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1、第七章 液态金属与气相的相互作用第一节 气体的来源与产生一、填空1. 药皮焊条电弧焊时，焊接区气体主要来源于焊条药皮中造气剂的，其中酸性焊条的造气剂主要是，碱性焊条的造气剂主要是。2. HO蒸气在加热后的分解产物为、和，在电弧高温作用下还会分解出原子态的与，对焊接接头质量极为不利。3. 铸造时的气体主要来源于过程、过程和。4. 铸型内的气相组成和含量是卩 、和等因素的变化而变化。二、下面各题的选项中，哪一个是错误的：1. 药皮焊条电弧焊过程中，焊接区的气体包括（1）所采用的保护气体；（2）电弧周围的空气介质；（3）药皮中的造气剂；（4）焊件与焊材表面吸附的水分。2. 焊接区内的气体在室温下分解
2、的难易程度由难至易的顺序为：1）惰性气体、普通双原子气体；2)H2O 、 CO2 ;N2、 H2、 O4）N2、 H2、 CO2。3. 铸件凝固过程中，与铸件接触的气体主要来自于（1）铸型中的水分；（2）铸型周围的空气介质；（3）铸型中的粘结剂；（4）型腔内未能排出的气体。4. 铁液在浇注与凝固过程中，与其接触的气相具有以下特点（1）主要成分是H2O、h2、co和CO2；（2）在浇注后气相的氧化性逐渐降低；（3）有机物铸型中气体的氧化性较无机物铸型更强；（4）气相的氧化性随浇注温度的提高而降低 。三、简答1. 焊接过程中为什么要对焊接区进行保护？常用的保护气体有哪些？2. 焊条使用前为什么要烘
3、干？酸性焊条与碱性焊条的烘干温度有什么不同？为什么？3. MnO 和 FeO 均为高价氧化物，对高温金属具有较强的氧化性，为什么要把它们作为焊条药皮的主要成分或作为一种添加剂呢？第二节 气体在金属中的溶解一、填空1. 在一定和条件下，气体溶入金属的浓度，称为该条件下气体的溶解度。2. 平方根定律用于气体的溶解度求解，其溶解度与气体的平方根成正比，反应的平衡常数大小取决于和的种类。3. 气体在金属中溶解时的热效应决定了溶解度与温度的关系，溶解过程为放热反应时，溶解度随温度的降低而，为吸热反应时，溶解度随温度的降低而。4. 金属的加热过程中，在温度以及时刻，气体在其中的溶解度会有一个阶跃性的变化。
4、5. 氧通常以和 两种形式溶入液态铁中，氧在液态铁中的溶解度随温度的升高而，室温下的氧绝大部分以和的形式存在。二、判断下述命题的真伪：1. 高温下的气体通常以分子、原子或离子状态直接溶入液态金属。2. 溶入到液态金属中的气体原子如不能迅速向金属内部扩散，将阻碍气体的溶入速度。3. 氮、氢气体在金属铁中的溶解度均随温度的升高而连续性增大，温度越高，溶入的气 体越多。4. 氮和氢在面心立方晶格中的溶解度比在体心立方晶格中大且氮气的溶解度始终高于氢 气。5. 氮在铝合金中的溶解度很低，因此在铝合金精炼时可借助于氮气去除金属液中的有害 气体和杂质，在铝合金焊接时可以采用氮气进行保护。6. 与氢能形成稳
5、定氢化物的合金元素在室温下可以吸收大量的氢，随温度的升高溶入的 氢气会逐渐析出。7. 在二元铁合金中加入能与氮、氢、氧等气体元素形成稳定化合物的合金元素时，会提 高相应气体的溶解度。8. 熔化极电弧焊常采用直流反接法，此时电弧中已经电离的H+、N+等阳离子易向作为阴 极的熔池中运动，使氢和氮在焊缝金属中的含量高于按平方根定律计算出来的溶解度。9. 当电弧气氛中存在少量氧时，可有效降低氢在液态铁中的溶解度，但同时有可能增加 氮的溶入量。三、简答：1. 电弧焊过程中氢气与氮气在熔池中的溶解方式有什么不同？2. 为什么低碳钢铸件或焊缝中有时会出现氢气孔？如何减少这类缺陷？3. 哪些因素影响气体在金属
6、中的溶解度，其影响因素如何？4. 为什么在铜合金的精炼中，可以通过吹入氮气来去除金属液中的有害气体和杂质。第三节 气体对金属的氧化一、填空1. 在焊接和熔炼过程中，使液态金属发生氧化的气体通常有、和等。2. 一个由“金属一氧一氧化物”组成的系统中，在一定温度下反应达到平衡时称 为该金属氧化物的分解压。如果环境中实际氧的分分解压则金属被氧化，反之金属 被还原。3. 不仅氧可以溶解在液态铁中，FeO也可以溶解在液态铁中，这样就使得实际FeO的分T/C自由氧化物分解压与温度的关系解压，致使Fe更容易被。二、判断1. 只有在铁液中的FeO达到饱和时,测定出的气相 中的氧分压才能称之为 FeO 的分解压
7、。2. 由右图可见，随温度的升高金属氧化物的分解压 降低，因此高温下的金属更容易被氧化。3. 由于FeO的分解压较低，因此可以用Mn、Si等 分解压较高的元素作为Fe的脱氧元素。三、简答1. 多数金属氧化物的分解压均随温度升高而升高， 但为何高温下金属构件的氧化速率反而会加快？2. CO 焊用焊丝中 Mn、 Si 等合金元素的含量通常高于母材，且焊接中采用熔滴短路过渡 方式，说明其原因。3. CO 、 HO 和空气在高温下对金属的氧化性哪个大？第四节 气体的影响与控制一、填空1. 室温下氮、氢、氧在金属中的固溶度都彳，多数情况下它们以形式或 形式滞留在金属中，使金属的力学性能。2. 氮主要来源
8、于，它一旦进入液态金属去除就比较困难。控制氮的措施是，防止 与液态金属接触。3. 氢主要来源于 ，材料内的 化合物和材料表面的 也是氢的重要来源。熔炼前应对原材料进行、和处理，炉膛、出钢槽、浇包等均应充分;低氢型焊条和焊剂在使用前应进行处理。4. 控制焊接工艺参数可降低焊缝金属中气体元素含量，如：电弧电压时，保护效果变差，焊缝中气体元素含量增加。焊接电流 时，气体与熔滴作用时间 ，焊缝中氮、氧含量减少。5. 金属熔炼过程中，在液态金属中加入、 和 等对氮有较大亲和力的元素，可形成不溶于液态金属的而进入 ，从而减少金属的氮含量。6. 在铝合金冶炼过程中，常常向铝液中通 ，使之与铝液中的氢生成气体
9、而逸出铝液表面。二、多项选择1. 存在于铸件中的氮造成金属塑性、韧性降低的原因在于氮的存在形式为：（a）固溶体；（b）过饱和固溶体；（c）氮化物；（d）氮气孔2. 氢导致钢材脆化的主要原因在于：（a）固溶的氢；（b）扩散氢；（c）氢化物；（d）氢气孔3. 氧在金属中的存在形式主要为：（a）固溶；（b）自由氧；（c）氧化物；（d）氧气孔4. 存在于铸件中的氧对铸件的危害在于使金属的：（a）塑性降低；（b）韧性下降；（c）强度升高；（d）强度降低5. 氧对于焊接过程的危害在于可以在接头中产生：（a）气孔；（b）夹杂；（c）飞溅；（d）冷裂纹；（e）合金元素含量降低6. 生产中可以通过如下办法来限制焊接接头中的氢含量：（a）采用低氢型焊材；（b）焊前将焊材烘干；（c）在药皮或焊芯中加入微量稀土元素；（d）焊后脱氢处理三、简答题1. 为什么可以将普通co2焊称之为低氢型的焊接方法？2. 碱性焊条又称之为低氢型焊条，说明其电弧气相成分中低氢的原因。
