焊缝表面硅结晶的原因
焊接的六大缺陷及其产生原因、危害、预防措施
焊接的六大缺陷及其产生原因、危害、预防措施一、外观缺陷外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。
常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等，有时还有表面气孔和表面裂纹。
单面焊的根部未焊透等。
A、咬边是指沿着焊趾，在母材部份形成的凹陷或者沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。
产生咬边的主要原因：是电弧热量太高，即电流太大，运条速度太小所造成的。
焊条与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长，焊接次序不合理等都会造成咬边。
直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。
某些焊接位置( 立、横、仰 )会加剧咬边。
咬边减小了母材的有效截面积，降低构造的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。
咬边的预防：矫正操作姿式，选用合理的规范，采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。
焊角焊缝时，用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。
B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热缺陷未熔化的母材上或者从焊缝根部溢出，冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。
焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯)，焊接电源特性不稳定及操作姿式不当等都容易带来焊瘤。
在横、立、仰位置更易形成焊瘤。
焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易导致裂纹。
同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带来应力集中。
管子内部的焊瘤减小了它的内径，可能造成流动物阻塞。
防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置，正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。
C、凹坑凹坑指焊缝表面或者反面局部的低于母材的部份。
凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短期停留造成的(此时的凹坑称为弧坑)，仰立、横焊时，常在焊缝反面根部产生内凹。
凹坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机，尽量选用平焊位置，选用合适的焊接规范，收弧时让焊条在熔池内短期停留或者环形摆动，填满弧坑。
D、未焊满未焊满是指焊缝表面上连续的或者断续的沟槽。
助焊剂析出结晶物的原因
助焊剂析出结晶物的原因助焊剂是在焊接过程中广泛使用的一种材料，它主要用于清洁金属表面、帮助焊料润湿和防止氧化。
然而，在焊接结束后，我们经常会观察到助焊剂残留在焊接接头上的结晶物。
那么，这些结晶物的形成原因是什么呢？在本文中，我们将深入探讨助焊剂析出结晶物的原因，并提供一些对此现象的观点和理解。
首先，助焊剂析出结晶物的主要原因之一是温度变化。
在焊接过程中，金属和助焊剂被加热到高温，形成了焊接接头。
随着金属渐渐冷却，助焊剂中的化学物质会开始结晶并固化。
这种结晶物通常是一些无机盐类，例如氯化物、硫酸盐和氮化物等。
这些无机盐类的析出物往往在焊接接头上形成白色或灰色的晶体或粉末，给焊接接头带来一定的负面影响。
其次，助焊剂中的成分和化学反应也会导致结晶物的析出。
助焊剂通常由多种有机物和无机物组成，这些物质之间可能会发生化学反应，从而产生新的化合物。
这些新化合物可能具有较低的溶解度，在温度变化或氧气存在的情况下会析出为固体结晶物。
例如，含有醇胺类化合物的助焊剂在焊接过程中可能会产生胺盐类结晶物，这些结晶物通常呈现出黄色或棕色。
此外，焊接金属的表面状态也对助焊剂析出结晶物的形成起到一定的影响。
如果焊接接头表面存在脏污或氧化物，助焊剂在清洁表面的同时也会与这些脏污物发生反应。
这种反应可能会形成一些沉淀物或固体产物，进一步导致结晶物的形成。
因此，在焊接前，确保金属表面干净、光滑是减少结晶物生成的重要步骤之一。
总结来说，助焊剂析出结晶物的原因主要包括温度变化、助焊剂成分和化学反应以及焊接金属表面状态。
这些因素的综合作用导致了结晶物的形成，从而对焊接接头的质量和性能产生一定的影响。
为了减少结晶物的生成，建议在焊接过程中控制温度变化、选择合适的助焊剂成分，并确保焊接金属表面的清洁和光滑。
这样可以提高焊接接头的可靠性和稳定性。
对于助焊剂析出结晶物的观点和理解，可以从以下几个方面进行思考。
首先，助焊剂析出结晶物的形成是一个自然而然的现象，不可完全避免。
裂纹分类-热裂纹讲解
(1)硫和磷 硫、磷几乎在各类钢中都会增高结晶裂纹的倾向，即使 是微量存在，也会使结晶区间大为增加。 硫和磷在钢中还能引起偏析。元素的偏析程度可 用下式表示：
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(2) 碳 碳在钢中是影响结晶裂纹的主要元 素，并能加剧其他元素的有害作用(如硫、 磷等)。国际上采用碳当量作为评价钢种 焊接性的尺度，可见碳的重要影响。
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以上仅从三个方面概要地讨论了冶 金因素对产生结晶裂纹的影响，它们之 间往往是相互影响、错综复杂的，有时 还是矛盾的。总之，对于结晶裂纹的机 理，影响因素等均须作进一步研究。
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(二)力学因素对产生结晶裂 纹的影响
产生结晶裂纹的影响因素是很复杂 的，但概括起来主要是冶金因素和力学 因素，二者之间既有内在的联系，又有 各自独立规律。对于各种情况下，产生 结晶裂纹的条件必须是冶金因素和力学 因素共同作用，二者缺一不可。
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是否产生结晶裂纹主要决定于 以下三个方面
a. 脆性温度区TB的大小 TB越大，由于焊缝收缩产生拉伸应力的作用时间也越 长，产生的应变量也越大，故产生结晶裂纹的倾向也 就越大。 TB大小主要决定于焊缝的化学成分、低熔共 晶的性质及分布、晶粒大小及方向性等。
b. 在脆性温度区内金属的塑性 在TB内焊缝金属的塑性越小，就越容易产生结晶裂纹。 c. 在脆性温度区内的应变增长率 在TB内，随温度下降，由于收缩产生的拉伸应力增大， 因而应变的增长率也将增大，这就容易产生结晶裂纹。
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(一)冶金因素对产生结晶裂纹 的影响
所谓纳晶裂纹的冶金因素主要是合 金状态图的类型、化学成分和结晶组织 形态等 1．合金状态图的类型和结晶温度区间
试验研究表明，结晶裂纹倾向的大小是随合金状态图结 晶温度区间的增大而增加。
焊缝金属的结晶
焊缝金属的结晶所有金属和合金在固态时一般都是晶体。
固态物质按其原子(或分子)的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。
在晶体中，其原子(或分子)按一定几何规律作有规则的排列，而非晶体不具备这一特点。
通常把液态金属或合金冷却至熔点以下时转变为固态晶体的凝固过程称为结晶。
一般的金属和合金都是多晶体，金属表面经过磨光、抛光，并用硝酸酒精溶液腐蚀，然后在金相显微镜下观察，就可以发现它是由许多外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒。
晶粒的大小、形状、分布直接影响着金属和合金的机械性能和其它的性能。
气焊时，在高温火焰的作用下母材局部熔化，并与熔化的焊丝金属混合而形成熔池，随着热源的推移，温度的降低，熔池金属开始凝固而形成焊缝。
由焊接熔池形成焊缝的结晶过程可以具体分为焊接熔池的一次结晶过程和焊缝金属的二次结晶过程。
一、焊接熔池的一次结晶过程焊接熔池从液态向固态的转变过程，称为焊接熔池的一次结晶。
焊接熔池的结晶是由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成的。
由于整个熔池温度分布是不均匀的，在熔池前端的中心处温度最高，而在熔池的边缘处因散热条件好，温度最低，并有母材局部熔化的晶粒，构成了熔池的液体金属结晶的晶核，所以焊接熔池的一次结晶是从熔池边界处的熔合线处开始的。
母材与熔池金属之间发生的这种“晶内交互结晶”的过程称为联生结晶，是熔化焊缝金属凝固的重要特征。
晶粒长大通常情况下是沿着与散热方向相反的方向以柱状形态向焊接熔池中心生长的，即由熔池边缘指向熔池中心温度最高处，直至这种柱状晶粒长大、相互接触，液体金属全部凝固时，结晶过程才结束。
但在气焊时，因加热时间长，热影响区宽，冷却速度慢，散热方向不明显，则往往会形成等轴晶粒。
二、焊缝的偏析与夹杂在焊接熔池的一次结晶过程中，由于冷却速度很快，焊缝金属中的合金元素来不及扩散一致，因此焊缝中化学成分的分布是不均匀的，这种现象称为偏析。
此外，一些金属夹杂物，来不及浮出而残存在焊缝的内部，称为夹杂。
焊缝金属的结晶
焊缝金属的结晶所有金属和合金在固态时一般都是晶体。
固态物质按其原子(或分子)的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。
在晶体中，其原子(或分子)按一定几何规律作有规则的排列，而非晶体不具备这一特点。
通常把液态金属或合金冷却至熔点以下时转变为固态晶体的凝固过程称为结晶。
一般的金属和合金都是多晶体，金属表面经过磨光、抛光，并用硝酸酒精溶液腐蚀，然后在金相显微镜下观察，就可以发现它是由许多外形不规则的小晶体构成的，这些小晶体称为晶粒。
晶粒的大小、形状、分布直接影响着金属和合金的机械性能和其它的性能。
气焊时，在高温火焰的作用下母材局部熔化，并与熔化的焊丝金属混合而形成熔池，随着热源的推移，温度的降低，熔池金属开始凝固而形成焊缝。
由焊接熔池形成焊缝的结晶过程可以具体分为焊接熔池的一次结晶过程和焊缝金属的二次结晶过程。
一、焊接熔池的一次结晶过程焊接熔池从液态向固态的转变过程，称为焊接熔池的一次结晶。
焊接熔池的结晶是由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成的。
由于整个熔池温度分布是不均匀的，在熔池前端的中心处温度最高，而在熔池的边缘处因散热条件好，温度最低，并有母材局部熔化的晶粒，构成了熔池的液体金属结晶的晶核，所以焊接熔池的一次结晶是从熔池边界处的熔合线处开始的。
母材与熔池金属之间发生的这种“晶内交互结晶”的过程称为联生结晶，是熔化焊缝金属凝固的重要特征。
晶粒长大通常情况下是沿着与散热方向相反的方向以柱状形态向焊接熔池中心生长的，即由熔池边缘指向熔池中心温度最高处，直至这种柱状晶粒长大、相互接触，液体金属全部凝固时，结晶过程才结束。
但在气焊时，因加热时间长，热影响区宽，冷却速度慢，散热方向不明显，则往往会形成等轴晶粒。
二、焊缝的偏析与夹杂在焊接熔池的一次结晶过程中，由于冷却速度很快，焊缝金属中的合金元素来不及扩散一致，因此焊缝中化学成分的分布是不均匀的，这种现象称为偏析。
此外，一些金属夹杂物，来不及浮出而残存在焊缝的内部，称为夹杂。
焊接工程上存在的质量通病(附图、原因、防治措施)
凡是肉眼或者低倍放大镜能看到的且位于焊缝表面的缺陷, 如咬边(咬肉)、焊瘤、弧坑、表面气孔、夹渣、表面裂纹、焊缝位置不合理等称为外部缺陷;而必须用破坏性试验或者专门的无损检测方法才干发现的内部气孔、夹渣、内部裂纹、未焊透、未溶合等称为内部缺陷.但常见的多是焊后不清理焊渣和飞溅物以及不清理的焊疤。
1.1 现象：焊缝在检查中焊缝的高度过大或者过小;或者焊缝的宽度太宽或者太窄,以及焊缝和母材之间的过渡部位不平滑、表面粗糙、焊缝纵、横向不整齐，还有在角焊缝部位焊缝的下凹量过大。
1。
2.1 焊缝坡口加工的平直度较差，坡口的角度不当或者装配间隙大小不均等而引起的。
1。
2。
2 焊接中电流过大，使焊条熔化过快，控制焊缝成形艰难，电流过小，在焊接引弧时会使焊条产生“粘合现象”, 造成焊不透或者焊瘤。
1.2。
3 焊工操作熟练程不够,运条方法不当,如过快或者过慢，以及焊条角度不正确。
1。
2。
4 埋弧自动焊过程，焊接工艺参数选择不当。
1。
3.1 按设计要求和焊接规范的规定加工焊缝坡口,尽量选用机械加工以使坡口角度和坡口边缘的直线度和坡口边缘的直线度达到要求，避免用人工气割、手工铲削加工坡口。
在组对时,保证焊缝间隙的均匀一致，为保证焊接质量打下基础。
1。
3.2 通过焊接工艺评定，选择合适的焊接工艺参数.1。
3.3 焊工要持证上岗，经过培训的焊工有一定的理论基础和操作技能.1.3.4 多层焊缝在焊接表面最后一层焊缝是,在保证和底层熔合的条件下,应采用比各层间焊接电流较小，并用小直径(φ2.0mm~3.0mm)的焊条覆面焊。
运条速度要求均匀，有节奏地向纵向推进,并作一定宽度的横向摆动，可使焊缝表面整齐美观.2。
1 现象：焊接时的电弧将焊缝边缘熔出的凹陷或者沟槽没有得到熔化金属的补充而留下缺口。
过深的咬边会使焊接接头的强度减弱，造成局部应力集中,承载后会在咬边处产生裂纹。
主要是焊接电流过大，电弧过长，焊条角度掌握不合适和运条的速度不当以及焊接终了焊条留置长度太短等而形成咬边.普通在立焊、横焊、仰焊时是一种常见缺陷。
焊缝金属的结晶
② p0≈ pa + pc = 1+2σ/r pa——大气压 pc——表面张力所构成的附加压力 σ——金属与气体之间的表面张力 r——气泡半径 所以气泡半径越大，越易长大
4.上浮
①气泡成长到一定大小脱离现成表面的能力主要决定于液 态金属、气相和现成表面之间的表面张力（如图）， 即： 1. g 1.2 cos
⑥综合（如图3-28）
当结晶速度R和温度梯度G不变时，随合金中溶质浓度 的提高，则成分过冷增加，从而使结晶形态由平面晶变 为胞状晶、胞状树枝晶、树枝状晶、最后到等轴晶 当合金中溶质的浓度C0一定时，结晶速度R越快，成分 过冷的程度越大，结晶形态也可由平面品过渡到胞状 晶、树枝状晶，最后到等 轴晶 当合金中溶质浓度C0和结晶速度R一定时，随液相温度 梯度的提高，成分过冷的程度减小，因而结晶形态的演 变方向恰好相反，由等轴晶、树枝品逐步演变到平面晶
1.焊后热处理
改善焊缝和HAZ的性能
2.多层焊
①单道焊缝变小，改善结晶条件 ②后一道焊缝对前一道焊缝有热处理作用
3.锤击
①细化前一层的晶粒 ②降低后层焊缝熔合线形核晶粒
③降低应力
4.跟踪回火
第四节 焊缝中的气孔和夹杂
一、气孔
（一）气孔的类型及其分布特征 1.气孔的类型及形成原因
①类型：表面气孔、内部气孔 ②形成原因 结晶时因气体溶解度突然下降来不及逸出残留在 焊缝内部的气体（H2、N2） 冶金反应产生的不溶于金属的气体（CO、H2O）
③针状F（500℃附近）：大都非自发形核，在奥实体 内形成 ④细晶F：奥氏体晶内形成，有细晶元素（Ti、B）出 现时，晶界有Fe3C出现，接近上贝氏体
焊接结晶过程
偏析— 合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象
原因— 焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，
已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成 分布不均，产生偏析。
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4.焊缝中夹杂物 由于焊接冶反应产生的，焊后残留
在焊缝中的非金属夹杂（硫化物、氧化 物）。
危害 •夹渣 •热裂纹
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防止焊缝中产生夹杂物的措施:
•选用合适的焊接参数,使熔池存在的时 间不要太短—便于熔渣的浮出。
一次结晶结束后，熔池金属就转变为固 态的焊缝。高温的焊缝金属冷却到室温时， 要经过一系列的相变过程，称为金属的二 次结晶。
•同素异构转变
特点:对焊后焊缝的组织和性能影响很大
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•知识目标： 1.理解焊缝结晶的两次过程，及偏析 现象对焊件组织性能的影响 2.掌握调整及改善焊缝金属组织措施
•能力目标： 理论联系实践，把理论应用到生产实 习中
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焊缝表面硅结晶的原因
焊缝表面硅结晶的原因可以有多种。
下面是一些常见的原因：
1. 焊接过程中的脱碳：在高温焊接过程中，钢材中的碳元素会溶解在铁中形成较高浓度的碳，当焊缝冷却时，溶解在铁中的碳元素会形成高浓度的共晶化合物——铁碳化合物，因为这些碳化合物有较高的熔点，所以会沉淀在焊缝表面，形成硬而脆的硅晶。
2. 钢材的化学成分不合适：焊接过程中，如果使用的钢材中含有较高的硅元素，那么焊接过程中的液态相中的一部分硅元素就会沉淀在焊缝表面，形成硬而脆的硅晶。
3. 焊接过程中的快速冷却：焊接过程中，焊接区域受到高温热源的加热，但是在焊接瞬间形成的液态相很快冷却，使得硅等元素在短时间内无法完全溶解在焊接金属中，从而形成硬而脆的硅晶。
4. 锻炼和冷却过程中的应力引起的相变：焊接完成后，焊接金属中的残余应力可能会引起晶体结构的相变，进而导致硅等元素的排列方式发生变化，形成硬而脆的硅晶。
总的来说，焊缝表面硅结晶的原因主要是焊接过程中液态相在快速冷却过程中，硅等元素的沉淀和晶体结构的相变引起的。
这些硅晶的存在可能会降低焊缝的韧性和可靠性，需要采取一些措施来减少其产生。