熔焊原理1-2章

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1、第一章3、 焊接化学冶金与炼钢相比,在原材料和反应条件主要有哪些不同？，（1）原材料不同：普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等；而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等.（2）反应条件不同：普通化学冶金是对金属熔炼加工过程,是在放牧特定的炉中进行的；而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.焊条熔化和过渡特性以及熔池的物理参数，不仅对焊接工艺和生产率有很大影响，而且对焊接冶金也有显著影响，同时在冶炼方面给焊接冶金带来许多特点。焊接过程中必须对焊接区内的金属进行保护，这是焊接化学冶金的特点。焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连续进行的，且各区的反应

2、条件也有较大的差异，因而也就影响到各区反应进行的可能性、方向、速度和限度。焊接化学冶金过程与焊接工艺条件有密切的关系。改变焊接工艺条件 必然引起冶金反应条件的变化，因而就影响到冶金反应的过程。焊接化学冶金系统是一个复杂的高温多相反应系统。根据焊接方法不同，组成系统的相也不同。焊接化学冶金系统的不平衡性是焊接化学冶金过程的又一特点。4、 调控焊缝化学成分有哪两种手段?它们怎样影响焊缝化学成分?（1） 对熔化金属进行冶金处理（2）改变融合比.怎样影响焊缝化学成分：（1）对熔化金属进行冶金处理,也就是说,通过调整焊接材料的成分和性能,控制冶金反应的发展,来获得预期要求的焊接成分；（2）在焊接金属中局

3、部熔化的母材所占的比例称为熔合比,改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分.5、焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？答：焊接区内气体的主要来源是焊接材料，同时还有热源周围的空气，焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等，在焊接时也会析出气体。产生：、直接输送和侵入焊接区内的气体。、有机物的分解和燃烧。、碳酸盐和高价氧化物的分解。、材料的蒸发。、气体（包括简单气体和复杂气体）的分解。10、氮对焊缝质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？答：氮对焊接质量的影响：a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质，是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、

4、降低塑性和韧性的元素。 c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。控制焊缝含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用；b、在药皮中加入造气剂（如碳酸盐、有机物等），形成气渣联合保护，可使焊缝含氮量下降到0.02%以下；c、采用短弧焊（即减小电弧电压）、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量；d、增加焊丝或药皮中的含碳量，可降低焊缝中的含氮量。12、焊接冶金学 氢对焊接质量有哪些影响1）、形成气孔熔池凝固结晶时，氢的溶解度突然下降，使氢处于过饱状态，就促 使发生如下反应：2HH2，反应生成的分子氢在液态金属中形成气泡。当气泡向外逸出的速度小于熔池的凝固速度时，就在焊缝中形

5、成气孔。2） 产生冷裂纹焊接接头冷却到较低温度（对于钢来说在Ms温度以下）时才产生的焊接裂纹称为冷裂纹。 3） 造成氢脆氢在室温附近使钢塑性严重下降现象称为氢脆。氢脆是由于原了氢扩散聚集于钢显微空隙中，结合为分子氢，造成空隙内产生很高压力，阻碍金属塑性变形，导致金属变脆。 4 ）出现白点白点是出现在焊缝金属拉伸或弯曲试件的断面上的一种白色园形斑点，中心含有微细气孔或夹杂物，周围则为银白色的脆化部分，其形状类似鱼眼珠中的白点。它主要是在外力作用下，氢在微小气孔或夹杂物处的集结造成脆化。5）组织变化和显微斑点。13、既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量

6、反而比酸性焊条少？因为碱性焊条中的CaF比较多，分解反应变成HF。再有，烘干温度比酸性高，也去处很多水分17、氧对焊接质量有哪些影响？应采用什么措施减少焊缝含氧量？答：氧对焊接质量的影响：氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大影响。随着含氧量的增加，焊缝强度、塑性、韧性都有明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。此外，它还一起热脆、冷脆和时效硬化。另外，氧烧损钢中的有益元素使焊缝性能变化。熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成CO受热膨胀，使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性。 减少焊缝含氧量的措施：1） 纯化焊接材料，在焊接某些要求比较高的合金钢、合金和活性金属时，应尽量用不含

7、氧或氧少的焊接材料。2） 控制焊接工艺参数，为了减少焊缝含氧量，应采用短弧焊。3） 脱氧：用控制焊接工艺参数的方法减少焊缝含氧量是受限制的，所以必须用冶金的方法进行脱氧，比如硅锰联合脱氧。18、CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？答：采用高锰高硅焊丝H08AMn2Si。用普通焊丝时，焊丝中Mn，Si含量不足，起脱氧作用会很差，由于碳的氧化在焊缝中产生气孔，同时合金元素烧损，焊缝含氧量增大，所以CO2保护焊焊接应用H08AMn2Si型焊丝，以利于脱氧获得优质焊缝。22、既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条含氧量低？ 答：酸性熔渣中含有较多的Si

8、O2，TiO2所以起脱氧的方法主要是扩散脱氧，但在焊接条件下，由于熔池冷却速度快，熔渣和液体金属互相作用的时间短，扩散脱氧进行得很不充分，因此，用酸性焊条焊成的焊缝，其含氧量还比较高，焊缝金属的塑性和韧性也比较低，在焊芯药皮或焊丝中加入某种元素，是它本身在焊接过程中被氧化，从而保证焊接金属及其合金元素不被氧化剂或易被氧化的金属还原出来，这种用来脱氧的元素被称为脱氧剂，常用的脱氧剂有：碳，锰，硅，钛，和铝。碱性焊条的脱氧剂的效果比扩散脱氧好得多，所以用碱性焊条焊接的焊缝其含氧量比用酸性焊条的要低，塑性和韧性相应的得到提高，因此，碱性焊条常用来焊合金钢及重要的焊接结构。24、为什么焊接高铝钢时，即

9、使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？Al和O的亲和力比Si和O的亲和力大，Si烧损少，水玻璃中的Si能大量的过渡到金属中。25、为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧剂？酸性焊条，药皮中含有多量酸性氧化物（TiO2、SiO2 等）的焊条称为酸性焊条。酸性焊条：熔渣以酸性氧化物为主的焊条。按熔渣性质分：可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。酸性焊条：熔渣以酸性氧化物为主的焊条。碱性焊条：熔渣以碱性氧化物为主的焊条。脱氧方式有：扩散脱氧，先期脱氧，沉淀脱氧。 酸性渣中含有较多的 SiO2 和 TiO2，与脱氧产物 MnO 生成复合化合物进入熔渣，

10、从而达到脱氧的目的。 碱性渣中含有较多的碱性氧化物， 若单独采用锰铁脱氧， 与脱氧产物 MnO 不能 形成复合化合物而进入熔渣。若单独采用硅铁脱氧，生成的 SiO2 熔点高，易造成 夹杂。加入钛铁可进行先期脱氧，保护硅锰向熔池中过渡，焊缝中主要进行硅、锰 联合脱氧，生成脱氧产物 MnO. SiO2，熔点低，密度小，易进入熔渣。第二章1、焊条的工艺性能包括哪些方面? 焊条的工艺性能对焊条及焊接质量有什么意义？ 答：1、焊接电弧的稳定：影响焊接过程的连续性和焊接质量。 2、 焊缝形成：影响焊接接头的力学性能。 3、各种位置焊接的适应性：工艺性能良好的焊条能适应空 间全位置焊接。4、 飞溅：过多的飞

11、溅会破坏正常焊接过程，降低焊条的熔敷 效率，增加清理工作量。 5、 脱渣性：脱渣性差不仅清渣困难，降低焊接生产率，还会 产生夹渣的缺陷。 6、焊条熔化速度：加入铁粉，可以提高焊条的熔化系数。 7、焊条药皮发红：药皮发红引起焊接工艺性能恶化，严重影 响焊接质量。 8、焊接烟尘：烟尘含有各种致毒物质，污染环境，危害焊工健 康。 2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。答：它的主要作用是脱氢，在焊条药皮中加入CaF2，其可以通过焊接冶金反应生成HF气体， 由于HF是比较稳定的气体，高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，而是与焊接烟尘一起挥发了，所以可以减低熔池金属中的H含量，

12、从而提高焊缝金属的冲击韧性和抗裂性能。3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何影响？为什么？ 加入碱土或碱金属氧化物，是为了降低酸性渣的粘度，在一定组成的熔渣中，添加少量不同于熔渣性质的氧化物，都有降低熔渣粘度的效果，但加入量不能太多，过量时，则不会提高熔渣粘度。当熔渣粘度过大，将阻碍熔渣与液态金属之间的流动作用，影响冶金反应充分进行。 6、试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能答：1)酸性焊条 它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条。这类焊条的工艺性能好，其焊缝 外表成形美观、波纹细密。由于药皮中含有较多的 Feo、Ti02、Si02

13、：等成分，所以熔渣的 氧化性强。酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。典型的酸性焊条为 E4303(J422)。 2) 碱性焊条 焊接时稳弧性不好只好采用直流反接进行焊接， 它的脱渣性较差。 它是药皮中含 有多量碱性氧化物的焊条。由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶 金反应中生成 C02 和 HF，因此降低了焊缝中的含氢量。所以碱性焊条又称为低氢焊条。碱 性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值， 一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均 采用碱性焊条施工。典型的碱性焊条为 E5015(J507)。 7、低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？低氢焊条的熔渣不具有氧化性，

14、一旦有氢侵入熔池，将很难脱出，所以低氢焊条对于铁锈、油污，水分很敏感，必须严格控制氢的来源才可以保证焊接质量。 8、埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？1、被焊材料的类别及对焊接接头性能的要求低碳钢应选与母材相匹配的焊接材料，可选高猛高硅焊剂（如HJ431，HJ433、HJ430）与低碳钢焊丝（如H08A)或含锰的焊丝（如H08MnA)相配合，或用中锰、低锰或无锰的焊剂与含锰量较高的焊丝相匹配。低碳钢和低合金钢用焊丝。低锰焊丝，如H08A,常配合高锰焊剂用于焊接低碳钢及强度较低的低合金钢焊接；中锰焊丝，如H08MnA、H10MnSi等，主要用于低合金钢焊接。若与低锰焊剂配合可用于焊接低碳钢；高锰焊

15、丝，如H10Mn2、H08Mn2Si等，主要用于低合金钢焊接。b.低合金高强度钢焊丝。埋弧焊主要用于热轧正火钢的焊接，选用焊丝和焊剂时应保证焊缝金属的力学性能。因此一般应选用与母材强度级别相当的焊接材料，并综合考虑焊缝金属的韧性、塑性和抗裂性能。c.不锈钢焊丝。不锈钢种类较多，焊接性各异。对于焊接性较好的不锈钢和焊接性不好但焊接时可以预热和后热处理的不锈钢，一般都采用同质焊缝，即选用与母材化学成分基本一致的焊丝进行埋弧焊。2、埋弧焊的工艺特点稀释率高 焊缝成分大多取决于母材成分热输入量高 应选合金成分略高于母材的焊丝并配中性焊剂焊接速度快 应选适宜快速焊的焊剂埋弧焊用的焊剂和焊丝，通常都是根据被焊金属的材料及对焊缝金属的性能要求加以选择。一般的说对结构钢(包括碳钢和低合金高强度钢)的焊接，是选用与母材强度相匹配的焊丝；对耐热钢、不锈钢的焊接，是选用与母材成分相匹配的焊丝；堆焊时应根据堆焊层的技术要求，使用性能等选定合金系统及相近成分的焊丝。