(机械)(焊接)焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学课后习题.
第三章：合金结构钢1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。
（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。
（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。
制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。
被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。
；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。
埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。
CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。
焊接冶金学复习资料.doc
概念题1、焊接：焊接焊接是被焊工件的材质（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建和而形成永久性连接的工艺过程。
2、焊接热循环：在焊接过程中热源沿焊件移动，在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程。
3、联生结晶：在焊接过程中，焊缝区在冷却过程中以熔合线上局部半熔化的晶粒为核心向内生长，生长方向为散热最快方向，最终成长为柱状晶粒。
晶粒前沿伸展到焊缝中心，呈柱状铸态组织，此种结晶方式称为联生结晶。
4、扩散氢:在钢焊缝中，氢大部分是以氢原子或离子的形式存在的，它们与焊缝金属形成间3隙固溶体。
由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称之为扩散氢。
5、焊接线能量：焊接时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为焊接线能量6、再热裂纹：焊后焊件在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）而产生的裂纹称为再热裂纹。
7、应力腐蚀裂纹：焊接结构一般都存在不同程度的残余应力，在腐蚀介质条件下工作极易产生应力腐蚀裂纹。
8、熔合比：指熔焊时，被熔化的母材在焊道金属中所占的百分比9、药皮重量系数：单位长度上药皮与焊芯的质量比10、焊条熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标。
g/（A*H）在熔焊过程中，单位电流，单位时间内，焊芯熔敷在焊件上的金属量11、焊接拘束度：单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力12、碱度：离子理论把液态熔渣中自由氧离子的浓度13、长渣：在高温时，熔渣的粘度都很小。
但有的渣随着温度的降低迅速凝固，即凝固的温度区间较窄，这种焊接熔渣称为短渣；而凝固缓慢、凝固温度区间较宽的熔渣称为长渣。
14、层状撕裂：大型厚壁结构，在焊接过程中会沿钢板的厚度方向出现较大的拉伸应力，如果钢中有较多的杂质，那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹，称为层状撕裂。
15、焊接热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域16、熔滴的比表面积：熔滴的表面积与其质量之比17、残余扩散氢：由于氢原子和离子半径很小，有一部分氢扩散聚集到陷阱中，结合为氢分子因其半径大，不能自由扩散，故称之为残余氢。
焊接冶金学基本原理
焊接冶金学基本原理引言：焊接冶金学是研究焊接过程中金属材料的物理和化学变化的学科。
它涉及到金属的熔化、凝固、晶体生长和相变等过程。
本文将介绍焊接冶金学的基本原理，包括焊接过程中的热力学、动力学和金相学等方面。
一、热力学原理焊接过程中的热力学原理是理解焊接过程中金属材料的熔化和凝固行为的基础。
焊接过程中，金属材料受到加热而达到熔点，然后在熔融状态下进行熔化和混合。
热力学原理研究了焊接过程中的相变行为，包括熔化、凝固和晶体生长等过程。
通过控制焊接过程中的温度和冷却速率，可以影响焊缝的组织和性能。
二、动力学原理焊接过程中的动力学原理研究了焊接过程中金属材料的相变速率和晶体生长行为。
焊接过程中，金属材料经历了熔化、凝固和晶体生长等过程。
动力学原理研究了这些过程中的相变速率和晶体生长速率，以及它们与焊接参数（如焊接速度、焊接电流等）的关系。
通过控制焊接参数，可以调节焊缝的组织和性能。
三、金相学原理焊接过程中的金相学原理研究了焊接过程中金属材料的组织和相变行为。
金相学是研究金属材料的组织和结构的学科，通过显微镜观察和分析焊接接头的金相组织，可以了解焊接过程中的相变行为和组织演变规律。
金相学原理对于评估焊接接头的质量和性能具有重要意义。
结论：焊接冶金学的基本原理包括热力学、动力学和金相学等方面。
热力学原理研究了焊接过程中的相变行为，动力学原理研究了相变速率和晶体生长行为，金相学原理研究了焊接接头的组织和相变行为。
通过深入理解焊接冶金学的基本原理，可以优化焊接过程，提高焊接接头的质量和性能。
参考文献：[1] Smith W F. Principles of Materials Science and Engineering[M]. McGraw-Hill, 2006.[2] Kou S. Welding Metallurgy[M]. Wiley, 2003.。
焊接冶金学(基本原理)
绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。
2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。
这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：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。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。
2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。
3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学习题及答案
一.名词解释1. 焊接：被焊工件的材质（同质或异质），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性的连接的工艺过程。
2. 熔合比：在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
3. 交互结晶：熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表而，非自发晶核就依附在这个表而上，并以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成所谓交互结晶。
4. 焊缝扩散氢：由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称扩散氢。
5. 拘束度：单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。
6. 熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标。
7. 熔敷比表面积：熔滴的表而积Ag与其质量pVg之比。
8. 应力腐蚀：焊接构件，如容器，管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象，称为应力腐蚀裂纹。
9. 层状撕裂：大型厚壁结构，在焊接过程中会沿钢板的厚度方向岀现较大的拉伸应力，如果钢中有较多的杂质，那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹，称为层状撕裂。
10. 在热裂纹：厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一泄温度下服役的过程中，任焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。
11. 热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
12. 热循环曲线：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到峰值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。
13. 焊接线能量：热源功率q与焊接速度v之比。
二简答1. 氢对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氢量的主要描施是什么？a.氢脆，氢在室温附近使钢的塑性严重下降，b.白点，碳钢和低合金钢焊缝，如含氢量高常常在拉伸或弯曲断而上岀现银白色局部脆断点。
c.形成气孔，熔池吸收大量的氢，凝固时由于溶解度突然下降，使氢处于饱和状态，会产生氢气且不溶于液态金属，形成气泡产生气孔。
焊接冶金学(基本原理)
绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。
2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。
这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：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。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。
2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。
3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学(基本原理)
绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。
2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。
这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：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。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。
2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。
3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学A卷答案
一、名词解释(共5小题,每小题2分,共10分)。
熔焊：熔焊是指待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。
喷射过渡：喷射过渡是指熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。
碱性焊条：在焊条药皮中含有多量碱性氧化物，同时含有氟化钙的焊条。
显微偏析：先结晶的固相比较纯，后结晶的固相含杂质的浓度较高，并富集了较多的杂志，而焊接的冷却速度较快，固相内的成分来不及扩散。
高温液化裂纹：产生在近缝区或多层焊的层间，是由于母材含有较多的低熔点共晶，在焊接热源的高温作用下晶间被重新熔化，在拉应力作用下沿奥氏体晶界发生的开裂现象。
二、填空题(共20空,每空1分,共20分)。
1.熔池长度、熔深、熔宽。
2.药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区。
3.上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、条状贝氏体。
4.氧化物夹杂、硫化物夹杂和氮化物夹杂。
5.焊趾裂纹、焊根裂纹、焊道下裂纹、横向裂纹。
6.完全淬火区、不完全淬火区、回火软化区。
三、分析题(共4小题,每小题10分,共40分)。
1. 熔滴过渡有几种形式？各有何特点？（10分）答：熔滴有三种过渡形式：（1）短路过渡：熔滴长大到和熔池金属接触，形成短路，电弧熄灭，液滴下落后，电弧重新引燃。
（3分）（2）粗滴过渡：熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式。
（2分）（3）喷射过渡：是指溶滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。
（3分）熔滴的过渡形式与焊接方法、药皮、焊条直径、电流、极性、焊工操作水平等有关。
（2分）2. 氧对焊接质量的影响。
（10分）答：氧在焊缝中是有害元素，但在焊接过程中又是必须要利用的元素。
（2分）（1）随着焊缝中氧含量的增加，其强度、塑性、韧性（尤其是低温冲击韧性）下降。
（2分）（2）氧和熔池中的碳反应生成CO气体，造成飞溅和气孔。
（2分）（3）烧损焊缝中的合金元素，降低焊缝金属的性能。
（2分）（4）氧可以有效减少焊缝中的含氢量。
（2分）3. 试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能和冶金性能。
焊接冶金学习题(附答案)
第一章焊接化学冶金1、什么是焊接化学冶金？它的主要研究内容和学习的目的是什么?答：焊接化学冶金指在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下的相互作用反应。
它主要研究各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。
研究目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料，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、调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？答：调控焊缝化学成分的两种手段：1）、对熔化金属进行冶金处理；2）、改变熔合比。
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。
3、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、有机物的分解和燃烧。
③、碳酸盐和高价氧化物的分解。
④、材料的蒸发。
⑤、气体（包括简单气体和复杂气体）的分解。
4、氮对焊缝质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？答：氮对焊接质量的影响：a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质，是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素。
c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。
控制焊缝含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用；b、在药皮中加入造气剂（如碳酸盐、有机物等），形成气渣联合保护，可使焊缝含氮量下降到0.02%以下；c、采用短弧焊（即减小电弧电压）、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量；d、增加焊丝或药皮中的含碳量，可降低焊缝中的含氮量。
5、综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响？答：（1）焊接工艺参数对焊缝含氢量有一定的影响：手工电弧焊时，增大焊接电流使熔滴吸收的氢量增加；增大电弧电压使焊缝含氢量有某些减少。
焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题1. 试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？熔化焊接：使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒针焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连理处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。
粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，一般来讲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？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。
这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施： 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。
3. 焊条的工艺性能包括哪些方面? （详见：焊接冶金学（基本原理）p84）焊条的工艺性能主要包括：焊接电弧的稳定性、焊缝成形、在各种位置焊接的适应性、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4. 低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？（详见：焊接冶金学（基本原理）p94）由于这类焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。
所以，低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感。
5. 焊剂的作用有哪些？隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。
6. 能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？见课本p3 ：热源种类7. 焊接电弧加热区的特点及其热分布？（详见：焊接冶金学（基本原理）p4）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。
太原科技大学华科学院10-11焊接冶金基本原理试卷附有答案
太原科技大学华科学院2010/2011学年第二学期《焊接冶金学》期末考试课程试卷 A 卷一、名词解释1.焊接技术：焊接时指被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
2.熔敷金属：完全由填充金属熔化后所形成的焊缝金属。
3.熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。
4.HAZ：熔焊中，在热源的作用下焊缝两侧的金属区域发生组织和性能上的改变“热影响区”或“近缝区”。
5.焊接线能量：焊接时焊接热源输入在单位长度的焊缝上的能量。
6.焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。
7.焊缝熔池：熔焊时，在焊接热源的作用下焊条熔化的同时被焊金属也发生局部的熔化。
母材上由熔化的焊条金属与局部的熔化的母材所形成的具有一定几何形状的液体金属叫熔池。
8.焊接热源：由外界提供的实现焊接的能量称为焊接热源。
9.合金过度：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程。
10.应力腐蚀裂纹：焊接结构在腐蚀介质和残余应力的共同作用下产生的裂纹。
二、填空题1．焊接材料包括：焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。
2．焊接熔渣在焊接中的作用：冶金处理作用、机械保护作用、改善工艺性能的作用。
3．焊缝中的夹杂物有氧化物、氮化物、硫化物三种。
4．焊接热裂纹的种类有结晶裂纹、液化裂纹、多变化裂纹三种。
5．焊条药皮的作用包括：保护作用、冶金作用、电弧稳定的燃烧、焊接飞溅小、焊缝成形美观、易脱渣、适于各种位置施焊。
6．用药皮焊条焊接时，熔滴过渡的形式主要有短路过渡、颗粒状过渡、附壁过渡。
7．CO气孔的特征是沿结晶方向分布，有些像条虫状卧在焊缝内部。
8．在热裂纹产生的位置一般在焊接热影响区，裂纹的走向沿晶间开裂。
三、简答题1．简述焊接、钎焊和粘焊在本质上的区别答：焊接被焊材料与母材均熔化，且形成共同的晶粒；钎焊时只有钎料熔化，而母材不熔化，一般不形成共同晶粒，只有原子间的扩散；粘焊既不形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。
焊接冶金学(基本原理)
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绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种），通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1）宏观:焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性)2）微观:焊接是在焊件之间实现原子间结合.2.怎样才能实现焊接,应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而,这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层.这样，就会阻碍金属表面的紧密接触.为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施: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。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源.2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源.3) 电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
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绪论1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（同种或异种），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别:焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒；钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合；粘焊：既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。
3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。
压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。
4)焊接加热区可分为活性斑点区和加热斑点区5）焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。
6）稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之7）准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经过一段时间后，焊件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随着热源以同样速度移动。
8）焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。
第一章1）平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。
平均熔敷速度：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔敷速度。
损失系数：在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。
熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。
熔滴的比表面积:表面积与质量之比2）熔滴过渡的形式：短路过渡、颗粒状过渡和附壁过渡。
3）熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分就是熔池。
4）焊接过程中对金属的保护的必要性：（1）防止熔化金属与空气发生激烈的相互作用，降低焊缝金属中氧和氮的含量。
（2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而减少，使焊缝得到合适的化学成分。
（3）防止电弧不稳定，避免焊缝中产生气孔。
5）手工电弧焊时的反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。
焊接冶金学试题
2014年春季学期焊接冶金学试题(A)〔适用于材料成型与控制工程专业焊接模块〕一、概念或解释(每题2分共10分)1、联生结晶：2、熔合比：3、焊条药皮重量系数：4、金属焊接性：5、电弧热焊：二、选择填空(可以多个选择,每题1分,共15分)1、焊接区的气体主要来源于( )。
①焊接材料②母材③焊条药皮2、焊接时, 不与氮气发生作用的金属,即不能溶解氮又不形成氮化物的金属，可用N作为保护气体,这种金属是( )。
①铜②铝③镍3、焊接熔渣的作用有( )①机械保护作用②冶金处理作用③改善工艺性能4、焊接熔池的结晶时,熔池体积小，冷却速度大，焊缝中以( )为主。
①柱状晶②等轴晶③平面晶5、熔合区的化学不均匀性主要是表达于( )。
①凝固过渡层的形成②碳迁移过渡层的形成③合金分层现象6、焊缝中的气孔和夹杂主要害处是( )。
①焊缝有效截面下降②应力集中，疲劳强度下降③抗氧化性下降④深透性气孔，使致密性下降。
7、打底焊道最易产生热裂纹,也最易产生冷裂纹,其主要原因是( )。
①冷却速度快②应力集中③过热8、焊接结构钢用熔渣的成分是由( )等组成。
①氧化物②氟化物③氯化物④硼酸盐9、焊接冷裂纹按产生原因可分为( )。
①淬硬脆化裂纹②低塑性脆化裂纹③层状撕裂④应力腐蚀开裂⑤延迟裂纹10、有利于改善焊缝抗热裂纹性能因素主要有( )。
①细化晶粒②减少S、P ③结晶温度大④参加锰脱硫11、热扎、正火钢焊接时，过热区性能的变化取决于( )等因素。
①高温停留时间②焊接线能量③钢材类型④冷裂倾向12、铸铁焊接时，影响半熔化区冷却速度的因素有：( )。
①焊接方法②预热温度③焊接热输入④铸件厚度13、以下哪些钢种具有一定的热应变脆化倾向。
( )①低碳钢②16Mn ③15 MnV14、焊缝为铸铁型时，影响冷裂纹的因素有( )。
①基体组织②石墨形状③焊补处刚度，体积及焊缝长短15、防止奥氏体钢焊接时产生点蚀的主要方法有( )。
①进展自熔焊接②焊接材料与母材超合金化匹配③考虑母材的稀释作用三、判断对错〔对的打∨，错的打×每题１分,共15分〕1、电流种类及极性对气孔的影响是直流反接，气孔大,直流正接，气孔少,交流焊接，气孔更少。
(完整word版)焊接冶金学(基本原理)
绪论一、焊接过程的物理本质1。
焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1)宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性)2)微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。
2。
怎样才能实现焊接,应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，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。
然而，这只是理论上的条件,事实上即使是经过精细加工的表面,在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。
这样,就会阻碍金属表面的紧密接触。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：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。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。
2) 化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。
3) 电阻热:利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
4) 高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接.如高频焊管等。
5) 摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接.7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面,使这种动能转化为热能作为热源。
8) 激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学——基本原理
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1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数
① 加热速度 ② 加热的最高温度 ③ 在相变温度以上的停留时间 ④ 冷却速度或冷却时间
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•焊接热循环的参数
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1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
化问题。
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1.1 焊接过程分析
Ø 焊接过程
– 热源加热→熔化→冶金反应→
•加热过程
结晶→固态相变→接头（冷却而形成）
Ø 焊接热过程的特点
1. 局部性——加热和冷却过程极不均匀 2. 瞬时性——1800K/s 3. 热源是运动的 4. 焊接传热过程的复合性
•冷却过程
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1.2 焊接热源 welding heat source
➢ 热源在焊件上的分布
➢ 热流密度的分布
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•q:电弧的有效功率 •qm:加热斑点中心的最大比热流
•dH:回执斑点直径
•加热斑点的比热流分布---立体高斯锥体
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1.2 焊接热源 welding heat source
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 焊条电弧焊时，焊接 电弧做为热源，对焊 条和母材进行加热
•焊接熔池形状示意图
➢ 在焊接热源作用下， 母材上所形成的具有 一定几何形状的液态 金属部分称为熔池
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1.3 焊接温度场 field of weld temperature
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焊接冶金学（基本原理）习题绪论1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？7.什么是焊接，其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容有哪些第一章焊接化学冶金1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？5.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？6.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？7.氢对焊接质量有哪些影响？8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。
10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。
15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。
19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。
20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理化学反应？21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？22.解释名词：药皮重量系数、焊剂的熔化率、扩散氢、剩余氢23.试分析氢的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？24.试分析氮的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？25.试分析氧的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制？26. Mn,Si脱氧剂分别适合什么渣脱氧，怎样配比效果较好？27.焊接熔渣的作用有哪些28.焊接熔渣有几种，都有何特点？29.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。
30.说明S,P对焊接质量的影响，如何控制？31.试分析熔滴过渡特性对焊接冶金反应的影响。
32.分析说明温度及熔渣性质对扩散氧化及扩散脱氧的影响。
33.如何理解焊接化学冶金平衡问题？34.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧剂？35.脱氧和合金过渡有何区别和联系？选择脱氧剂和合金剂各应遵循什么原则？第二章焊接材料1.焊条的工艺性能包括哪些方面?2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。
3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何影响？为什么？4.试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒性的主要途径。
5.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能6.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感？7.埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配？9.药芯焊丝的焊接冶金特点是什么？10.焊条药皮的作用有哪些？11.综合比较J422和J507焊条的工艺性能与冶金性能？12.试说明焊条的选用原则。
13.焊条配方设计有哪几种？14.焊剂的作用有哪些？15.为了解决低氢焊条引弧点的气孔问题，一般采取什么措施？说明之。
第三章熔池凝固和焊缝固态相变1.焊接溶池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点?2.试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系.3.简述熔池的结晶形态,并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响。
4.分析焊缝和熔合区的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性?5.试述低合金钢焊缝固态相变的特点，根据组织特征如何获得有益组织和避免有害组织?6.分析粒状贝氏体Bg和M-A组元的形成原因及其对焊缝性能的影响。
7.试述氢气和CO气孔的形成原因、特征及如何防止。
8.用一分为二的观点分析夹杂物对焊缝金属性能的影响。
9.分析微量元素(Mo、Nb、Ti、B、V、稀土等)对焊缝性能的影响，并考虑它们之间的相互作用及分析原因。
10.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其有原因，并提出解决方法11.如16Mn母材中含有高的S、P应如何保证焊缝金属韧性？12．设在厚大焊件上进行快速堆焊，工艺参数为q=4kj/s,v=1cm/s,求在Z=0的平面上，y=0.2cm处晶粒长大的平均速度（已知λ=0.42j/(cm.s.℃),a=0.1cm2/s,T m=1500℃）,a=0.1cm2/s,T m=1500℃).13.分析有效功率q.焊速v和导热系数λ对晶粒成长平均线速度的方向和数值的影响，如何利用所得规律来调整来调整焊缝的结晶组织？14.利用结晶过程中，熔池相界面液相中溶质的C l计算公式：C l=C0(1+(1-k0/k0)e-RX/DL)讨论液相中溶质的初始浓度C0结晶速度R、固液两相溶质浓度的分配系数K0和溶质扩散系数D l对结晶前沿液相中X距离溶质浓度分布的影响。
15.如气泡半径为r、气体与液体之间的相界张力为δ，求证所产生的附加力p=2δ/r。
16.如熔池金属处于1500℃时，气泡内气体与液态金属之间的相界张力δ=1350*10-5N/cm2，气泡半径r=5*10-6cm,求此时的附加压力p,并对计算结果进行分析。
17.用H08A焊丝和HJ431焊剂埋弧自动焊接沸腾钢时，虽经仔细除锈但还经常出现气孔，试分析其原因，应采取何种措施防止气孔。
18.某厂焊接带锈低碳钢板，采用“结423”焊条时一般不出气孔，但采用E4315焊条时总是出现气孔，试分析其原因。
19.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其原因，并提出解决办法。
20.如16M n母材中含有较高的S、P，应如何保证焊缝金属的韧性？21.说明熔池凝固条件及其特点。
22.什么是联生结晶，焊接条件下，为什么容易得到柱状晶？23.试述熔池在结晶过程中，晶粒成长方向与晶粒主轴成长的线速度和焊接速度的关系。
24.焊缝的偏析有几种，产生原因是什么？25.焊缝金属二次结晶组织形态有几种，为什么会出现这样的组织形态？26.说明改善焊缝组织的方法及其原理。
27.夹杂是怎样产生的，对焊缝性能有何影响？如何消除？28.试分析说明气孔产生的机理。
29.氢气孔，一氧化碳气孔产生的原因有什么不同，如何控制？30.高速焊接与慢速焊接，对焊缝形状与凝固结构形态有何不同影响？（提示：联系温度场特性与成分过冷现象）。
31.焊缝中有几种形式的偏析。
为减少硫偏析，应如何控制焊缝中的C，M n，S？32.在母材杂质（如S，P）或碳量偏高时，如何保证焊缝金属的韧性。
（提示：从减少熔合比着眼）。
33.在接头尺寸形状一定时，且焊接材料已选定，为保证焊缝的韧性，应如何控制线能量？34.能否允许采用低碳钢或低合金钢焊条（如J507）来焊接碳钢和不锈钢的异种钢接头，为什么？35.低合金高强钢焊接时，为防止主生冷裂纹，采用和，奥氏体钢焊条有一定好处（详见第五章）。
由于坡口根部焊道最易主生冷裂纹，为节省贵重的奥氏体钢焊条，只在根部焊道焊接时用奥氏体钢焊条，以后各层焊道仍然采用低合金金刚焊条。
试分析，这种工艺措施是否可取，为什么？第四章焊接热影响区组织和性能1、焊接热循环对被焊金属近缝区的组织、性能有何影响？2、低合金钢焊接时，HAZ粗晶区奥氏体的均质化程度对冷却时相变有何影响？3、探讨低合金钢焊接HAZ受应力应变时对相变的影响4、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同？5、建立低合金钢HAZ最大硬度计算公式有可意义？6、何谓HAZ的热应变时脆性？在焊接工艺上如何防止？7.如何提高焊接HAZ的韧化？在焊接工艺上如何防止？8.何谓“组织遗传”？受哪些因素影响？如何改善？9.中碳调质钢焊接HAZ软化的机制？应如何改善和控制？10、从传热学的角度说明临界板厚δcr概念？某16M N钢焊件，采用手工电弧焊，线能量E=15KJ/cm，δcr=？11、在相同条件下焊接45钢和40C R钢，哪一种钢的近缝区淬硬倾向大？为什么？12、建立焊接条件下CCT图有何重要意义。
13、已知16M N钢SHCCT图（见图4-23）拟使过热区得到5%F、86%B、9%M、其硬度约为305HV、问此时t8/5就为多少？14、手工电弧焊接厚12MM的14M N M O N B B钢，焊接线能量E=2KJ/CM，预热温度为50℃,T 形接头：t8/5及t8/6；（1）求（2）估计在该焊接条件下过热区各种组织的百分比和硬度值，并判断冷裂纹敏感性如何？15、影响焊接HAZ最大硬度H MAX的因素是什么？怎样利用H MAX来判断HAZ的组织和性能？它有什么优缺点？16、中碳调质钢焊接HAZ转化的机制？它如何改善？17、焊接低碳调质钢（C<0.18%）和中碳调质钢，在选择焊接线能量时应遵循什么原则？18、某厂制造大型压力容器，钢材为14M N M O VN钢，壁厚36MM，采用手弧焊：（1）计算碳当量及HAZ最大硬度H max(t8/5=4s)（2）根据H max来判断是否应预热？（3）如何把H max降至350HV以下？19、为什么15MT i比16M n对过热敏感，也就是在线能量选择上，对于15MT i须限制更严，试从化学成分的特点进行解释。
（提示：考虑强化方式）20、均为热轧态的16M N与15M N V、在焊接线能量的选择上是否相同，为什么？21、35号钢焊接时，t8/5对过热区韧性的影响如何，请画出示意图，并作解释。
（提示：考虑晶粒度和硬度变化。
）22、35号钢焊接时是否需要预热，为什么？23、同一15M N VN钢，一批含碳量为上限（0.20%），一批含碳量为0.16%，两者的晶粒粗化倾向及硬化倾向是否不同，为什么？（提示：考虑沉淀相性质及碳当量）24、超低碳HSLA钢的HAZ是否容易于产生M-A组元，对焊接线能量的大小是否敏感？（答：线能量大小无影响。