焊接冶金学（基本原理）
部分习题及答案
绪论
一、什么是焊接，其物理本质是什么？
1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性 连接工艺。
2、物理本质： 焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，
对于金属而言，
既实现了金属键结合。
二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？
1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接
触面积，从而达到紧密接触。
2、对被焊材料加热 ( 局部或整体 )：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时
接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？
钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。
1. 温度场定义，分类及其影响因素。
1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类：
1) 稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动；
3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素：
1) 热源的性质 2) 焊接线能量
3) 被焊金属的热物理性质
a. 热导率 b. 比热容 c. 容积比热容 d. 热扩散率 e. 热焓 f. 表面散热系数 4) 焊
件
厚
板
及
形
状
第一章
二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？
1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200 ℃ )
1) 水分蒸发： 100 ℃ 吸附水的蒸发， 200 － 400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出
2) 某些物质分解 :形成 Co ， CO2 ， H2O ， O2 等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化，降低气相的氧化性
2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池
1) 温度高： 1800 － 2400 ℃
： 1000 － 10000 cm2/kg 2) 与气体、熔渣的接触面积大
3) 时间短速度快： 0.01-0.1s ； 0.0001-0.001s 4) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌 ,混合 . 3、熔池反应区
1) 反应速度低
长，手工焊 3~8 秒埋弧焊 6~25s
2) 熔池温度不均匀的突出特点
熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收 ,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出 ,利于放热反应
3) 具有一定的搅拌作用
促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而， 没有熔滴阶段激烈。
三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？
1、种类：CO 、 CO 2、来源：
1) 焊接材料 2) 气体介质
3) 焊丝和母材表面上的油锈等杂质 4) 金属和熔渣的蒸发产生的气体
3、供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。
1) 有机物的分解和燃烧 :纤维素的氧化分解
2 、 H 2 、 H 2 O 、 O 2 、 N 2 金属及熔渣蒸气
熔池 T 1600~1900 ℃ 低于熔滴 T ；比表面积，接触面积小
300~1300cm2/kg
；时间
2(C6 H10O5 )m 7mO2 12mCO2 10mH2
2) 碳酸盐和高价氧化物的分解
CaCO3 CaO
CO2
lg p(CO2 / CaCO3 )
lg p(CO2 / MgCO 3 )
8920/ T
7.54
MgCO3
MgO CO2
5785 / T
6.27
四、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？
电弧中受激的氮分子， 特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；
氮离子 N +在氧化性电弧气氛中形成 速溶于金属。
五、氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？
NO ，遇到温度较低的液态金属它分解为
电弧中的
N 和 O， N 迅
1、影响：
1) 促进焊缝中气孔的形成，金属凝固时氮气来不及逸出；
2) 改变焊缝的力学性能， 氮能提高焊缝的强度和硬度， 但会使焊缝的塑性和韧性降低； 3) 时效脆化，针状氮化物 Fe4N ，造成塑性和韧性下降。加入 Ti，Al 可形成稳定的化合物，可抑制这种脆化现象。 2、主要措施：
1) 机械保护：气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。对于适渣型焊条：保护效果取决于药皮的数量及成分。
2) 焊接工艺规范影响： U ↓ , I ↑直流,反接 3) 焊丝成分的影响： 增加焊丝或药皮中的
Ti 的含量可生成稳定的氮化物；
增加含碳量可降低氮在金属中的溶解度。
六、手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？
1、氢以原子或质子形式溶入（气保焊） 2、以 [OH ] 溶入（电渣焊）
氢通过熔渣向金属中溶解时，氢先溶于熔渣，然后再以
[OH ] 向金属中过渡
H 2 O
( Fe2 )
(O2 ) ? 2(OH )
2( OH ) ? [ Fe]
2[O ]
2[H ]
七、氢对焊接质量有那些影响
1、影响：
? 如何加以控制？
暂态现象：脆化、白点、经时效、热处理可消除
永久现象：气孔、改变组织、显微斑点、冷裂纹、不可消除 1) 氢脆：氢在室温附近，
氢溶解在金属晶格中，引起钢的塑性严重下降现象
2) 白点 ：肉眼可见，直径 0.5 ～ 3mm 中心处有气孔或小的夹渣，外围有塑性裂断的痕迹，象鱼眼似的也称 “鱼眼 ”. 3) 气孔
4) 组织变化和显微斑点：焊缝金属A— M 时，由于氢在 A 有较大的溶解度，当含氢
量高的焊缝自 A 化，温度冷却时，引起局部
A 过冷残余 A 增加，残余 A — M 时，富氢
的组织内产生大的内应力，造成显微裂纹
5) 产生冷裂纹 2、控制氢的措施
1) 限制焊接材料的含氢量，药皮成分
2) 严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分
十、 CO2 保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？
用普通焊丝（ H08A ）进行保护焊时，由于碳的氧化在焊缝中产生气体，同时合金元素
烧损，焊缝含氧量增大。所以必须采用含硅、锰高的焊丝（
H08Mn2Si ）或药芯焊丝，以利
于脱氧，获得优质焊缝。
十一、分子理论和离子理论的主要观点是什么？
1、分子理论：
1) 液态熔渣由自由氧化物及其复合物的分子组成自由氧化物 : SiO2 , CaO , Al2O3 氧化物复合物： SiO2 · CaO
2) .自由氧化物与其复合氧化物处于化合与分解的平衡状态
CaO
SiO2
CaO .SiO2
Q
k
(CaO SiO2 ) (CaO ) (SiO2 )
(完整word版)焊接冶金学(基本原理)习题总结.docx
