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℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 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
熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，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？
CO1、种类： 、 CO 2 、 H 2 、 H 2 O 、 O N 2、2 金属及熔渣蒸气
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(C6H10O5)m?7mO2?12mCO2?10mH2 2) 碳酸盐和高价氧化物的分解 CaCO3?CaO?CO2lgp(CO2/CaCO3)??8920/T?7.54
lgp(CO2/MgCO3)??5785/T?6.27MgCO3?MgO?CO2
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；电弧中的氮离子N+在氧化性电弧气氛中形成NO，遇到温度较低的液态金属它分解为N和O，N迅速溶于金属。
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？
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
H2O?(O2?)2(OH?)
(Fe2)?2(OH?)[Fe]?2[O]?2[H]
七、氢对焊接质量有那些影响?如何加以控制？
1、影响：
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)
最新焊接冶金学(基本原理)习题总结教学提纲
