焊接复习题要点

1、焊接—焊接是利用加热或加压或二者并用的方法，将两种或两种以上的同种或异种材料，通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程。

2、焊接的特点优点：①焊接结构产品的质量轻，生产成本低。

②整体性好，具有良好的气密性、水密性，投资少、见效快③适用于几何尺寸大而材料较分散的制品④简化金属结构的加工工艺，缩短加工周期不足：①结构无可拆性。

②焊接时局部加热，焊接接头的组织和性能与母材相比发生变化，产生焊接残余应力和焊接变形。

③焊接缺陷的隐蔽性，易导致焊接结构的意外破坏。

3、焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。

要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。

4、普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比：普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在放牧特定的炉中进行。

焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当于高炉。

二者共同点：金属冶炼加工。

不同点：1）原材料不同普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。

焊冶材料：焊条、焊丝、焊剂等。

2）目的不同普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能5、焊条的加热电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。

电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。

化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。

6、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。

7、焊缝熔池：熔焊时，在高温热源的作用下，母材将发生局部熔化，并与熔化了焊丝金属搅拌混合而形成焊接熔池。

熔池运动状态1）液态金属密度差引起自由对流运动2）表面张力差强迫对流运动3）熔池中各种机械力搅拌4）对焊接质量的影响8、焊接过程中对熔融金属的保护保护方式：1、气渣联合保护2、渣保护3、气保护4、真空保护 5、自保护9、焊接化学冶金反应区及反应条件焊接方法不同，冶金反应阶段也不同。

以手工电弧焊为例，加以讨论（1）药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。

1) 水分蒸发 2) 某些物质分解 3) 铁合金氧化（2）熔滴反应区：指熔滴形成.长大.脱离焊条.过渡到熔池之前（3）熔池反应区1）熔池T 1600～1900℃低于熔滴T 比表面积 2 )接触面积小3～130 3）时间长 手工焊3～8秒埋弧焊6—25s 4）搅拌没有熔滴阶段激烈 5）熔池温度不均匀的 突出特点 10、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系焊接规范：焊接金属（焊条、焊丝）和局部熔化的母材组成。

（一）、熔合比的影响熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。

（二）熔滴过渡特性的影响 气体的来源和产生：1）来自焊接材料 焊条电弧焊用焊条其药皮中都含有造气剂，如淀粉、木粉大理石和白云石等，加热时产生分解或燃烧，析出大量气体，如H 2、CO 2 等。

用潮湿的焊条或焊剂焊接时将析出水汽。

采用气体保护焊时，焊接区的气体主要来自保护气，如Ar 、CO 2。

2）来自空气 焊条药皮中的造气剂不能完全排除焊接区的空气，例如，采用焊条电弧时，堆焊金属中还含有体积分数为0.025%的N 2（空气是N 2的主要来源），据估算，焊接区内空气的体积分数约占3%左右。

3）来自焊丝和母材金属表面上的杂质 如油污、铁锈、油漆、吸附的水分等，这些物质受热后将析出气体进入焊接区内。

4）来自高温蒸发产生的气体 弧焊时，由于电弧和斑点的高温，当熔滴过渡时，一部分熔滴金属被加热蒸发，产生金属气体，进入电弧区内。

例如焊接黄铜时，由于黄铜内锌的沸点较低，仅为906℃，因此被大量蒸发，在焊接区形成一层锌的白色烟雾。

12、氮与金属作用(一) 氮与金属作用有两种情况1、不与氮发生作用的金属，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N 作为保护气体。

2、与氮发生作用的金属，即能溶解氮又能形成氮化物，这种情况下就要防止焊缝金属的氮化。

（二）氮对焊接质量的影响 1)时效脆化2)气孔3)有利一面：可作为合金元素加入钢中，一般指高合金钢 。

13、氢的溶解机构焊接区为氢可以处于分子、原子和离子状态1).氢以原子形式溶入 2).以 [OH]- 溶入 3).以H +溶入 [Ｈ]的影响因素氢与金属作用的特点，把金属分为两类 ①与氢形成稳定氢化物的金属 ②不与氢形成稳定氢化物的金属③合金元素的影响 ：氢在铁中溶解度受合金元素影响 氢对焊接质量的影响：暂态现象：脆化、白点、经时效、热处理可消除永久现象：气孔、改变组织、显微斑点、冷裂纹、不可消除氢脆 氢在室温附近， 氢溶解在金属晶格中，引起钢的塑性严重下降现象 熔渣与金属的作用熔渣：电焊条药皮，焊剂溶化形成的金属及非金属氧化物及复合物。

一、焊接熔渣（一）熔渣的作用、成分及分类1.熔渣的作用1)机械保护作用 2)冶金处理作用 3)改善工艺性能2.熔渣的成分和分类二、合金过渡的目的及方式（一）目的:补尝;改善;特殊性能（二）方式：1.应用合金焊丝或带极2.应用药芯焊丝或药芯焊条3.应用合金药皮或粘结焊剂4.应用合金粉未第二章焊接材料一、焊条的牌号以结构钢为例：牌号,编制法。

结XXX,结为结构钢焊条；第3个数字：表药皮类型,焊接电流要求；第1、2数:代表焊缝金属抗拉强度。

以结构钢为例，型号编制法为字母“E”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。

二、焊条的组成１、焊芯—焊丝作用：导电、填充金属焊芯材料有选择性:用量最多的是H08、H08A，还有H08E。

2、药皮作用：机械保护作用、冶金处理作用、工艺性能良好三、焊条的工艺性能1.焊接电弧的弧定性(稳弧性)控制低氢型焊条稳弧性方法：a)CaCO3/CaF2比例控制并加入K1.6～2.5、K2CO3 K<1.5钾、钠水玻璃b)添加10～20%纯铁粉和少量Al-Mg合金粉.c)用MgF2代CaF2不仅提高稳弧性,还可改善焊缝成型和脱渣.d)加入少量CsCO3(0.1～1.0%)铯电离势比K小,还可加石墨0.5～3.0%，熔点低，套筒长度适中2.表面成形（焊缝成形）操作技术有关，取决熔渣熔点，粘度与表面张力，还与熔渣的物理性质有关。

1）熔渣的凝固温度 2）熔渣的粘度η 3）表面张力σ 4）熔滴过渡3.在各种位置焊接适应性焊缝位置：平焊缝、立焊缝、仰焊缝、横焊缝注：一般焊条均可进行平焊,但不是所有焊条均可立、仰、横焊。

立、仰、横焊难点在于:①重力作用下焊条熔滴不易向熔池过渡；②熔池金属和熔渣向下流。

4.脱渣性脱渣性:焊后熔渣从焊缝表面清除的难易程度。

影响因素: 1）熔渣的线膨胀系数 2）熔渣的松脆性 3）熔渣的氧化性四、钢用焊剂分类1、按制造方法分类 (1)熔炼焊剂 (2)非熔炼焊剂2、按焊剂化学成分分类(1)按氧化物性质分 (2)按SiO2含量分(3)按MnO含量分 (4)按CaF2含量分烧结焊剂与熔炼焊剂相比具有下列优、缺点：１.烧结焊剂中加脱氧剂、脱氧充分,熔炼焊剂中则不能加脱氧剂。

２.加合金剂、合金化强。

３.抗气孔能力比熔炼焊剂强。

４.对焊接参数变动敏感,会引起焊缝化学成分不均匀。

５.吸湿性大，易增加焊缝含氢量，必须焊前烘干。

６.生产成本低、节能、生产效率高。

药芯焊丝的特征： 1.焊接飞溅小 2.焊缝成形美观熔池的凝固条件和特点 1. 熔池体积小，冷却速度大2．熔池中的液态金属处于过热状态 3．熔池在运动状态下结晶二、熔池结晶的一般规律焊接时，熔池金属的结晶与一般炼钢时钢锭的结晶一样，也是在过冷的液体金属中，首先形成晶核和晶核长大的结晶过程。

生核热力学条件是过冷度而造成的自由能降低；生核的动力学条件是自由能降低的程度。

焊接时存在两种非自发晶核质点，一种是合金元素，另一种是现成表面，焊接熔池边界，正是固液相的相界面，熔池边界半熔化的母材晶粒表面为新相晶核的基底2．成长原子由液相不断地向固相转移，晶核的成长是通过二维成核方式长大，但并不是齐步前进，长大趋势不同，有的一直向焊缝中部发展；有的只长大很短距离就被抑制停止长大。

当晶体最易长大方向与散热最快方向相一致，最有利长大晶核的成长是一个原子从液相中吸收原子集团来进行的并连续不断地吸附在晶体表面的小台阶处而迅速长大。

焊接熔池边界正是固液相的相界面，熔池边界的部分熔化的母材晶粒表面完全可能成为新相晶核的“基底”，非均匀生核，焊缝金属呈柱状晶形式与母材相联系，好似母材晶粒外延长大。

这种依附于母材晶粒现成表面而形成共同晶粒的凝固方式，称为外延结晶或联生结晶。

(三) 浓度过冷对结晶形态的影响1、平面结晶产生条件：过冷度＝0，无成分过冷特征：平面晶（G正温度梯度很大时）平面结晶形态发生在结晶前沿没有浓度过冷的情况下。

纯金属，G>0，结晶界面呈平面型。

2、胞状结晶产生条件：过冷度很小。

特征：断面六角形，细胞或蜂窝状。

3、胞状树枝结晶产生条件：过冷度稍大。

特征：主干四周伸出短小二次横枝，纵向树枝晶断面胞状。

4、树枝状结晶产生条件：过冷度较大。

特征：主枝长，主枝向四周伸出二次横枝，并能得到很好的生长。

5、等轴晶产生条件：过冷度大。

特征：结晶前沿长出粗大树枝晶，液相内，可自发生核，形成自由长大的等轴树枝晶。

化学不均匀性：结晶过程中化学成分的一种偏析现象。

偏析：在熔池进行结晶的过程中，由于冷却速度很快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，合金元素的分布是不均匀的，出现所谓偏析现象1.显微偏析：→枝晶偏析指晶粒边界或一个晶粒内部亚晶界或树枝状晶的晶枝之间的偏析。

2、宏观偏析（区域偏析）指焊缝边缘到焊缝中心，宏观上的成分不均匀性，焊缝金属以柱状晶长大，把杂质推向熔池中心，中心杂质浓度逐渐升高，使最后凝固的部位发生较严重的偏析.3.层状偏析由于化学成分分布不均匀引起分层现象。

焊缝横断面经浸蚀之后，可以看到颜色深浅不同的分层结构形态称为结晶层。

1）特征(1)晶粒主轴与层状线垂直, 越先靠近熔合线处越清析，远离熔合线不清晰，线距越宽。

(2)层状线与熔合线轮廓相似，但层与层的间距并不相等。

(3)层状线的存在，一般相溶质(特别是硫)的不均匀分布有重要关系。

可将每一个结晶层大体区分为三个小区域：初始区溶质富集区，即溶质成分高于平均浓度的区域。

在侵蚀照片上呈最暗黑的颜色。

中间区为平均浓度区，是结晶层中最宽的一段．其特征为溶质成分均匀，颜色稍暗。

结尾区为溶质贫化区，即溶质成分低于平均浓度的区域，颜色最为浅淡。

（４）层状线不是连续的，是间断的链状偏析带焊缝固态相变一、低碳钢焊缝的固态相变组织低碳钢焊缝组织：F＋少量P过热时产生W(魏氏组织)。

改善组织条件：1)多层焊：使焊缝获得细小和少量珠光体，使柱状晶组织破坏。

2 )焊后热处理：加热，柱状晶消失。

3)冷却速度：冷却速度↑，硬度↑焊缝中铁素体的类型（1）粒界铁素体(GBF)(先共析铁素体PF)（2）侧板条铁素体（FSP） FSP－Ferrite Side Plate（3）针状铁素体（AF） AF-Acicular Ferrite（4）细晶铁素体(FGF)、(贝氏体铁素体)1、氢气孔特征：多出现在焊缝表面，断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑内壁。