焊接冶金基础讲义

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1、Advanced Materials Research Center焊接冶金基础焊接冶金基础王萌王萌 山东电力高等专科学校山东电力高等专科学校山东电力高等专科学校山东电力高等专科学校材料科学与工程系材料科学与工程系材料科学与工程系材料科学与工程系Advanced Materials Research Center焊接技术应用焊接技术应用焊接技术应用焊接技术应用电力、石油化工、航天航空、海洋工程、核动力工程等工业部门 Advanced Materials Research Centeruu 焊接的本质焊接的本质焊接的本质焊接的本质被焊材质，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的

2、材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。原子之间的作用力与距离的关系原子之间的作用力与距离的关系原子之间的作用力与距离的关系原子之间的作用力与距离的关系Advanced Materials Research Center如何实现焊接如何实现焊接?加热、加热、加压加压 或或 加热加压加热加压能量能量能量能量: :热能、机械能热能、机械能热能、机械能热能、机械能Advanced Materials Research Center电弧焊焊条电弧焊 Advanced Materials Research Center埋弧焊 Advanced Materials Research Center钨

3、极氩弧焊Advanced Materials Research Center熔化极气体保护焊（CO2、MIG或MAG）Advanced Materials Research Center焊接冶金基础电弧焊电弧焊过程过程加热加热熔化熔化冶金反应冶金反应凝固结晶凝固结晶焊缝固态相变焊缝固态相变形成接头形成接头Advanced Materials Research Center焊接熔池的形成u 定义：定义： 熔化焊时，焊接电弧作为热源，对焊接材料和焊件进熔化焊时，焊接电弧作为热源，对焊接材料和焊件进行加热，在焊接热源的作用下，焊件上所形成的具有一行加热，在焊接热源的作用下，焊件上所形成的具有一定几何

4、形状的液态金属部分定几何形状的液态金属部分熔池。熔池。u 组成：组成： 熔池由熔化的焊接材料和局部熔化的母材（焊件）金熔池由熔化的焊接材料和局部熔化的母材（焊件）金属组成。属组成。u 形状：形状： 近似呈半椭球状近似呈半椭球状Advanced Materials Research Center焊接熔池的温度分布u 温度分布：温度分布： 熔池温度分布非常不均匀，在熔池前部在电弧热的作熔池温度分布非常不均匀，在熔池前部在电弧热的作用下，母材不断地熔化，温度较高；在熔池得尾部，熔用下，母材不断地熔化，温度较高；在熔池得尾部，熔池金属不断地凝固，温度逐渐降低。池金属不断地凝固，温度逐渐降低。Advan

5、ced Materials Research Center焊接化学冶金u 气相与焊缝金属的作用：气相与焊缝金属的作用： 1、气体的来源、气体的来源 焊接时焊接区内充满了大量气体。这些气体主要来自焊焊接时焊接区内充满了大量气体。这些气体主要来自焊接材料、焊接热源周围的气体（空气等），也可能来自焊接材料、焊接热源周围的气体（空气等），也可能来自焊丝表面上的杂质（如油污、铁锈、吸附的水分等）。丝表面上的杂质（如油污、铁锈、吸附的水分等）。2、气体的种类、气体的种类 电弧区内的气体主要有电弧区内的气体主要有CO、CO2、H2O、O2、H2、N2以及由这些气体分解的产物及金属和熔渣的蒸气组成。以及由这些

6、气体分解的产物及金属和熔渣的蒸气组成。Advanced Materials Research Center焊接化学冶金u N2与焊缝金属的作用：与焊缝金属的作用： 氮主要来自大气。氮主要来自大气。尽管焊接时采取了各种保护措施，但尽管焊接时采取了各种保护措施，但周围空气中的氮总或多或少地侵入焊接区。周围空气中的氮总或多或少地侵入焊接区。根据氮与金属的作用可将金属分为两类：根据氮与金属的作用可将金属分为两类： （1）不与）不与N2发生作用的金属（发生作用的金属（Cu、Ni等），这类金等），这类金属既不溶解氮，也不反应形成氮化物；属既不溶解氮，也不反应形成氮化物； （2）与）与N2发生作用的金属（发

7、生作用的金属（Fe、Ti等），这类既能等），这类既能溶解氮，也能与氮形成稳定的化合物。溶解氮，也能与氮形成稳定的化合物。Advanced Materials Research Centeru 氮的危害：氮的危害：（1 1）形成脆化）形成脆化 在碳钢焊缝中氮是极有害的杂质。在碳钢焊缝中氮是极有害的杂质。 由由于于室室温温下下-Fe-Fe中中氮氮的的溶溶解解度度很很小小，仅仅为为0.0010.001。如如熔熔池池中中含含有有较较多多的的氮氮，焊焊接接时时冷冷却却速速度度很很大大，一一部部分分将将以以过过饱饱和和的的形形式式存存在在于于固固溶溶体体中中，另另一一部部分分以以针针状状氮氮化化物物(Fe

8、4N)(Fe4N)形形式式析析出出，分分布布于于晶晶界界或或晶晶内内，使使低低碳碳钢钢焊焊缝缝金金属属的的强强度度、硬硬度度升升高高，而而塑塑性性和和韧韧性性，特特别别是是低低温温韧韧性性急急剧剧下降。下降。 焊焊缝缝金金属属中中过过饱饱和和的的氮氮处处于于不不稳稳定定状状态态，随随着着时时间间的的延延长长，也也将将逐逐渐渐析析出出针针状状Fe4NFe4N，使使焊焊缝缝金金属属时时效效脆脆化化。而而对对于低合金钢，氮促使岛状马氏体的形成，也降低焊缝韧性于低合金钢，氮促使岛状马氏体的形成，也降低焊缝韧性。Advanced Materials Research Centeru 氮的危害：氮的危害：

9、（2 2）形成气孔）形成气孔 液液态态金金属属在在高高温温时时可可以以溶溶解解大大量量的的氮氮、而而在在凝凝固固时时氮氮的的溶溶解解度度突突然然下下降降。这这时时过过饱饱和和的的氮氮以以气气泡泡的的形形式式从从熔熔池池中中向向外外逸逸出出，当当焊焊缝缝的的结结晶晶速速度度大大于于气气泡泡的的外外逸逸速速度度时时，就就形形成成气气孔。孔。Advanced Materials Research Centeru 防止措施：防止措施：a. a. 加强焊接区的保护加强焊接区的保护 氮和氧不同，一旦进入液态金属就比较难于去除，又由氮和氧不同，一旦进入液态金属就比较难于去除，又由于氮主要来源于焊接区周围的空

10、气，所以加强焊接区的保于氮主要来源于焊接区周围的空气，所以加强焊接区的保护，防止空气与液态金属接触，是控制焊缝含氮量最主要、护，防止空气与液态金属接触，是控制焊缝含氮量最主要、最有效的措施。如采用气最有效的措施。如采用气- -渣联合保护、保护气体等。渣联合保护、保护气体等。b. b. 优化焊接工艺参数优化焊接工艺参数 焊接工艺参数对焊缝含氮量有明显的影响。增加电弧焊接工艺参数对焊缝含氮量有明显的影响。增加电弧电压即增加电弧长度，导致焊接区保护变坏，氮与熔滴作电压即增加电弧长度，导致焊接区保护变坏，氮与熔滴作用时间长，使焊缝金属含用时间长，使焊缝金属含N N量增加。量增加。 在自保护药芯焊丝焊接

11、情况下，这一影响尤其显著。在自保护药芯焊丝焊接情况下，这一影响尤其显著。因此，应尽量采用短弧焊。增加焊接电流，熔滴过渡频率因此，应尽量采用短弧焊。增加焊接电流，熔滴过渡频率增加，氮与熔滴作用的时间缩短，增加焊丝伸出长度，降增加，氮与熔滴作用的时间缩短，增加焊丝伸出长度，降低熔滴过热等都使焊缝含低熔滴过热等都使焊缝含N N量下降。值得注意的是，多层量下降。值得注意的是，多层焊缝含焊缝含N N量比单层焊时高，这与氮的逐层积累有关。量比单层焊时高，这与氮的逐层积累有关。Advanced Materials Research Centeru 防止措施：防止措施：c. c. 利用合金元素脱氮利用合金元素

12、脱氮 Ti Ti、AlAl、ZrZr和稀土元素对氮有较大的亲和力，能形和稀土元素对氮有较大的亲和力，能形成稳定的氮化物，且它们不溶于液态金属而进入熔渣；这成稳定的氮化物，且它们不溶于液态金属而进入熔渣；这些元素对氧的亲和力也很大，可减少气相中些元素对氧的亲和力也很大，可减少气相中NONO的含量，所的含量，所以可减少焊缝以可减少焊缝w(Nw(N），起到了控氧和控氮的综合作用。），起到了控氧和控氮的综合作用。 增加焊丝或药皮中的含碳量也可降低焊缝中的增加焊丝或药皮中的含碳量也可降低焊缝中的w(N)w(N)，这是因为碳能降低氮在铁中的溶解度；碳氧化生成这是因为碳能降低氮在铁中的溶解度；碳氧化生成CO

13、CO和和CO2CO2加强了保护，降低了气相中氮的分压；碳氧化引起的加强了保护，降低了气相中氮的分压；碳氧化引起的熔池沸腾有利于氮的逸出。熔池沸腾有利于氮的逸出。 自保护焊时，就是根据上述道理在焊丝中加入这一自保护焊时，就是根据上述道理在焊丝中加入这一类元素脱氮和消除氮气孔的。类元素脱氮和消除氮气孔的。Advanced Materials Research Center焊接化学冶金u O2与焊缝金属的作用：与焊缝金属的作用： 氧的主要来源氧的主要来源 氧主要来自空气中的氧、焊接材料中的氧化物和母材氧主要来自空气中的氧、焊接材料中的氧化物和母材表面的铁锈、水分的分解物。表面的铁锈、水分的分解物。根

14、据氧与金属的作用可将金属分为两类：根据氧与金属的作用可将金属分为两类： （1）不溶解氧，但与）不溶解氧，但与O2发生反应（发生反应（Mg、Al等），这等），这类金属无论在固态或液态都不溶解氧，但焊接时会发生激类金属无论在固态或液态都不溶解氧，但焊接时会发生激烈氧化，生成的氧化物以薄膜或颗粒形式存在，容易一起烈氧化，生成的氧化物以薄膜或颗粒形式存在，容易一起夹杂及未焊透，并恶化焊接工艺性能。夹杂及未焊透，并恶化焊接工艺性能。 （2）有限溶解氧，与）有限溶解氧，与O2发生反应的金属（发生反应的金属（Fe、Ni、Cu、Ti等）。焊接时与等）。焊接时与O2发生作用，生成氧化物能溶解发生作用，生成氧化物

15、能溶解于相应的金属中。于相应的金属中。Advanced Materials Research Centeru 氧对焊缝质量的影响：氧对焊缝质量的影响：（1 1）与与铁铁和和其其他他合合金金元元素素发发生生氧氧化化反反应应，造造成成合合金金元元素烧损，降低焊缝性能。素烧损，降低焊缝性能。 氧氧化化物物（MnO、SiO2、TiO2、Al2O3）一一般般浮浮到到熔熔渣渣中中，但但有有的的来来不不及及浮浮出出形形成成夹夹杂杂物物，并并以以不不规规则则的的点点状状、或沿晶界成细小疏松的褐色网状分布，导致组织变脆。或沿晶界成细小疏松的褐色网状分布，导致组织变脆。 焊焊缝缝含含氧氧量量增增加加 强强度度、塑

16、塑性性和和韧韧性性显显著著降降低低，尤其是低温冲击韧性急剧降低。尤其是低温冲击韧性急剧降低。Advanced Materials Research Center(2)CO气孔 形态特征：内部气孔，沿柱状晶晶界呈条虫状分布，内壁光滑，呈深兰色。 尺寸：横向0.5mm; 纵向1.0-3.0mm 形成原因： 溶池冶金反应,脱氧不充分,存在氧化物FeO、MnO，且晶界C偏析，局部CO浓度增加，促进C的渗入脱氧，析出CO气泡；FeO+C Fe+CO -Q，促使T进一步降低；金属粘度增加，结晶速度增加。Advanced Materials Research Centeru 防止措施：防止措施：a. a.

17、选择无氧或低氧的焊接材料选择无氧或低氧的焊接材料 根据氧的主要来源是焊接材料，如焊条药皮、焊剂、根据氧的主要来源是焊接材料，如焊条药皮、焊剂、保护气体、焊丝或工件表面的铁锈、油污及水分等。因此，保护气体、焊丝或工件表面的铁锈、油污及水分等。因此，降低氧的来源，可以有效降低焊缝中氧的含量。降低氧的来源，可以有效降低焊缝中氧的含量。 气体保护焊时尽可能采用高纯度的惰性气体。气体保护焊时尽可能采用高纯度的惰性气体。b. b. 加强脱氧加强脱氧 通过焊接材料加入一些脱氧剂（通过焊接材料加入一些脱氧剂（TiTi、MnMn、SiSi等），与等），与氧发生反应形成氧化物而进入熔渣，达到保护的目的。氧发生反应

18、形成氧化物而进入熔渣，达到保护的目的。c. c. 控制焊接工艺参数控制焊接工艺参数 增加电弧电压，空气容易侵入，因此应尽量采用短弧增加电弧电压，空气容易侵入，因此应尽量采用短弧焊，降低电弧电压。焊，降低电弧电压。Advanced Materials Research Centeru H2与焊缝金属的作用：与焊缝金属的作用： 氢的主要来源氢的主要来源 氢主要来自焊条药皮中的水分及有机物、焊件、焊丝氢主要来自焊条药皮中的水分及有机物、焊件、焊丝表面的水分、铁锈、油污、油漆等。表面的水分、铁锈、油污、油漆等。氢与金属的作用特点氢与金属的作用特点 （1）有些金属如）有些金属如Zr、Ti、V、Nb等，在

19、加热到等，在加热到300-700时，可在固态下吸收大量氢并形成稳定氢化物，时，可在固态下吸收大量氢并形成稳定氢化物，将严重损害金属的性能。将严重损害金属的性能。 （2）对于）对于Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等金属不能与氢形等金属不能与氢形成氢化物，但能溶解氢，并随温度的升高，氢的溶解度成氢化物，但能溶解氢，并随温度的升高，氢的溶解度增加。增加。Advanced Materials Research Centeru 氢对焊缝质量的影响：氢对焊缝质量的影响： 氢的危害氢的危害氢脆氢脆白点白点气孔气孔冷裂纹冷裂纹 液态金属吸收大量的氢，一部分可在熔池结晶时液态金属吸收大量的氢，一部分可在熔池结晶时逸

20、出。但由于熔池结晶速度很快，相当多的氢来不及逸出。但由于熔池结晶速度很快，相当多的氢来不及逸出而以原子或质子的形式残留在焊缝中。对于金属逸出而以原子或质子的形式残留在焊缝中。对于金属及合金焊接而言，氢是有害。及合金焊接而言，氢是有害。Advanced Materials Research Centeru 氢在焊接接头中的分布：氢在焊接接头中的分布： 在具有奥氏体和马氏体时效钢焊缝的情况下，无论母材是在具有奥氏体和马氏体时效钢焊缝的情况下，无论母材是淬火钢还是非淬火钢，近缝区给定点氢的浓度都是下降的。而淬火钢还是非淬火钢，近缝区给定点氢的浓度都是下降的。而在具有铁素体焊缝，近缝区氢的浓度最大，而

21、且在母材中氢的在具有铁素体焊缝，近缝区氢的浓度最大，而且在母材中氢的扩散系数越小，达到最大值所需要的时间越长。扩散系数越小，达到最大值所需要的时间越长。Advanced Materials Research Center（二）焊缝金属中氢及其扩散（二）焊缝金属中氢及其扩散（二）焊缝金属中氢及其扩散（二）焊缝金属中氢及其扩散u焊后随着放置时间的延长，焊焊后随着放置时间的延长，焊缝金属中扩散氢减少，残余氢增缝金属中扩散氢减少，残余氢增加，总氢量减少。加，总氢量减少。焊缝金属中氢焊缝金属中氢焊缝金属中氢焊缝金属中氢剩余氢：剩余氢：剩余氢：剩余氢：H2H2扩散氢：扩散氢：扩散氢：扩散氢：HH、HH+、

22、HH- -Advanced Materials Research Centeru 氢脆：氢脆： 在工件拉伸过程中金属中的位错发生运动和堆积，形在工件拉伸过程中金属中的位错发生运动和堆积，形成显微空腔。拉伸的同时溶解于金属晶格中的原子氢，成显微空腔。拉伸的同时溶解于金属晶格中的原子氢，会沿着位错运动的方向扩散，最后聚集到焊缝中缺陷部会沿着位错运动的方向扩散，最后聚集到焊缝中缺陷部位或显微空腔内聚集，并形成氢分子（位或显微空腔内聚集，并形成氢分子（ H+H=H2 ），），使体积膨胀，并产生很高的压力，而引起钢塑性下降。使体积膨胀，并产生很高的压力，而引起钢塑性下降。含氢量越高，脆变倾向越大。含氢量

23、越高，脆变倾向越大。l 特征：特征： 拉伸时伸长率和拉伸时伸长率和断面收缩率显著下断面收缩率显著下降，而强度几乎不降，而强度几乎不受影响。焊缝经过受影响。焊缝经过去氢处理后，其塑去氢处理后，其塑性可恢复。性可恢复。Advanced Materials Research Centeru 白点：白点： 碳钢或低合金钢焊缝，含氢量高时，常常在其拉伸或碳钢或低合金钢焊缝，含氢量高时，常常在其拉伸或弯曲的断面上出现银白色圆形局部脆断点弯曲的断面上出现银白色圆形局部脆断点白点。白点。 l 危害：危害： 白点造成焊缝的塑性大大降低。白点造成焊缝的塑性大大降低。l 特征：特征： 白点的直径一般为白点的直径一般

24、为0.5mm0.5mm，周围为塑性断口，用肉眼，周围为塑性断口，用肉眼可辨认。在许多情况下白点的中心有小夹杂物或气孔。可辨认。在许多情况下白点的中心有小夹杂物或气孔。影响因素影响因素含氢量含氢量变形速度变形速度金属组织金属组织 含氢量越多，出现白点可能性越大。如果预含氢量越多，出现白点可能性越大。如果预先经过去氢处理，则可消除白点。先经过去氢处理，则可消除白点。 含氢量越多，出现白点可能性越大。如果预先含氢量越多，出现白点可能性越大。如果预先经过去氢处理，则可消除白点。经过去氢处理，则可消除白点。Advanced Materials Research Centeru 氢气孔：氢气孔： 特征特征

25、：多出现在焊缝表面，断多出现在焊缝表面，断多出现在焊缝表面，断多出现在焊缝表面，断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看面形状多为螺钉状，从焊缝表面看面形状多为螺钉状，从焊缝表面看面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑内壁，白亮。有个别残存在内部，内壁，白亮。有个别残存在内部，内壁，白亮。有个别残存在内部，内壁，白亮。有个别残存在内部，以小圆球状存在。以小圆球状存在。以小圆球状存在。以小圆球状存在。 尺寸尺寸尺寸尺寸：横向横向横向横向0.51.0mm0.51.0mm0.51.0mm0.51.

26、0mm 纵向纵向纵向纵向24mm24mm24mm24mm 产生原因产生原因： 1)1)1)1)焊接过程中，熔池金属焊接过程中，熔池金属焊接过程中，熔池金属焊接过程中，熔池金属吸收大量的氢气，在冷却和结晶过吸收大量的氢气，在冷却和结晶过吸收大量的氢气，在冷却和结晶过吸收大量的氢气，在冷却和结晶过程中，氢的溶解度降低，尤其是液程中，氢的溶解度降低，尤其是液程中，氢的溶解度降低，尤其是液程中，氢的溶解度降低，尤其是液相转变为固相时相转变为固相时相转变为固相时相转变为固相时, , , ,溶解度急剧下降溶解度急剧下降溶解度急剧下降溶解度急剧下降; ; ; ; 2)2)2)2)熔池冷却速度快，熔池冷却速度

27、快，熔池冷却速度快，熔池冷却速度快，H H H H来来来来不及逸出，残存在内部，发生了氢不及逸出，残存在内部，发生了氢不及逸出，残存在内部，发生了氢不及逸出，残存在内部，发生了氢的过饱和，使焊缝中形成具有喇叭的过饱和，使焊缝中形成具有喇叭的过饱和，使焊缝中形成具有喇叭的过饱和，使焊缝中形成具有喇叭口形的表面气孔。口形的表面气孔。口形的表面气孔。口形的表面气孔。 Advanced Materials Research Centeruu（四）控制氢的措施（四）控制氢的措施（四）控制氢的措施（四）控制氢的措施1 1、限制焊接材料中含氢量、限制焊接材料中含氢量、限制焊接材料中含氢量、限制焊接材料中含氢

28、量制造焊接材料的原材料中含制造焊接材料的原材料中含制造焊接材料的原材料中含制造焊接材料的原材料中含有吸附水、结晶水、化合水有吸附水、结晶水、化合水有吸附水、结晶水、化合水有吸附水、结晶水、化合水或溶解氢或溶解氢或溶解氢或溶解氢再烘干可有效再烘干可有效再烘干可有效再烘干可有效降低焊缝中含氢降低焊缝中含氢降低焊缝中含氢降低焊缝中含氢量。量。量。量。选用低氢焊接材料或选用低氢焊接材料或焊接在使用前充分烘焊接在使用前充分烘干，气体保护焊的气干，气体保护焊的气体应经去水、干燥处体应经去水、干燥处理后，可有效降低焊理后，可有效降低焊缝含氢量。缝含氢量。Advanced Materials Research

29、 Center2 2、清除焊丝和焊件表面上的杂质、清除焊丝和焊件表面上的杂质、清除焊丝和焊件表面上的杂质、清除焊丝和焊件表面上的杂质AlAl、Al-MgAl-Mg、TiTi及其合金，由于表面层结构不致密形成及其合金，由于表面层结构不致密形成及其合金，由于表面层结构不致密形成及其合金，由于表面层结构不致密形成AlAl（OHOH）3 3、MgMg（OHOH）2 2含水的氧化膜，必须用机械或含水的氧化膜，必须用机械或含水的氧化膜，必须用机械或含水的氧化膜，必须用机械或化学方法进行清除。化学方法进行清除。化学方法进行清除。化学方法进行清除。3 3、冶金处理、冶金处理、冶金处理、冶金处理冶金处冶金处冶金

30、处冶金处理去氢理去氢理去氢理去氢原理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过程中形原理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过程中形原理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过程中形原理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过程中形成稳定且不溶于金属的化合物，如成稳定且不溶于金属的化合物，如成稳定且不溶于金属的化合物，如成稳定且不溶于金属的化合物，如HFHF、OHOH等，减少氢等，减少氢等，减少氢等，减少氢在金属中的溶解。在金属中的溶解。在金属中的溶解。在金属中的溶解。氟化物去氢氟化物去氢氟化物去氢氟化物去氢控制焊接材料的氧化还原势控制焊接材料的氧化还原势控制焊接材料的氧化还原势控制焊接材料的氧化还原

31、势焊接材料中加入焊接材料中加入焊接材料中加入焊接材料中加入ReRe或稀散元素（或稀散元素（或稀散元素（或稀散元素（TeTe、SeSe等）等）等）等）Advanced Materials Research Center合金元素对氢在合金元素对氢在合金元素对氢在合金元素对氢在FeFe中溶解度的影响中溶解度的影响中溶解度的影响中溶解度的影响TiTi、ZrZr、NbNb及及及及Re Re H MnMn、NiNi、CrCr、MoMo，影响不大，影响不大，影响不大，影响不大C C、SiSi、Al Al H O O能有效降低液态铁、低碳钢和能有效降低液态铁、低碳钢和能有效降低液态铁、低碳钢和能有效降低液态铁

32、、低碳钢和低合金钢中低合金钢中低合金钢中低合金钢中H。Advanced Materials Research Center3 3、在药皮或焊芯中加入微量、在药皮或焊芯中加入微量、在药皮或焊芯中加入微量、在药皮或焊芯中加入微量ReRe或稀散元素或稀散元素或稀散元素或稀散元素Advanced Materials Research Center4 4、控制焊接工艺参数、控制焊接工艺参数、控制焊接工艺参数、控制焊接工艺参数IH UH 5 5、焊后脱氢处理、焊后脱氢处理、焊后脱氢处理、焊后脱氢处理l焊件加热到焊件加热到200-400，保，保温温2h绝大部分扩散氢去除。绝大部分扩散氢去除。l对于易产生冷裂

33、纹的焊件常对于易产生冷裂纹的焊件常要求脱氢处理。要求脱氢处理。l对于奥氏体钢焊接接头进行对于奥氏体钢焊接接头进行脱氢处理效果不大。脱氢处理效果不大。采用直流反接可减少焊缝的含氢量采用直流反接可减少焊缝的含氢量Advanced Materials Research Centeruu硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害l硫是钢中有害杂质之一，常以硫是钢中有害杂质之一，常以FeS形式存在，在液态铁形式存在，在液态铁中可以无限互溶，而固态时溶解度急剧下降，仅为中可以无限互溶，而固态时溶解度急剧下降，仅为0.015% 0.02%。在熔池结晶时容易产生偏析，以低熔。在熔池结晶时容易产生偏析，以

34、低熔点共晶点共晶Fe+FeS（熔点（熔点985）或）或FeS+FeO（熔点（熔点940）形式呈片状或链状分布于晶界，易引起热脆性甚至导致形式呈片状或链状分布于晶界，易引起热脆性甚至导致焊缝产生结晶裂纹，降低焊缝的冲击韧性和耐腐蚀性。焊缝产生结晶裂纹，降低焊缝的冲击韧性和耐腐蚀性。l高镍合金钢，高镍合金钢，Ni与与S形成形成Ni3S2，Ni3S2又与又与Ni形成熔点形成熔点更低的共晶更低的共晶Ni+Ni3S2（熔点仅为（熔点仅为644 ），增加了焊缝），增加了焊缝形成结晶裂纹的倾向。如果焊缝中碳含量高时，促进了形成结晶裂纹的倾向。如果焊缝中碳含量高时，促进了硫的偏析，进一步增加了焊缝形成结晶裂纹

35、的倾向。硫的偏析，进一步增加了焊缝形成结晶裂纹的倾向。1、硫的危害、硫的危害Advanced Materials Research Centeruu硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害1、硫的危害、硫的危害l控制控制S危害的措施危害的措施n限制焊接材料的含硫量限制焊接材料的含硫量 焊丝中焊丝中70%80%的硫可过渡到焊缝中；药皮或焊的硫可过渡到焊缝中；药皮或焊剂中约剂中约50%的的S可过渡到焊缝中；母材中的可过渡到焊缝中；母材中的S几乎全部几乎全部进入焊缝中。进入焊缝中。因此，限制焊接原材料的含因此，限制焊接原材料的含S量是关键。量是关键。n采用冶金方法脱采用冶金方法脱S 常采用脱

36、常采用脱S剂剂Mn及碱性氧化物及碱性氧化物MnO、CaO等脱硫，等脱硫，反应生成的反应生成的MnS、CaS不溶于金属而进入熔渣。不溶于金属而进入熔渣。Advanced Materials Research Centeruu硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害硫、磷的危害l磷也是钢中有害杂质。磷也是钢中有害杂质。P在钢中以在钢中以Fe2P和和Fe3P形式存在。形式存在。他们与他们与Fe、Ni形成低熔点共晶形成低熔点共晶Fe3P+Fe（熔点（熔点1050 ）；）；Ni3P+Ni（熔点（熔点880）。）。l磷化铁常分布在晶界，减弱了晶粒间的结合力。磷化铁常分布在晶界，减弱了晶粒间的结合力。Fe3P硬

37、而脆，增加了钢的冷脆性，降低了焊缝的冲击韧性，硬而脆，增加了钢的冷脆性，降低了焊缝的冲击韧性，提高了焊缝的脆性转变温度。提高了焊缝的脆性转变温度。l因此，对于碳钢和低合金钢焊缝应控制因此，对于碳钢和低合金钢焊缝应控制P含量含量0.045%;l合金钢焊缝合金钢焊缝P应控制在应控制在0.035%以下。以下。1、磷的危害、磷的危害Advanced Materials Research Centerl控制控制P危害的措施危害的措施n严格限制焊接材料的含严格限制焊接材料的含P量量 控制焊缝中控制焊缝中P的含量，最关键措施是控制母材、填的含量，最关键措施是控制母材、填充金属、药皮、焊剂及气焊时气体中磷的含

38、量。充金属、药皮、焊剂及气焊时气体中磷的含量。n采用冶金方法脱采用冶金方法脱P困难困难 脱磷反应分为两步：脱磷反应分为两步：第一步，第一步，FeO将将P氧化为氧化为P2O5；第二步，第二步，使之与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐使之与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐，进入熔渣。两步合，进入熔渣。两步合并的反应式为：并的反应式为： 2Fe3P+5(FeO)+3(CaO)(CaO)3 P2O5)+11Fe 增加熔渣的碱度可减少焊缝含磷量。增加熔渣的碱度可减少焊缝含磷量。 但由于焊接熔渣的碱度受焊接工艺性能制约，不可过分增大；但由于焊接熔渣的碱度受焊接工艺性能制约，不可过分增大； 碱性渣又不允许含较

39、多碱性渣又不允许含较多 FeO，否则会使焊缝增氧；这都不利，否则会使焊缝增氧；这都不利于脱磷，所以碱性渣的脱磷效果是不明显的。于脱磷，所以碱性渣的脱磷效果是不明显的。 酸性渣虽含较多的酸性渣虽含较多的FeO有利于有利于P的氧化，但因碱度低，所以比的氧化，但因碱度低，所以比碱性渣的脱磷能力更差。碱性渣的脱磷能力更差。 人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。