焊接冶金

焊接冶金学

绪论

1.试述焊接钎焊和粘结在本质上的区别

被焊工件的材质(同种或异种)通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程成为焊接。焊接与其他连接方式不同，不仅在宏观上形成了永久性的接头而且在微观上建立了组织的内在联系。钎焊也能形成不可拆卸的接头但只是钎料融化而母材不熔化，故在连接处-般不易形成共同的晶粒只是钎料与母材之间形成有相互原子渗透的机械组合。至于粘结是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，没有原子的相互渗透或扩散。

2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件

当两个被焊的固体金属表面接近到相距ra时就可以在接触表面上进行扩散再结晶等物理化学过程从而形成金属键达到焊接的目的。

外界条件:对被焊接的材质施加压力，对焊接材料加热(局部或整体) 3.能实现焊接的能源大致有哪几种 焊接的能源主要有热能和机械能

热能包括电弧热化学热电阻热高频感应热摩擦热等离子焰电子束激光束 4.焊接电弧加热区的特点及影响因素

热源把热能传给焊件是通过焊件.上一定的作用面积进行的,对于电弧焊这个作用面积称为加热区。加热区分活性斑点区加热斑点区活性斑点区是带电质点

(电子或离子)集中轰击的部位并把电能转化为热能;加热斑点区:在加热斑点区焊件受热时通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。

影响因素:焊接方法和焊接工艺参数 5.焊接线能量速度对等温线的影响

当q=常数时，随焊接速度v的增加等温线的范围变小，即温度场的宽度和长度都变小，但宽度的减小更大些所以温度场的形状变得细长。当v=常数时，随着热源功率q的增加温度场的范围也随之增大。如q/v保持定值，等比例改变q与v时，则此时会使等温线有所拉长因而温度场的范围也随之拉长

第一章

1.什么是焊接化学冶金，它的主要研究内容和学习目的是什么

在焊接过程中焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程称为焊接化学冶金过程。它主要研究在各种焊接工艺条件下冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。研究的目的在于运用这些规律合理的选择焊接材料,控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求设计创造新的焊接材料

2.焊接化学冶金与炼钢相比在原材料方面和反应条件方面王要有那些不同 原材料方面:普通化学冶金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。反应条件:与普通含化学冶金相比焊接化学冶金过程是分区域连续进行的，且各区域的反应条件(反应物的性质和浓度、温度、反应时间、相接触面积、对流及搅拌运动等)有较大差异，因而就影响到各区反应进行的可能性方向速度和限度

3.调控焊缝化学成分有哪两种手段，他们怎样影响焊缝化学成分

(1 )通过改变融合比可以改变焊缝金属的化学成分，要保证焊缝金属成分和性能的稳定性必须严格控制焊接工艺条件使融合比稳定合理;(2)改善熔合比

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 )在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比,改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。

4:熔滴、熔池以及化学冶金反应区特点

在电弧热的作用下焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。母材上由融化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有--定几何形状的液态金属叫熔池。不同焊接方法有不同的反应区，手工电弧焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区，熔化电极焊时只有熔滴和熔池两个反应区，不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有一个熔池反应区。药皮反应区:温度范围至药皮的熔点，主要物化反应有:水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化，此阶段视为准备阶段，这一阶段的产物可作为熔滴熔池阶段的反应物;熔滴反应区:从熔滴形成长大到过渡至熔池中都属于熔滴反应区，熔滴温度高、熔滴和熔渣的接触面积大、各相之间的反应时间短、熔滴与熔渣发生强烈的混合;熔池反应区:熔池阶段的反应速度比熔滴阶段小并且在整个反应过程中的贡献也较小

5.H2对金属的影响

焊接时氢主要来源于焊接材料中的水分、含氧物质及电弧周围空气中的水蒸气等。氢对焊缝质量的影响:氫脆、白点、形成气孔、产生冷裂纹。氬脆:氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象，是由溶解在金属晶格中的氢引起的。白点:碳钢或低碳钢焊缝如含氢量高则常常在其拉伸或弯曲的断面上出现的银白色圆

形局部脆断点。

控制氢的措施:限制焊接材料中的含氢量、清除焊丝和焊件表面上的杂质、冶金处理、控制焊接工艺参数、焊后脱氢处理。

6熔渣对焊缝金属的氧化及焊缝金属脱氧的方式. 扩散氧化置换氧化脱氧方式:先期脱氧沉淀脱氧扩散脱氧 7.合金过渡及其影响因素

所谓合金过渡就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊接金属(或堆焊金属)中去的过程。影响因素:合金元素的物化性质合金元素的含量合金剂的粒度药皮(或焊剂)的成分药皮重量系数

8.焊接过程四大特点

（1）需要对金属保护（2）冶金过程是分区域连续进行的过程,各阶段之间相互联系（3）治金过程与焊接方法和焊接规范有关（4）冶金过程具有不平衡性但存在平衡趋势

9、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:①、直接输送和侵入焊接区内的气体。②、 有机的分解和燃烧。③、碳酸盐和高价氧化物的分解。④、材料的蒸发。⑤、气体(包括单气体和复杂气体)的分解。

10、N2、H2和02对焊接金属作用的相同点和不同点?

答:相同点:1)N2、H2、02都会在金属中溶解;2)许多金属以及合金焊接中，N2、H2、 02对焊接有害。

不同点: N2不同于02, - -旦进入液态金属，脱氮比较困难,控制措施不同，防N2是加强保护，防止空气与金属作用，而防H2是适当提高烘焙温度,从而降低材料含水量,降低焊缝中的含氢量。

第二章

1.焊条的工艺性能包括哪方面

焊条的工艺性能是指焊条在焊接操作中的性能，是衡量焊条质量的重要指标之一, 主要包括:

焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各位置焊接的适应性、飞溅、 脱渣性、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等

2.典型焊条冶金性能分析

钛钙型焊条的焊接工艺性能非常好,焊接过程中生成的气体和熔渣对液态金属进行气渣联合保护。此类焊条主要应用于焊接低碳钢和强度级别较低的低合金钢;低氢型焊条的特点:焊缝金属含氢量低这类焊条的熔渣就不具有氧化性焊条的药皮碱度不高碱性渣的脱硫脱磷能力有限与钛钙型焊条相比低氢型焊条的工艺性能较差焊接烟尘量较大

3.焊剂的性能及用途

熔炼焊剂:高硅焊剂(高硅高锰焊剂、高硅中锰焊剂、高硅低锰焊剂)焊缝金属含氧量和含磷量较高不宜用于焊接对于低温韧性较高的结构，多用于焊接低合金钢和低碳钢、中硅焊剂(属弱氧化性焊剂焊缝金属含氧量较低焊缝韧性高可用于焊接合金结构钢)、低硅焊剂(对金属基本没有氧化性可用来焊接高合金钢);烧结焊剂烧结焊剂由于具有松装密度比较小，熔点比较高等特点适用于大线能量焊接,