余A—M时，富氢的组织内产生大的内应 力，造成显微裂纹
5)、产生冷裂纹
第一章 焊接化学冶金
38
（四）控制氢的措施
1)、限制焊接材料的含氢量，药皮成分 2)、严格清理工件及焊丝：去锈、油污 、吸附水分 3)、冶金处理 4)、调整焊接规范 5)、焊后脱氢处理
气体保护、抽真空。对于适渣型焊条： 保护效果取决于药皮的数量及成分
2）、焊接工艺规范影响 ： 3）、焊丝成分的影响 ：增加焊丝或药
皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量d
第一章 焊接化学冶金
30
三、氢对金属的作用
（一）、氢在金属中的溶解 1、来源：焊条药皮、焊剂、焊丝药芯 中水分，药皮中有机物为、焊件表面杂 质（锈、油）空气中水分 第一类能形成稳定氢化物金属 第二类不形成稳定氢化物的金属
第一章 焊接化学冶金
42
2.熔渣的成分和分类
1).熔渣成分：大体由氧化物、氯化
物、氟化物、硼酸盐类组成是多种 化学组成的复杂体系。
2).熔渣分为三类
第一类 氧化物型 第二类 盐—氧化物型 第三类 盐型
第一章 焊接化学冶金
43
（二）熔渣结构理论
液态熔渣的结构有两种理论：
分子理论和离子理论
分子理论可简明的定性为解释熔渣与 金属之间的冶金反应,但不能解释一 些重要现象，如导电性、电解等。
第一章 焊接化学冶金
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四、氧对金属的作用
（一）氧在金属中的溶解
1).以原子氧形式溶解 2).以FeO形式溶解
第一章 焊接化学冶金
●熔池温度分布极不均匀，因此在熔池的前部和后部反应可以同时 向相反的方向进行。
●熔池中的强烈运动，有助于加快反应速度，并为气体和非金属夹 杂物的外逸创造了有利条件。
三 焊接化学冶金反应区及其反应条件
不同焊接方法有不同的反应区： ◆手工电弧焊时有三个反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔
池反应区。 ◆熔化极气体保护焊：只有熔滴和熔池反应区。 ◆不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊接只有一个熔池
反应区。
图1-8 焊接化学冶金反应区 Ⅰ-药皮反应区 Ⅱ-熔滴反应区 Ⅲ-熔滴反应区，
焊条药皮、焊剂及焊丝药芯中都含有造气剂。 热源周围的气体介质：热源周围的空气是难以避免的气体来源，而
焊接材料中的造气剂所产生的气体，不能完全排除焊接区内的空 气。 焊丝和母材表面上的杂质：焊丝表面和母材表面的杂质，如铁锈、 油污、氧化铁皮以及吸附水等，在焊接过程中受热而析出气体进 入气相中。
(二)气体的产生
6Fe2O3＝4Fe3O4＋O2； 2Fe2O3＝6FeO＋O2 4Mn2O3＝2Mn3O4＋O2；6Mn2O3＝4Mn3O4＋O2
第一章 焊接化学冶金
主要内容
焊接化学冶金过程的特点 气相对金属的作用 熔渣对金属的作用 合金的过渡
第一节 焊接化学冶金过程的特点
焊条熔化→形成熔滴→过渡→形成熔池 焊接保护 化学冶金反应区 熔合比
本节概念性的内容较多，通过对本节的理解， 加以记忆
一 焊条熔化及熔池形成
(一)焊条的加热及熔化 1 焊条的加热 电弧焊时用于加热和熔化焊条(或焊丝)的热能有： 电阻热：焊接电流通过焊芯时产生电阻热，使其本身和药皮的温
第二章 焊接化学冶金反应1
（Zn=907℃）
（ CO2 在 熔 滴 反 应阶段的氧化程 度大于熔池）
徐 州 工 程 学 院 教 案 纸
素在焊缝金属中的原始浓度（Co）与熔合化（θ） 间的关系。 Co =θCb+(1-θ)Ce Cb—该元素在母材中的浓度 Ce—该元素在焊条中的浓度 实际上，焊条中 Me 在焊接过程中是有损失的（飞溅） ，而母 材中的 Me 几乎全部过渡到焊缝中，因此焊缝金属中 Me 的实际浓 度 Cw =θCb+(1-θ)Cd Cd-熔敷金属中元素的实际浓度 多层焊时：Cn=θCb+(Cd-Cb)θn Cn—第几层堆焊中 Me 的浓度 （2）熔合比的取决因素： 焊接方法、规范、接头形式及尺寸、坡口的型式、角度， 母材的性质，焊村的种类，焊丝（条）的倾角。 2、熔滴过渡特性的影响（熔滴反应区） 熔滴过渡特性主要取决于焊接规范。 （1）Ih↑—熔滴过渡频率↑—反应时间↓—反应程度↓ （2）U 弧↑—熔滴的反应阶段时间↑—反应程度↑ 以上讨论可以看出，母材一定的条件，影响焊缝成份的因 素：一是焊接材料，二是焊接工艺规程。 四、焊接化学冶金系统的不平衡性 焊接化学冶金系统是一个复杂的高温多相反应系统 1、焊接方法不同，组成系统的相不同 SAW、SMAW：三相：液态金属，熔渣、气相 气体保护焊：二相：气相、液态金属 电渣焊：二相：渣相、液态金属 2、焊接区的不等温条件导致化学冶金的不平衡
2
徐 州 工 程 学 院 教 案 纸
过渡速度 v=2.5～10m/s （4）熔滴和熔渣发生强烈的混合 d=2-3mm 2、物化反应： （1）金属的蒸发，黄铜 cu-Zn 防止 Zn 蒸发和 Zn 中毒 （2）气体的分解和溶解 (H2O)气、CO、CO2、H2、N2 （3）金属及其合金的氧化和还原 [Fe]+CO2→FeO+CO 气体对金属的氧化 (SiO2)+Fe→FeO+Si 液态熔滴对金属的氧化的氧化 MnO+Fe→FeO+Mn （4）焊缝金属的合金化 （三）熔池反应区： 1、熔池反应区的物理条件 （1）熔池的平均温度低 1600-1900℃ （2）比表面积小 3-130cm2/kg （3）熔池的持续时间长（反应时间长）SMAW:3-8S SAW:6-25S （4）温度分布不均匀 熔池的头部：金属的熔化，气体的吸收-有利于吸热反应 熔池的尾部：金属的凝固，气体的逸出-有利于放热反应 2、熔池反应区的化学条件 （1）熔池中反应物的浓度与平衡浓度之比比熔滴区小-----反 应速度慢。 （2）药皮重要系数 kb 大时，与熔池作用的熔渣比熔滴多--反应充分。 （3）熔池反应区的物质是不断更新的---更新可达到稳定，从 而得到均匀的焊缝成份。 总之，焊接化学冶金反应过程是分区进行的（连续进行的） 。 在熔滴阶段进行的反应多数在熔池反应阶段将继续进行，但也有 停止甚至于改变方向的，其综合结果决定了焊缝的最终成份。 ※在焊材、母材一定的条件下，要得到高质量的焊缝，就必 须从焊接工艺控制焊接化冶金反应。 三、焊接工艺与化学冶金反应的关系 改变焊接工艺条件（方法、规范）必然引起冶金条件的变化 （反应物的数量、种类、温度、反应时间等） ，也就影响到冶金 反应的过程。 1、熔合比的影响：对焊缝金属的成份有很大的影响 （1）熔合比：在焊缝金属中局部熔化母材所占的比例 假设合金元素 Me 在焊接过程中无损失时，某元
焊接化学冶金知识概述
焊接化学冶金知识概述1. 焊接的定义焊接是一种通过加热和熔化填充材料来连接金属或非金属的工艺。
焊接常用于工业制造、建筑结构、航空航天和汽车等领域。
2. 焊接的基本原理焊接的基本原理是利用热能将工件加热到熔点或熔化状态，然后通过填充材料或者使工件之间发生扩散、合金化等方式实现连接。
3. 焊接的分类3.1 按焊接方式分类•熔化焊：包括气体焊、电弧焊、激光焊等。
•压力焊：如冷压焊和高频电磁铁焊等。
•固态焊接：如超声波焊接、摩擦焊接等。
3.2 按焊接材料分类•金属焊接：主要包括钢铁焊接、铝及其合金焊接等。
•非金属焊接：如塑料焊接、陶瓷焊接等。
4. 焊接过程中的化学反应焊接过程中常涉及几种重要的化学反应，包括氧化反应、还原反应和合金化反应。
4.1 氧化反应在焊接过程中，工件与氧气接触会导致氧化反应的发生。
氧化反应会产生氧化物，降低焊接接头的质量和强度。
因此，焊接过程中需要采取控制氧气的措施，如铜嘴焊接时采用保护气体。
4.2 还原反应焊接过程中，一些还原剂可以用来减少氧化反应，并将金属离子还原为金属形态。
常用的还原剂包括草酸、亚硫酸盐等。
这些还原剂可以在焊接过程中加入填充材料或采用保护气体形式。
4.3 合金化反应合金化反应是指在焊接过程中，工件之间发生化学反应，形成新的金属合金。
这种合金化反应可以增强焊接接头的强度和耐腐蚀性能。
5. 焊接中的冶金知识焊接冶金是焊接中重要的一部分，它涉及到金属的物理性质、热力学和组织变化等方面。
5.1 金属物理性质焊接过程中，金属的物理性质如导热性、熔点、膨胀系数等都会对焊接产生影响。
了解金属的物理性质有助于选择适合的焊接方法和工艺参数。
5.2 金属热力学热力学是研究能量转化和系统平衡的科学。
在焊接过程中，热力学的知识可以用来预测金属的相变行为、溶解度等。
这对于选择合适的焊接材料和研究焊接接头的稳定性非常重要。
5.3 组织变化焊接过程中，金属的组织会发生变化，这对焊接接头的性能有巨大影响。
《焊接化学冶金》课件
结语
随着焊接技术的不断发展，焊接化学冶金在工业制造中越来越重要。我们有 信心，随着更多的人加入研究队伍，这个领域的发展会更加迅速。
《焊接化学冶金》PPT课 件
本课件介绍了焊接化学冶金的基础知识、焊接过程中的化学现象、焊接材料 的化学性质、焊接质量的化学分析和焊接化学冶金在工程中的应用等知识。
焊接化学冶金的定义
焊接化学冶金的含义
焊接化学冶金是焊接技术中的一个重要分支，它包括焊接过程中的热力学基础、气体反应、 金属反应、焊接材料的化学成分、热力学性质和电化学性质以及焊接质量的化学分析等内容。
焊接化学冶金在航空航天 中的应用
介绍了焊接化学冶金在航空航天 领域中的广泛应用，包括飞机外 壳、引擎组装等方面。
焊接化学冶金在建筑工业 中的应用
介绍了焊接化学冶金在建筑领域 中的应用，包括建筑外壳、钢结 构等方面。
焊接化学冶金在机械制造 中的应用
介绍了焊接化学冶金在机械制造 领域中的应用，包括汽车制造、 船舶制造等方面。
推荐使用的化学分析方法包括X射线荧光分析、 光谱法、质谱法、中子活化分析、电极分析法、 扫描电镜等。
常用的金相分析方法包括金属显微镜检测、光电 子探针、电子背散射衍射、手持式毛细管等。
常用的断裂分析方法包括断口形貌分析法、金相 显微镜观察法、扫描电镜、能谱分析、红外线光 谱及质量证券等。
焊接化学冶金在工程中的应用
介绍了焊接过程中热力学基础的知识，包括温度、能量和焓等方面的常见术语及 其含义。
2
焊接过程中的气体反应
介绍了焊接过程中的气体反应，包括氧化、氢气和氮化等方面的化学现象。
3
焊接过程中的金属反应
介绍了焊接过程中金属反应，包括合金元素的加入、氧化还原反应以及析出物等 方面的知识。
焊接冶金学
焊接冶金学绪论1、什么是焊接，其物理本质是什么？答：（1）被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
（2）物理本质a、宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的不可拆卸性（永久性）。
b、微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。
2、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？答：（1）从理论来讲，就是当两个被焊的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。
然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氧化膜、油污和水分等吸附层。
这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。
（2）为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：a、对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。
b、对被焊材料加热（局部或整体）对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原子的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
3、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？答：熔焊：使两个被焊材料之间（母材与焊缝）形成共同的晶粒。
钎焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连接处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原子渗透的机械结合。
4、温度场定义，分类及其影响因素。
答：（1）定义：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为温度场。
（2）分类：稳定温度场、非稳定温度场、准稳定温度场。
（3）影响因素：热源的性质、焊接线能量、被焊金属的热物理性质（热导率λ、比热容c、容积比热容cρ、热扩散率a、热焓H、表面散热系数α）、焊件的板厚及形状。
第一章焊接化学冶金1、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？答：（1）药皮反应区:温度范围100～1200℃a、水分的蒸发b、某些物质的分解（有机物、碳酸盐、高价氧化物）c、铁合金的氧化（2）熔滴反应区：温度范围1800～2400℃a、熔滴的温度高b、熔滴与气体和熔渣的接触面积大c、各相之间的反应时间（接触时间）短d、熔滴与熔渣发生强烈的混合（3）熔池反应区：温度范围1600～1900℃a、反应速度低b、熔池温度分布极不均匀c、具有一定的搅拌作用2、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？答：（1）电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多。
焊接
第一章焊接化学冶金名词解释1.焊接：被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接工艺过程(p1)2.扩散氢：由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称之为扩散氢（p40)3.残余氢：还有一部分氢聚集到陷阱（金属的晶格缺陷，显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙）中，结合为氢分子，因其半径大，不能自由扩散，故称之为残余氢4.合金过渡：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去的过程（p68）5.合金过渡系数：合金元素的过渡系数等于它在熔敷金属中的试剂含量与它的原始之比填空1熔滴过度的形式：短路过渡，颗粒状过渡和附壁过渡(p17)2手工电弧焊时有三个反应区：药皮反应区，熔滴反应区和熔池反应区(p24)3氢分为2种：扩散氢，残余氢（p40)4氧对金属的作用？（p46-50)5焊渣的分类：a盐型熔渣；b盐—氧化物型熔渣；c氧化物型熔渣；6活性熔渣对焊缝金属的氧化可分为两种基本形式：扩散氧化和置换氧化看图：1-8熔合比：在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例(p27)焊接区内的气体：H2 O2 N2 H2 （氧，氮，水气)简答：1.（课后）氢对焊接质量的影响及控制措施？影响：1.氢脆，2.白点3.形成气孔4.产生冷裂纹(p41)控制措施：a 限制焊接材料中的含氢量；b 清除焊丝和焊件表面上的杂质；c 冶金处理；d 控制焊接工艺参数；e 焊后脱氢处理；2熔渣的作用？A 机械保护作用：焊接时形成的熔渣覆盖在熔滴和熔池的表面上，把液态金属与空气隔开，防止液态金属的氧化和氮化。
熔渣凝固后形成的渣壳覆盖在焊缝上，可防治处于高温的焊缝金属受空气的有害作用。
B改善焊接工艺性能的作用：良好的焊接工艺性能是保证焊接化学冶金过程顺利进行的前提。
在熔渣中加入适当的物质可使电弧容易引燃，稳定燃烧，减少飞溅，保证具体良好的操作性，脱渣性和焊缝成形等。
焊接冶金学基础知识
怎样才能实现 焊接的过程呢？
作
原子间距
用 力
对于大多金属：
rA≈0.3~0.5nm 结合力最大
原子间作用力与原子间距的关系
9
4、金属材料焊接的实现手段 通过加热：破坏接触面氧化膜，降低金属变形阻力，缩小原 子间距，促进原子扩散及冶金反应； 通过加压：破坏接触面氧化膜，增加接触面积。
焊接方法一般分三大类：
5
工程机械 舰船
电子通信
汽车
航天
桥梁 6
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三、焊接技术的发展方向
目前，广泛使用的传统焊接方法有手工电弧焊，埋弧焊，气体保护焊， 电阻焊等。国内外焊接技术的发展趋势主要集中在以下几方面：
1) 焊接能源
电子束、激光束、微波及混合热源。 2) 计算机在焊接技术中的应用
新技术
计算机调节参数并记录数据。 3) 焊接机器人和智能化
焊接已成为关键的制造技术 ：
焊接作为组装工艺之一，通常被安排在制造流程的后期或最终阶段， 因而对产品质量具有决定性作用。正因为如此，在许多行业中，焊接被 视为一种关键的制造技术。
焊接已成为现代工业不可分离的组成部分：
焊接技术广泛应用于机械、车辆、军事、航空航天，能源化工，电 子通信、建筑桥梁等各个方面。
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5、金属材料的焊接方法
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手工电弧焊
氩弧焊
点焊
机器人焊接
搅拌摩擦焊
பைடு நூலகம்12
6、常见焊接热源
焊接需要 外部提供
电弧热：手工电弧焊、埋弧焊、惰性气体保 能量
护焊(TIG、MIG)、活性气体保护焊(MAG)；
化学热：气焊、铝热焊；
电阻热：电阻焊、电渣焊；
焊接化学冶金详细介绍
焊接化学冶金
焊接化学冶金的特殊性
焊接区金属的保护，焊接化学冶金的反应区，焊接 化学冶金系统的不平衡性。
焊接区内气体与金属的作用
焊接区内的气体，气体与金属的作用。
焊接熔渣对金属的作用
焊接熔渣及其性质，焊接熔渣对金属的氧化，焊缝 金属的脱氧。
焊缝金属的净化与合金化
氮对焊接质量的影响及控制，氢对焊接质量的影响 及控制，氧对焊接质量的影响及控制，硫的危害及 控制，磷的危害及控制，焊缝金属的合金化。
自保护方法无法避免空气的有害影响，保护效果欠 佳，生产上也很少采用，焊缝中氮的质量分数高达 0.12%。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连
分区域 续进行的。
连续进行 各区的反应条件也存在差异，从而影响到
各区反应的方向和限度。
不填丝的钨极气体 熔池反应区 保护焊和电子束焊
特点 故冶金反应最激烈，不但反应速度快，而且反应
最完全，对焊缝成分和性能影响最大。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
2. 熔滴反应区
概念
是指从焊条端部熔滴形成、长大到过渡至熔池的 整个区域。
反应
气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合金 成分的氧化和还原、以及焊缝金属的合金化等。
反应温度高，反应时间短，相的接触面积大，并 有强烈的混合作用，反应物含量偏离平衡甚远。
CaCO3、MgCO3等碳酸盐和 Fe2O3、MnO2等高价 氧化物发生分解，形成CO2和O2等气体。
铁合金 的氧化
水分蒸发和某些物质分解所形成的H2O、CO2和O2 等氧化性气体，对被焊金属和药皮中的铁合金 (如
焊接化学冶金过程
焊接化学冶金过程焊接是一种非常重要的化学冶金过程，它通过热加工将两个或多个同种或不同种材料连接在一起。
焊接的化学冶金过程涉及到材料的物理和化学性质的改变，以及高温下材料的相互作用。
以下是焊接化学冶金过程的详细介绍。
首先，焊接的化学冶金过程涉及到焊接材料的选择。
焊接材料通常包括焊丝、焊条和填充金属。
这些材料需要具备与被焊接材料相似的化学成分和物理性质，以确保焊接接头的质量和性能。
此外，焊接材料还要具备适当的熔点和流动性，以便在焊接过程中形成完整的焊缝。
其次，焊接过程中发生的化学变化是焊接化学冶金过程的关键。
当焊接材料受到热源的加热时，它会达到熔化温度并迅速融化。
同时，被焊接材料也会被加热到高温，使其表面的氧化物和其他杂质被除去。
当焊接材料与被焊接材料相遇时，它们会迅速混合并形成液态熔池。
在液态熔池中，焊接材料会与被焊接材料发生扩散反应，使它们互相溶解和合金化。
这种扩散反应导致焊缝中形成固溶体和共晶物质，从而使焊接接头在化学组成上均匀一致。
此外，焊接过程中还可能发生气体反应和氧化反应。
在焊接过程中，电弧和熔化金属会产生大量的热量和高温。
这些高温条件下，焊接接头中可能存在的氧和其他气体会被还原为金属氧化物和气体，从而形成氧化渣和气孔。
为了防止这些不良反应的发生，焊接过程中通常会通过气体保护和熔化金属的熔滴覆盖来控制气体的进入，以及通过使用氩气等惰性气体来保护焊接接头的氧化。
最后，焊接过程中的冷却过程也是焊接化学冶金过程的一部分。
当焊接完成后，焊缝会迅速冷却并固化，形成坚固的连接。
在冷却过程中，焊接接头中的金属会经历固相变化，从液态逐渐转变为固态。
这种相变过程会导致晶粒的生长和定向排列，从而影响焊接接头的机械性能。
因此，在焊接冷却过程中需要进行正确的冷却控制，以确保焊接接头具备良好的力学性能和组织结构。
总之，焊接是一种重要的化学冶金过程，它通过热加工将两个或多个材料连接在一起。
焊接过程涉及到焊接材料的选择、熔化和混合、气体和氧化反应的控制，以及焊接接头的冷却和固化过程。