材料连接原理(邹家生主编)
先进陶瓷与金属连接的现状及展望
1前言先进陶瓷材料具有硬度高、强度大、耐高温、耐磨性能好、抗腐蚀、抗氧化等优良的特性和广阔的应用前景，尤其是在电子、能源、交通、发动机制造、航空航天等领域。
然而，陶瓷的韧性值较低，属于脆性材料，采用机械加工的方法难以制备出尺寸较大和复杂结构的构件，为了克服先进陶瓷的脆性及难加工等问题，拓宽其进一步的应用与发展，常将陶瓷与金属连接起来，在性能上形成一种互补关系，使之成为理想的结构和工程材料，以满足现代工程的应用[1-2]。
陶瓷与金属的连接既是连接领域的热点问题又是难点问题，首先金属与陶瓷在化学键型、物理和化学特性、力学性能及微观结构等方面具有较大的差异；其次，陶瓷与金属的热膨胀系数相差较大，连接时在界面处导致残余应力的集中，致使接头强度下降。
生产中常用钎焊或扩散焊的方法将陶瓷与金属（陶瓷）连接起来，随着连接技术的深入研究，相继研发了一些新的方法（中性原子束焊、激光焊、超声波焊、微波焊以及燃烧合成技术等）[3]。
本文针对近年陶瓷与金属连接而开发的连接技术进行阐述，总结最新的研究成果并对其进行展望。
2陶瓷与金属的连接技术15世纪中叶，我国明代景泰蓝的制作开创了陶瓷与金属连接技术的先河，但是，具有产业化的、工业规模的连接技术则始于20世纪30年代。
Wattery 和德律风根公司的Pulfrich于1935~1939年在陶瓷表面喷涂一层高熔焦仁宝1,2，荣守范1，李洪波1，朱永长1，刘文斌1，张圳炫1（1.佳木斯大学材料科学与工程学院，佳木斯154007；2.佳木斯大学机械工程学院，佳木斯154007）陶瓷与金属连接是陶瓷面向工程应用的关键技术。
本文阐述了适用于陶瓷与金属连接的各种方法及其机理、特点和工程上的应用。
指出钎焊和扩散焊具有很好的适应性，并对陶瓷与金属连接的研究前景进行了展望。
金属；连接方法（1980年~），男，黑龙江省佳木斯人，博士研究生。
黑龙江省教育厅项目（2016-KYYWF-0567）. All Rights Reserved.点金属（Ni 、W 、Fe 、Cr 、Mo ）进行活化处理，采用间接钎焊的方法，制造陶瓷电子管，该项技术于1940年获得专利，称之为德律风根法。
材料连接原理(邹家生主编)
材料连接原理课后习题答案及期末复习资料简答：１.焊接热源有哪些共同要求？描述焊接热源主要用什么指标？答：能量密度高度集中、快速实现实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
主要指标：最小的加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。
５.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有何解决措施？答：原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。
解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。
７.从传热学角度说明临界板厚δcr 的概念？某16Mn 钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm 求δcr ？由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc 增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc 和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr 。
1.95cr cm δ==８.手工电弧焊接厚12mm 的MnMoNbB 钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度,η取0.9.求t8/5?附λ=0.29J/(cm s ℃) CP=6.7 J/(cm s ℃)９.直流正接为何比直流反接时焊缝金属溶氢量高？答：（１）直流正接：工件接正极。
直流反接：工件接负极。
（２）带电质点Ｈ＋在电场作用下只溶于阴极。
（３）处于阴极的熔滴不仅温度高而且比表面积大，其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。
１０简述氢对焊缝质量的影响？s T T t cmT T c E Ecr cr 88.0)80015001(:,75.0/69.0)80015001(20025/800=-+-=>=-+-=πληδδρηδ故采用厚板公式答：影响：氢脆、白点、气孔、冷裂纹、组织变化。
控制含氢量措施：１）限制氢的来源２）进行冶金处理３）控制焊接材料的氧化还原势４）在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素。
Si3N4陶瓷二次部分瞬间液相连接数值模拟
２ 二次部分瞬间液相连接过程的计算模型 ． 采用图 １ 所示的接头形式。表 １ 为母材和中间过渡层材料的基本性能。 表 １ 各 种材 料物 性 参数 ’１ ＿
本试验用的中间过渡层 Ｎ 、Ｃ 和 Ｔ 的厚度分别为：１０ ａ 、 １ ０ｔｎ ｉ ｕ ｉ ４ ｎ ０ 、８ ｔ ａ
一
、
【 ｛ ） ｄ Ｋ】 ＝｛Ｆ）
式中，｛ ８ 为节点位移增量； ｄ ｝
（） １
｛Ｆ） 为因外载或温度引起的载荷增量； ｄ
［ 为刚度矩阵。 】 解方程 （）可得每一个节点的位移增量 ｛ａ 。根据应变—位移关系 （ １ ｄ｝ 相容性条件） ： ｛ｃ ＝［ ｌｄ ） ｄ ） Ｂ ｛６
式中，｛ ｝ 如 为每个单元 内的应变增量；
（ ２）
［】 Ｂ 为几何矩阵，与单元几何形状有关。 再根据应力一应变关系 （ 本构关系） ｛ｏ｝ Ｄ］ｄ ｝一Ｃ ｄ ： ｄ －＝［ ｛ｃ ＿｛ ｝Ｔ 式中，｛ｏ 为单元内的应力增量； ｄ） － ｛ ） 为受温度影响的向量； Ｃ
新型结构陶瓷具有优异 的耐高温 、抗腐蚀及耐磨等性能，但其塑性极差而难 以制成大型或形状复杂 的构件 。Ｉ在 实 际应用 中实现 陶瓷 与金属 、陶瓷 与 陶瓷 的连接 ，对扩 大 陶瓷在工 业 中 的应用 领域 具有 重要 Ｊ 】 的意义 。目 前在陶瓷与金属 的连接中，主要有钎焊和扩散焊 。近几年又发展了部分瞬间液相连接和二次 部分瞬间液相连接新方法 ，ｚ 【 】 为工程结构陶瓷的耐热连接开辟了新途径 。 然而 由于陶瓷与金属热膨胀系数 的巨大差异，接头在冷却过程 中收缩不均匀而导致残余应力，严重降低了陶瓷与金属接头的强度 ，分析 和测量残余应力， 并采取相应措施对残余应力进行缓解是提高陶瓷连接强度的主要途径 。３ 由于接头残 ｌ Ｊ 但 余应力分布的复杂性 ，难以实现准确测量，目前国内外大 多采用解析方法和有限元进行计算 。［ １ ４ 本文采 － ６ 用 Ａ Ｓ Ｓ有限元分析软件进行 ｓ３ ４ ＮＹ ｉ 陶瓷与其 自身连接过程的残余应力分析， Ｎ 研究以 Ｔ Ｃ ／ ｉ ｉ ｕ 作为中间 ／ Ｎ 过渡层连接 ｓ Ｎ 陶瓷的残余应力分布状况 ， ｉ ３ 并根据模拟结果预测陶瓷连接件最可能的断裂位置。 本文通 过 二 维热弹塑 性有 限元 法对 ５ ｍｍ 圆棒 试样 进行 分析 。 有 限元模 型的 建立 １ 弹塑性有 限元方法 ． 热 由于 ｓ３ ｉ 陶瓷二次瞬间液相连接 的温度很高， Ｎ 属于高温热弹塑性 问题 。 弹塑性分析考虑 了温度对材 料 性 能的影 响 ，分 析 时必须加 以考 虑 。焊接 热弹 塑性分 析 ，包括如 下 四个 基本关 系 ： １ ）应变—位移关系 （ 相容性条件） ２ ）应力一应变关系 （ 本构关系） ３ ）平衡 条件 ４ ）相应 边界 条件 对 于 非线形 问题 ，通常 采用 增量 方法 ，根据 虚功 原理其 平衡 方程为 ：
材料连接原理实验指导书详解
《材料连接原理》实验指导书邹家生编写适用专业：焊接技术与工程江苏科技大学材料科学与工程学院2005年 4 月前言目录实验1：焊条配制综合实验 (1)实验2：焊接接头金相分析 (11)实验3：钎料润湿性实验 (15)附录1： (17)附录2： (19)附录3： (22)实验1：焊条配制综合实验实验学时：6实验类型：（验证、综合、设计）实验要求：（必修、选修）一、实验目的及内容焊条药皮配方是焊条各种性能的决定因素，在生产及科研中，经常会遇到焊条正确、合理地选用和配制问题，通过本实验要求初步掌握焊条药皮配方设计及制造的工艺过程，了解焊条药皮成分对焊条工艺性能和冶金性能以及对焊接接头质量的影响。
本实验主要有下面两个方面的内容：1．焊条配制及工艺性能实验：表1中例举了结424（E4302）典型药皮配方(1)，结422（E4303）典型药皮配方（2）、（3）；结507（E5015）典型药皮配方（4）、（5）,由常用药皮的特性，修改配方成分，然后制成焊条，用配制的焊条及成品焊条进行工艺性能实验。
焊条工艺性能是衡量焊条质量好坏的一个重要指标。
焊条工艺性能包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成型、脱渣性、飞溅大小、在各种位置上焊接的适应性、生产效率、焊条药皮发红程度、发尘量等，通过本实验要初步掌握焊条的配制及工艺性能的试验方法，了解不同种类焊条的工艺性能。
2．焊条熔敷金属中扩散氢含量实验：焊接接头的含氢量是引起高强钢焊接延迟裂纹的三大因素之一。
焊缝金属中的氢，大部分是以原子或质子状态存在的，能够在焊缝金属的晶格中自由扩散，这部分氢称之为扩散氢，影响扩散氢含量因素较多，对其进行深入的研究是焊接专业工作者的重要课题之一。
通过本次实验，要求初步掌握45℃甘油测氢试验方法，了解焊条种类及烘干温度对熔敷金属扩散氢含量的影响。
二、电焊条制作过程及涂料机使用简介1．焊芯由送丝滚轮带动，以等速向前推进经导丝管进入涂料缸；涂料缸内的药皮涂料在活塞杆的压力下，通过涂料头时和焊芯粘合并一同被挤出，涂料均匀地涂敷于焊芯上，经烘干即成焊条。
江苏科技大学焊接与成型实验室
焊接与成型实验室一、实验室概况：江苏科技大学材料学院拥有国内最早的焊接专业和焊接实验室，原焊接工艺与设备专业及实验室始建于1953年，即学校前身上海船舶工业学校时期。
2003年筹建材料成型实验室，以满足新开材料成型与控制专业（模具方向）的要求。
目前焊接与成型实验室下设焊接和材料成型两个实验分室，实验室依托于我校的江苏省重点学科点——材料加工工程及省级特色专业——焊接技术与工程。
其中，焊接实验室是“江苏省船舶先进设计与制造技术重点实验室”的主要组成部分，也是原中国船舶工业总公司“高效焊接重点实验室”。
2001年国家财政部拨专款200万用于本实验室建设，2003年国家财政部再次拨款480万，部分经费用于本专业建设，2005年成为“先进焊接技术省重点实验室”。
经过50多年的发展，焊接专业实验室条件优越、设备齐全，人才济济，在教学、科研和人才培养中取得了骄人的业绩，并在全国船舶制造和压力容器等行业享有盛誉。
焊接与成型实验室现有固定资产765多万元，设备620多台（套），实验室面积3000多平方米，实验室主要分布于焊接楼。
实验室拥有一支实力雄厚的从事实验教学和科研的专兼职队伍，其中教授6名、副教授/高级工程师3名、讲师和实验师3名，具有博士学位的4人。
本实验室和乌克兰、俄罗斯、日本、美国、加拿大等国相关大学和研究单位建立了长期的国际合作关系，并与国内哈尔滨工业大学焊接实验室等相关专业实验室有着广泛、经常性的交流与合作。
二、实验仪器与设备焊接与成型实验室跨焊接与材料成型两个专业方向，由弧焊机器人、搅拌摩擦焊、无损检测、弧焊电源、埋弧焊、气体保护焊、压力焊、真空焊接、电弧物理、高温金相、真空甩带机和压力加工、模具拆装、CAD中心等10多个专业实验室组成。
实验室具有较为齐备、先进的设备仪器和优良的实验条件，近几年还研发了10余台套实验教学仪器设备、科研仪器和焊接生产专机，包括弧焊电源测试装置、电弧测试仪、电弧图像分析系统、焊缝跟踪装置、金属薄板自动拼焊机等。
第四章C-C复合材料的连接
美国得克萨斯大学、澳大利亚卧龙岗大学、加拿大不列 颠哥伦比亚大学和韩国汉阳大学的研究人员
5年前，美国德州大学的科学家们开始尝试使用碳纳米管 (CNTs)制造“导电性智能纺织物”。碳纳米管是一种碳 原子构成的中空管状物。“他们试图研制一种多功能纺 织物，这种纺织物可以充当电池，充当天线，甚至可以 具备防弹功能。” 小组成员贾瓦德· 弗罗基当时正在用一小段碳纳米纤维进 行实验，突然发现当这种材料浸没于电解质中时，如果 对其施加一个电压，材料会发生旋转。电压反转，材料的 旋转方向也会跟着反转。
第一种制造方法常用的基体材料主要有沥青、酚醛、糠 醛等含碳量高的树脂。由于热分解时树脂中非碳元素的 分解逸出，在基体中易产生空隙。因此，制造时一般应 利用化学蒸气沉积技术在空隙中沉积碳，以提高材料的 致密性。
碳／碳复合材料与其他碳素材料一样，在空气中加热 到400℃以上就会发生氧化。即使很少量的烧蚀也会导 致材料的物理性能和力学性能劣化。改善碳／碳复合材 料抗氧化性能的最常用方法利用化学气相沉积(CVD)、 溶胶一凝胶、等离子喷涂等技术在材料表面施以抗氧化 陶瓷涂层。
三维织物增强的复合材料比其他几种形式的复合材料性 能皆佳，整体性强，层间剪切强度高，但制造成本亦高。
由于碳在常压下不熔化，也不能溶解于任 何溶剂中，因此不能直接用作基体材料。基体 制造工艺有两种。
第一种是先制成碳纤维增强热固性树脂基复合材料， 然后在氧气中缓慢热分解，使树脂基体分解，并在 沥青、酚醛树脂等溶液中反复进行浸渍并热解，最 后只残留碳基体，得到碳／碳复合材料。 第二种是化学蒸气沉积法，即用碳氢化合物气体， 如甲烷、乙炔等，在1000～1100℃下进行分解，在 三维织物、碳毡、纤维缠绕件的结构空隙内进行沉 积。形成致密的碳／碳复合材料。
材料连接原理与工艺-绪论
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焊接是材料连接的最重要的方法
特点突出： 高性能（可达到与母材等强度、等塑性、等韧性，尤
其是动载性能）； 高可靠（永久连接）； 高适应性（在各种环境下能焊接各种复杂构件） 高效率（适应大工业批生产）。
应用面广： 机械制造、石油化工、造船、车辆、 航天航空、冶
材料连接是材料加工方法、产品制造技术。 制造技术是人类制造财富的基本手段，也是生产力的核心 内容。制造技术的三大基本功能： 成形、连接、表面改性。
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成形是将原材料（或坯料）在一定的条件下加工成零件，保证其形状、 尺寸精度和表面质量达到设计要求。 冷加工（机械加工）：车、铣、刨、磨； 热加工：铸造、锻压、焊接（材料连接）
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焊接（材料连接）是一项应用技术，也是一门涉及 多学科融合的科学。 焊接学是在物理、化学、物理化学、力学、冶金学、 机械、电子学、计算机控制等的基础上发展起来的。 焊接学主要三部分构成：焊接方法学、焊接材料学 和焊接结构学。
焊接是将两种或两种以上材质(同种或异种)，通过加热或加压或两 者并用，使其形成可靠连接，实现物理量的传递。
表面改性是改变零件或产品表面化学成分或微观组织，提高其使用性能。 涂饰：喷漆、电镀、热浸镀、钎涂 化学热处理：渗碳、渗氮、渗硼、渗金属 热喷涂：火焰喷涂、等离子喷涂、堆焊、 表面工程是焊接衍生的一个重要的分支。
世界最大的三峡水轮机转轮 （左图13 叶片转轮；右图：15叶片转轮）
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材料成型和连接优秀课件
6.1 焊接
(1) 焊接的定义：
焊接是通过加热或加压，或两者并用， 并且用或不用填充金属，使焊件间达到原子 结合的一种加工方法。
根据上述定义，焊接最本质的特点就是 通过焊接使焊件达到了原子结合，从而将原 来分开的物体构成了一个整体，这是任何其 它连接形式所不具备的。
(2) 焊接方法分类
• 常用的焊接方法分为以下三类：
电弧焊
气焊
手弧焊
埋弧焊
熔焊
气体 保护焊
电渣焊
CO2气体 保护焊
氩弧焊
焊接
压焊 （固相焊）
钎焊
等离子 弧焊
电阻焊
电焊
缝焊
氢原子焊
对焊
焊接方法分类示意图
摩擦焊 超声波焊
(3) 焊接的优缺点 优点
1) 构造合理，应力集中系数小，接头连接效率高，对 接接头可达100％，而铆接很难达到70％。
2) 简化结构，减轻自重 由于焊接的强度较高，在同样 承载条件下，可更轻、更薄，对交通运输工具来说 还可因此而节约能量。
• 喷嘴结构应尽可能使气体 以层流流出。
氩气
➢ 氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反 应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
➢ 由于氩弧温度高，因此一旦引燃，电弧就很稳定。 ➢ 氩弧焊一般要求氩气纯度达99.9%，我国生产的工业纯氩，其纯度
可达99.9%，完全合乎氩弧焊的要求。 ➢ 氩弧焊对焊前的除油、去锈、去水等准备工作要求严格，否则就会
在焊接过程中，将焊件加热至熔化状态，不加 压力完成的焊接方法通称为熔焊。
熔焊的本质及特点
➢ 熔化焊的本质是小熔 池熔炼与铸造，是金 属熔化与结晶的过程。
➢ 熔池存在时间短，温 度高；冶金过程进行 不充分，氧化严重； 热影响区大。
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材料连接原理课后习题答案及期末复习资料简答：１.焊接热源有哪些共同要求？描述焊接热源主要用什么指标？答：能量密度高度集中、快速实现实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
主要指标：最小的加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。
５.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有何解决措施？答：原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。
解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。
７.从传热学角度说明临界板厚δcr 的概念？某16Mn 钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm 求δcr ？由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc 增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc 和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr 。
1.95cr cm δ==８.手工电弧焊接厚12mm 的MnMoNbB 钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度,η取0.9.求t8/5?附λ=0.29J/(cm s ℃) CP=6.7 J/(cm s ℃)９.直流正接为何比直流反接时焊缝金属溶氢量高？答：（１）直流正接：工件接正极。
直流反接：工件接负极。
（２）带电质点Ｈ＋在电场作用下只溶于阴极。
（３）处于阴极的熔滴不仅温度高而且比表面积大，其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。
１０简述氢对焊缝质量的影响？s T T t cmT T c E Ecr cr 88.0)80015001(:,75.0/69.0)80015001(20025/800=-+-=>=-+-=πληδδρηδ故采用厚板公式答：影响：氢脆、白点、气孔、冷裂纹、组织变化。
控制含氢量措施：１）限制氢的来源２）进行冶金处理３）控制焊接材料的氧化还原势４）在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素。
５）控制焊接工艺参数６）焊后脱氢处理。
总之，对氢的控制首先应限制氢的来源，其次就防止氢溶入金属，最后应对溶入金属中的氢进行脱氢处理。
１０.简述氧对焊接质量的影响？答：（１）随着焊缝含氧量增加，焊缝强度、塑性下降；尤其是焊缝的低温冲击韧性的急剧下降，引起焊缝红脆、冷脆、时效硬化倾向增加。
（２）影响焊缝金属的物理化学性能，如降低导电性、导磁性、耐蚀性等； （３）形成ＣＯ气孔；（４）造成金属飞溅，影响焊接过程的稳定性；（５）焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊缝性能。
１１.试以硅的沉淀脱氧为例，叙述提高脱氧效果的途径？↑[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO 2)↓答：（1）硅的百分含量升高，氧化亚铁的百分含量降低（2）减少渣中的二氧化硅，二氧化硅的百分含量降低，氧化亚铁的百分含量降低 （3）温度降低，反应向右进行，氧化亚铁的百分含量降低１２.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧？而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧？为什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值？答：增加锰在金属中的含量，或减少MnO 的活度，都可以提高脱氧效果。
酸性焊条宜用锰铁脱氧： [Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)，在酸性渣中含SiO 2和TiO 2较多，脱氧产物转化为MnO ·SiO 2和MnO ·TiO 2复合物,减少了MnO 的活度系数，提高了脱氧效果。
碱性焊条宜用硅锰联合脱氧：在碱性渣中MnO 活度系数较大，不利于Mn 的脱氧，而且碱度越大，脱氧效果越差。
故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。
[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO 2)生成的SiO 2熔点高，粘度大，易夹杂，不利于冶金反应的进行。
而硅、锰联合脱氧中SiO 2与MnO 生成复合物MnO ·SiO 2，使MnO 活度系数降低。
而MnO ·SiO 2密度小、熔点低，易易于上浮到渣中，故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。
ω[Mn]/ω[Si]比值在3~6之间，过大或过小都会生成固态脱氧产物，导致焊缝夹杂的增加。
１３.酸性焊条熔敷金属为何氧含量较高？答：（１）酸性焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好。
（２）酸型焊条碱度Ｂ小，有利于渗硅反应的进行，使焊缝含氧量较高。
（３）酸型焊条为了达到控氢的目的，导致焊缝含氧。
１４.简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因？ 答：（１）药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源； （２）药皮中加入了大量的造气剂3CO C a ，降低了ＰＨ２；（３）2F C a 的去氢作用； （４）焊条的烘干温度高。
１５.为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大？而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低？ 答：碱性焊条溶渣中含2O S i 、2O T i 等性氧化物较少，O F e 的活度大，易向焊缝金属扩散，使焊缝增氧。
因此在碱性焊条药皮中一般不加入含O F e 的物质，并要求清除焊件表面的铁锈和氧化皮，否则不仅会增加焊缝中的氧，还可能产生气孔等缺陷，所以碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大。
1.试简述用冶金方法脱硫的措施（考试） 答：（1）用合金元素锰脱硫 （2）用渣中碱性氧化物脱硫 （3）增加熔渣的碱度 （4）渣中氟化钙也有利于脱硫１８.试分析说明钛化钙型（Ｊ４２２）焊条与碱性低氢型（Ｊ４２７）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别？１９.简述药芯焊丝的特点？答：（１）熔敷速度快，因而生产效率高； （２）飞溅小；（３）调整熔敷金属成分方便；（４）综合成本低。
２０.2CO 焊接低合金钢一般选用何种焊丝？试分析其原因？答：就选用i S 、n M 等脱氧元素含量较高的焊丝，常用的如：A S M H i n 208。
原因：（１）2CO 具有较强的氧化性，一方面使焊丝中有益的合金元素烧损，另一方面使熔池中含[FeO]量升高。
（２）如焊丝中不含脱氧元素或含量较低，导致脱氧不足，导致脱氧不足，熔池结晶反极易产生CO 气孔。
（３）按一定比例同时加入n M 、i S 联合脱氧，效果较好。
２２.简述接头偏析的种类和产生原因？答：显微偏析：由于结晶有先后所产生的微观区域化学成分的不均匀性。
区域偏析：由于结晶有先后所产生的宏观区域化学成分的不均匀性，一般在焊接熔池的最后凝固部位由于杂质浓度升高产生区域偏析。
层状偏析：由于结晶过程周期性变化而引起的化学成分分布不均匀所造成。
熔合线偏析：焊接过程中由于焊接热作用使熔合线附近产生碳和合金元素浓度明显变化的现象，形成熔合线偏析。
３１.简述CO 气体的产生原因？钢焊接时，钢中的氧或氧化物与碳反应后能生成大量CO ； [C]+[O]=CO (1) [FeO]+[C]=CO+[Fe] (2)如果这些反应发生在高温液态金属中,则由于CO 完全不能溶于钢液,将以气泡的形式从熔池金属中高速上浮逸出,不易形成气孔,但当熔池冷却凝固时,由于：(1) 由于铁碳合金溶质浓度在固液界面的偏析,造成在结晶前沿和枝晶间氧化铁和碳浓度的局部增高,有利于反应(2)的进行。
(2) 因为液体金属正处于凝固结晶后期,熔池金属的粘度迅速增大,导致e v (气泡上浮速度)↓； (3) 反应(2)为吸热反应,亦加快了凝固过程,使R （熔池金属的凝固速度）↑。
故生成的CO 气泡很难浮出,成为残留在焊缝中的CO 气孔。
３２.有一种碱性焊条（J507），在出厂检验时，焊缝中没有气孔，但在产品施工焊接时，发现焊缝中有大量气孔，分析可能那些原因导致气孔？（1）焊件清理不充分，存在铁锈，氧化铁皮，油污和水分等杂质。
（2）焊条受潮或烘干不足，烘干后放置时间过长等。
（3）焊接规范不当，如电压过高，焊速过快，电弧不稳等。
（4）电流极性不合理，直流正接较反接时气孔倾向大。
为什么采用CST(临界应变增长率)为判据来比较金属材料的热裂纹货币更为合理？（P 98-99）答：从拉伸应力与脆性温度区间内被焊金属塑性变化之间的关系来说明凝固裂纹形成的条件。
如右图所示。
是否产生凝固裂纹，取决于在脆性温度区间T B 中合金所具有的最低塑性min δ与内应变ε或应变增长率T∂∂ε的对比关系。
当合金在脆性温度区间内的应变以直线1的斜率增长时，则其达到的内应变量min δε<，必定要产生裂纹；如按直线2增长，则在T S 时min δε=，这正好是产生凝固裂纹的临界条件。
此时的应变增长率称为临界应变增长率，以CST 表示，即θtan =CST ,θtan 与材料特性有关，它综合地反映了材料凝固裂纹的敏感性。
不同的材料，不仅脆性温度区间T B 的大小不同，最低塑性min δ的变化明显不同，因而产生裂纹的临界应变增长率CST 也各不相同。
一般而言，T B 越大，裂纹敏感性越大；但也并非如此，有时T B 虽然很大，但塑性min δ却不是很低，或焊缝结晶过程中所受的拘束很小。
所以在考察裂纹敏感性时，必须综合考虑脆性温度区间（T B ）、最低塑性（min δ）及应变增长率（T∂∂ε）的影响。
根据以上分析可知，用CST 作为判据更为合适，因为T B 或min δ都不能单独用来反映材料的裂纹敏感性。
这时，是否产生裂纹，可以对比实际应变增长率T ∂∂ε与临界应变增长率（CST ）的大小来作出判断。
为了防止产生裂纹，必须满足如下条件，即CST T<∂∂ε３８.试简述在什么条件下，氢致裂纹也会在焊缝中产生？焊接超高超强合金钢时，由于焊缝合金成分复杂，使热影响区的转变先于焊缝，因而氢就相反地从HAZ 向焊缝扩散，如果焊缝出现淬硬组织，此时，氢致裂纹就会在焊缝中产生。
延迟裂纹为何易在近缝区产生？试分析防止延迟裂纹的措施？一般低合金钢焊缝C 低于母材，热影响区相变滞后于焊缝。
当焊缝由A 转达变F 、P 时，H 的溶解度突然下降，且H 在F 、P 中的扩散速度较快，导致H 很快由焊缝越过熔合线附近富H ，当滞后相变的HAZ 中A —>M 时，H 使以过饱和状态残留在M 中，促使该处进一步脆化，从而导致冷裂纹的产生。
防治措施：冶金方面：（1）选择抗裂性好的钢材从冶炼技术上提高母材的性能，采用多元微合金化的钢材；尽可能降低钢中有害杂质（S、P、O、H、N等）（2）焊接材料的选用选用低氢或超低氢焊条：应强调焊条的烘干和防潮问题选用低强焊条：对低碳合金钢，适当降低焊缝强度可以降低拘束应力而减轻熔合区的负担，对防止冷裂纹有用。
选用奥氏体焊条：既可避免预热又能防止冷裂纹的产生。
特殊微量元素的应用：Te、Se、Re，Te的降氢效果最好。
（3）选用低氢的焊接方法：CO2气体保护焊。
焊接工艺方面：合理选择焊接线能量正确选择预热和后热温度多层焊层间温度和时间间隔的控制合理地选择焊缝匹配合理的焊缝分布和施焊次序４０.焊接接头中出现冷裂纹（延迟裂纹）主要与哪些因素有关？通常将工件预热到一定温度可以防止产生冷裂纹，试分析预热的作用？后热的作用？后热和焊后热处理有何不同？延迟裂纹的影响因素：钢种的淬硬组织、焊接接头的含氢量、接头所受的拘束应力状态。