《【部编】材料成型之焊接复习总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【部编】材料成型之焊接复习总结（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1. 焊接的定义 焊接的定义 通过加热或加压或二者并用，并根据需要使用或不用填充材料，使被焊工件达到原子间结合，从而形 成永久性连接的工艺过程称为焊接 2. 阻碍金属紧密接触的因素、为克服阻碍因素，焊接工艺应采取的措施 阻碍金属紧密接触的因素 从理论上讲被焊金属工件表面接近距离rA 时就可形成金属键，达到原子间的结合，但有以下阻 碍因素： 1）精细加工的表面，微观上均有凹凸不平。 2）表面有氧化膜，油污，水分等吸附层，所以单靠机加工难以达到使间距等于rA 为克服阻碍因素，焊接工艺应采取的措施 1）加压 破坏表面氧化膜，增加表面有效接触面积。 2）加热 对金属而言，使结合处达到塑性或熔化状态，减
2、小变形阻力，促进扩散，再结晶，化学反应和结晶过 程进行。 3. 焊接分类 焊接分类 1）熔化焊（液相焊接） 利用热源加热待焊部位，使之发生熔化，利用液相的相溶，达到原子间的结合 2）压力焊（固相焊接） 焊接时必须使用压力，使待焊部位的表面在固态下达到紧密接触，并使待焊表面的温度升高（一 般低于材料的熔点） ，通过调解温度、压力和时间，造成接头处材料进行扩散，实现原子间的结合 3）钎焊（固 -液相焊接） 待焊表面并不直接接触，通过两者毛细间隙中的中间液相联系。在待焊的同质或异质材质固态 母材与中间液相之间存在两个固-液界面，由于固液相间能充分进行扩散，可实现原子间的结合。（钎焊 ） 4、熔滴、熔
3、池、熔滴的过渡形式及其含义 熔滴 熔滴 焊条端部熔化形成的滴状液态金属 熔滴的过渡形式 药皮焊条焊接时： 短路过渡： 在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定的尺寸就与熔池发生接触，形成短路， 随后在各种力的作用下过渡到熔池中。 颗粒状过渡：当电弧的长度足够长时，焊条端部的熔滴长大到较大的尺寸，在各种力的 作用下，以颗粒状落入熔池，过渡时不发生短路。 附壁过渡：熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡的形式。 熔池：母材上由熔化的焊条和母材组成的有一定几何形状的液体金属。 5、焊接区进行保护的目的、保护的方式 无保护的危害 1）焊缝成分显著变化 含氮量比焊丝高2045 倍 含氧量比焊丝高735 倍 合
4、金元素（ Mn、C）烧损、蒸发严重 2）焊缝力学性能下降 3）焊接工艺性能差 电弧不稳定、飞溅大、焊缝成形差、易产生气孔 保护的方式 保护方式焊接方法 气保护 渣保护 气渣联合保护 真空 自保护 气焊、惰性气体保护焊、CO2 焊、混合气体保护焊 埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接 具有造气成分焊条和药芯焊丝焊接 真空电子束焊接 含有脱氧剂、脱氮剂的自保护焊丝焊接 6、什么是低氢型焊条 低氢型焊条焊接时，气相中H2 和 H2O 的含量很少，故称“ 低氢型 ” 7、什么叫扩散氢、残余氢 扩散氢 由于氢原子和离子的半径小，可以在金属晶格中自由扩散，故称为扩散氢。在室温下仍有较 大的扩散
5、能力，如在20时， H 的扩散速度比 N 、C 高 1012 倍！ 占氢总量的 80%以上。 残余氢 扩散聚集到陷阱（如晶格缺陷、显微裂纹、非金属夹杂物周围的空隙）中的氢，结合为氢分子， 其半径大，不能自由扩散，故称为残余氢。 总含氢量 =扩散氢残余氢 8、氢对焊接质量的影响，控制氢的措施是什么？ 氢脆 氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象 原因：拉伸位错运动和堆积形成显微空腔扩散氢在空腔内结合成氢分子阻碍位错的运动并产 生很高的压力变脆 白点 碳钢及低合金钢焊缝，如含氢量高，常常在拉伸和弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点称为 白点。直径约为 0.5 3mm，周围为塑性断口， 白点中心有小夹杂
6、物或气孔，好像鱼眼一样， 故又称 “ 鱼眼 ” 。 超声波和 X 射线探测表明，白点在塑性变形阶段产生 氢气孔2H H2 冷裂纹 控制氢的措施 1、限制氢的来源 1）严格限制焊接材料的含氢量 制造低氢焊条、焊剂时尽量选用含氢量少和不含氢的材料，制造时适当提高烘焙温度 焊接保护气（如Ar 和 CO2 等）也常含有水分，露点越低，保护气体的含水量越少 2）焊接材料使用前应烘干、不用时应妥善放置 低氢型焊条： 350450 含有机物的型焊条：150200 保温筒温度： 100 必要时，对保护气体进行去水、干燥 3）清除焊件和焊丝表面的杂质 焊件坡口和焊丝表面上的铁锈、油污 2、冶金处理 降低 H 的
7、分压，减少H 在液态金属中的溶解度 1） 在药皮和焊剂中加入氟化物 2）控制焊接材料的氧化势 3）在药皮或焊芯中加入微量稀土元素或稀散元素 3、 控制焊接工艺参数 手弧焊时： 1）电流含氢量 原因：电流温度氢和水汽的分解度氢在熔滴中的溶解度增大 2）电压含氢量 原因：空气侵入，使氢分压，氧化性 气体保护焊时：射流过渡时H 原因： T金属蒸汽压氢的分压 氢与熔滴接触时间 电流种类和极性 交流电焊接时，焊缝含氢量比用直流电焊接时多 反极性焊接时，焊缝的含氢量比正极性时少 4、焊后脱氢处理 焊后把工件加热到一定温度，保温一定时间，使氢扩散外逸的工艺。 9、氧化性气体对金属的氧化 1、自由氧对金属的氧
8、化 2、CO2 对金属的氧化 3、H2O 对金属的氧化 4、混合气体对金属的氧化 10、氮对焊接质量的影响，影响焊缝含氮量的因素及控制措施 氮对焊接质量的影响 1、产生气孔 凝固时氮的溶解度突降（为原液态的1/4） ，过饱和的氮以气泡形式外逸，当结晶速度大于逸出速 度时，形成气孔。 2、提高焊缝强度，降低塑性和韧性 一部分氮以过饱和的形式存在于固熔体中，另一部分以针状氮化物形式析出，分布于晶界或晶 内。 3、促进时效脆化 过饱和的氮处于不稳定状态，随着时间的延长，将以针状Fe4N 形式析出。 在焊缝中加入钛、铝、锆等，使氮与其生成氮化物，可抑制或消除时效脆化现象。 影响焊缝含氮量的因素及控制措
9、施 1、焊接区保护的影响 氮不同于氧，脱氮比较困难，因此控制氮的主要措施使加强保护 对于焊条而言可以从以下两方面加强保护： 药皮的重量系数kb 药皮中加入造气剂（如有机物、 碳酸盐）形成气渣联合保护。可使焊缝含氮量下降到0.02以下。 2、焊接工艺参数的影响 电弧电压 保护变坏、氮与熔滴作用时间 含氮量 电流 熔滴过渡频率 作用时间含氮量 极性：直流正极性比反极性含氮量高，N在焊条端部熔滴中溶解增加。 其他 焊丝直径增大，熔滴变粗，含氮量减少；多层焊时氮逐层积累比单层焊高； 焊接速度影响不大。 3、合金元素的影响 增加药皮碳含量，可降低氮含量 a）碳能降低氮在液态铁中的溶解度 b）碳被氧化为C
10、O，加强了保护 c）碳氧化引起的熔池沸腾有利于氮的逸出 增加与氮亲和力大的元素 如钛、铝、锆、稀土等形成稳定的氮化物，不溶于液态钢而进入熔渣。 11、熔渣的作用 1、机械保护作用 液态覆盖在熔滴和熔池表面，把液态金属与空气隔开，防止氧化和氮化； 凝固后形成的渣壳覆盖在焊缝上，防止高温的焊缝受空气的有害作用 2、冶金处理作用 去除焊缝中的有害物质，如脱氧、脱硫、脱磷、去氢； 吸附或溶解液态金属中非金属夹杂物； 添加合金元素，使焊缝金属合金化 3、 改善焊接工艺性能 加入适当的物质，使电弧易引燃，稳定燃烧，减少飞溅，使脱渣性和焊缝成形良好 12、熔渣的黏度、短渣、长渣及其应用 熔渣的黏度 是指熔渣
11、内部相对运动时内摩擦力的大小。 黏度对保护效果、工艺性能、化学冶金有显著影响。 温度黏度 焊条电弧焊时，按熔渣黏度随温度变化的情况分： 短渣 黏度随温度下降增加迅速，凝固温度区间较窄。 T/ 较小，凝固时间短，适用于全位置焊 长渣 黏度随温度下降增加缓慢，凝固温度区间较宽。 T/ 较大，凝固时间长，不适应于仰焊。 13、活性熔渣对金属的氧化的方式及其影响因素 有扩散氧化和置换氧化两种形式： 1、 扩散氧化 焊接钢时， FeO 既溶于渣，又溶于液态钢，它在两相中浓度符合分配定律： L分配常数，与温度和渣的性质有关。 影响因素： 1）渣中 FeO焊缝含氧量。 2） T L FeO 向液态钢中分配量
12、； 3）在熔渣含FeO 量相同情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多 2、置换氧化 置换氧化 是指某一金属与其它金属或非金属的氧化物发生置换反应而引起的氧化 1）温度升高，平衡常数增大，反应向右进行； 置换氧化反应主要发生在熔滴阶段与熔池前部的高温区； 液态金属的过热度较低时，KSi 明显小于 KMn ，即（ MnO ）的氧化性高于（SiO2） ， 2100以上温度时， KSiKMn ，显然对于过热度很高的熔滴，（SiO2）的氧化性可以超过（MnO） 。 2） 渣中 MnO 、SiO2、FeO 的活度和金属中Si、Mn 的浓度； 3）对氧亲和力大的合金元素（如：Al、 Ti、Cr 等） ，使置
13、换反应加剧，焊缝中非金属夹杂物增多。 14、什么是脱氧、选择脱氧剂的原则 脱氧 在药皮或焊丝中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，以降低焊接区的氧化性，保护被焊金属及 有益合金元素免受氧化；或使被氧化的金属从它们的氧化物中还原出来的反应。 选择脱氧剂的原则 1、在焊接温度下，脱氧剂对氧的亲和力比被焊金属对氧的亲和力大； 2、脱氧物不应溶于液态金属而应溶于熔渣，且熔点低、密度小，上浮至熔渣中，以减少夹杂物的数量。 3、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性的影响，同时考虑成本。 15、脱氧的方式，锰、硅及其联合脱氧的特点及效果 脱氧的方式： 脱氧按其进行方式可分为：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱
14、氧 1、先期脱氧 先期脱氧：在药皮的加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应。 特点：脱氧过程的产物与熔滴不发生直接关系。 2、沉淀脱氧 沉淀脱氧：指溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO 直接反应，把铁还原，脱氧产物浮出液态金属的一种 脱氧方式。 特点：在熔滴和熔池内进行，脱氧反应速度快。 1）锰的脱氧反应 影响因素： 增加 Mn 、减少（MnO ）脱氧效果提高； 减小MnO 脱氧效果提高。 FeO FeO L 酸性渣，生成复合物MnO SiO2 、 MnO TiO2 、 使MnO 减小，脱氧效果比碱性好。 2）硅的脱氧反应 影响因素： 增加 Si、减少（SiO2 ）脱氧效果提高； 硅与氧的亲和力比锰大
15、，脱氧能力比锰大。 SiO2 熔点高（ 1713） 、易造成夹杂。不单独使用硅脱氧。 3）硅锰联合脱氧 当Mn /Si=37时，脱氧产物形成硅酸盐MnO SiO2 ，密度小、熔点低、容易聚合、便于上浮。 扩散脱氧：以分配定律为理论基础，在液态金属与熔渣界面上进行的脱氧 影响因素： 1）温度L，发生如下扩散过程：FeO（ FeO） 。 即在熔池后部低温区进行扩散脱氧。 2）降低渣中（ FeO）的活度，有利于扩散脱氧。 酸性渣中（ FeO）活度小、碱性渣中活度大。 脱氧效果：不充分 焊接时冷却速度大、扩散时间短、氧的扩散又慢 16、合金过渡，合金过渡的目的 合金过渡 把需要的合金元素通过焊接材料过
16、渡到焊缝金属（或堆焊金属）中的过程。 （一）合金过渡的目的 1、补偿焊接过程中损失（如氧化、蒸发）的合金元素； 2、消除焊接缺陷，改善焊缝的组织和性能； 如：脱氧、脱硫，加入锰； 细化晶粒、提高韧性，加入微量Ti、B 等。 3、获得具有特殊性能的堆焊金属 如表面耐磨、耐蚀、耐热等。 17、焊接热循环、热循环的参数及其对性能的影响 焊接热循环在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称为焊接热循环。 焊件上距热源远近不同的位置，所受到热循环的加热参数不同，从而会发生不同的组织与性能变化。 焊接热循环的参数及特征 1、加热速度 H H 越快，相变温度提高，均质化和碳化物在奥氏体的溶解也越不充分。必然影响在冷却过程中 热影响区的组织转变及其性能。 2、加热的最高温度Tm 峰值温度过高，将使晶粒严重长大，甚至产生过热的魏氏体组织，造成晶粒脆化；同时还影响到 焊接接头的应力应变，形成较大的焊接残余应力或变形。 3、相变温度以上的停留时间tH t H 越大，越有利于奥氏体均质化，但晶粒长大越严重。 t H t t t 加热过程停留时间
