第2章焊接化学冶金汇总

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第二章焊接化学冶金反应1

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（Zn=907℃）
（ CO2 在熔滴反应阶段的氧化程度大于熔池）
徐州工程学院教案纸
素在焊缝金属中的原始浓度（Co）与熔合化（θ）间的关系。 Co =θCb+(1-θ)Ce Cb—该元素在母材中的浓度 Ce—该元素在焊条中的浓度实际上，焊条中 Me 在焊接过程中是有损失的（飞溅），而母材中的 Me 几乎全部过渡到焊缝中，因此焊缝金属中 Me 的实际浓度 Cw =θCb+(1-θ)Cd Cd-熔敷金属中元素的实际浓度多层焊时：Cn=θCb+(Cd-Cb)θn Cn—第几层堆焊中 Me 的浓度（2）熔合比的取决因素：焊接方法、规范、接头形式及尺寸、坡口的型式、角度，母材的性质，焊村的种类，焊丝（条）的倾角。 2、熔滴过渡特性的影响（熔滴反应区）熔滴过渡特性主要取决于焊接规范。（1）Ih↑—熔滴过渡频率↑—反应时间↓—反应程度↓ （2）U 弧↑—熔滴的反应阶段时间↑—反应程度↑ 以上讨论可以看出，母材一定的条件，影响焊缝成份的因素：一是焊接材料，二是焊接工艺规程。四、焊接化学冶金系统的不平衡性焊接化学冶金系统是一个复杂的高温多相反应系统 1、焊接方法不同，组成系统的相不同 SAW、SMAW：三相：液态金属，熔渣、气相气体保护焊：二相：气相、液态金属电渣焊：二相：渣相、液态金属 2、焊接区的不等温条件导致化学冶金的不平衡
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过渡速度 v=2.5～10m/s （4）熔滴和熔渣发生强烈的混合 d=2-3mm 2、物化反应：（1）金属的蒸发，黄铜 cu-Zn 防止 Zn 蒸发和 Zn 中毒（2）气体的分解和溶解 (H2O)气、CO、CO2、H2、N2 （3）金属及其合金的氧化和还原 [Fe]+CO2→FeO+CO 气体对金属的氧化 (SiO2)+Fe→FeO+Si 液态熔滴对金属的氧化的氧化 MnO+Fe→FeO+Mn （4）焊缝金属的合金化（三）熔池反应区： 1、熔池反应区的物理条件（1）熔池的平均温度低 1600-1900℃ （2）比表面积小 3-130cm2/kg （3）熔池的持续时间长（反应时间长）SMAW:3-8S SAW:6-25S （4）温度分布不均匀熔池的头部：金属的熔化，气体的吸收-有利于吸热反应熔池的尾部：金属的凝固，气体的逸出-有利于放热反应 2、熔池反应区的化学条件（1）熔池中反应物的浓度与平衡浓度之比比熔滴区小-----反应速度慢。（2）药皮重要系数 kb 大时，与熔池作用的熔渣比熔滴多--反应充分。（3）熔池反应区的物质是不断更新的---更新可达到稳定，从而得到均匀的焊缝成份。总之，焊接化学冶金反应过程是分区进行的（连续进行的）。在熔滴阶段进行的反应多数在熔池反应阶段将继续进行，但也有停止甚至于改变方向的，其综合结果决定了焊缝的最终成份。 ※在焊材、母材一定的条件下，要得到高质量的焊缝，就必须从焊接工艺控制焊接化冶金反应。三、焊接工艺与化学冶金反应的关系改变焊接工艺条件（方法、规范）必然引起冶金条件的变化（反应物的数量、种类、温度、反应时间等），也就影响到冶金反应的过程。 1、熔合比的影响：对焊缝金属的成份有很大的影响（1）熔合比：在焊缝金属中局部熔化母材所占的比例假设合金元素 Me 在焊接过程中无损失时，某元

焊接冶金原理知识点总结

焊接冶金原理知识点总结一、焊接的概念和分类1. 焊接的概念焊接是利用热或压力，或两者的联合作用，在接头表面形成一层永久性连接的材料，使毗邻金属连接，在一定程度上具有熔融结合或压力结合作用，从而使接头处的材料成为一个整体的金属连接工艺。

2. 焊接的分类（1）按焊接方式分类：手工焊、气体保护焊、电弧焊、搅拌摩擦焊、激光焊等；（2）按焊接材料分类：金属焊接、非金属焊接、金属与非金属焊接等；（3）按焊接方法分类：熔化焊接和压力焊接；（4）按焊接环境分类：气氛焊、真空焊等。

二、熔化焊接的冶金原理1. 熔化焊接的工艺熔化焊接是利用焊条、焊丝或焊粉，在熔化的金属表面形成永久连接的工艺。

通常分为气焊、电弧焊、氩弧焊和激光焊等。

2. 熔化焊接的冶金原理（1）熔化焊接中金属熔池的形成：熔化焊接时，焊接热能使金属焊件熔化，产生熔池；（2）熔化焊接中金属熔池的流动：在熔池形成后，金属熔池受到表面张力的影响，会形成流动；（3）熔化焊接中金属熔池的凝固：熔化焊接过程中，金属熔池冷却，从而形成焊缝。

三、压力焊接的冶金原理1. 压力焊接的工艺压力焊接是在金属材料表面施加压力，使得其表面产生剪切位移，从而实现永久连接的工艺。

2. 压力焊接的冶金原理（1）压力焊接中金属材料的塑性变形：在压力作用下，金属材料表面发生塑性变形；（2）压力焊接中金属材料的分子力作用：在压力作用下，金属材料表面分子间产生相互吸引，并使得金属材料形成永久连接；（3）压力焊接中金属材料的冷却：压力焊接过程中，金属材料冷却，并形成焊缝。

四、焊接质量控制1. 焊接质量的检测方法（1）焊缝外观检查：检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷；（2）X射线检测：用X射线透射技术检查焊接接头内部是否有气孔、夹渣、非金属夹杂等；（3）超声波探伤：利用超声波穿透焊缝进行波阵面扫描，检测焊缝内部是否有夹杂、裂纹等；（4）磁粉探伤：在焊缝表面施加可磁化的粉末，然后利用磁粉检测设备检测焊缝是否有裂纹等。

焊接(第2章)

真空
真空电子束焊接
自保护
用含有脱氧、脱氧剂的“自保护 ‘焊丝进行焊接
注意：要获得与母材性能相同的焊缝金属，不要求二者的化学成分完全一样。
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第2章焊接化学冶金过程
3）机械保护作用
•焊条药皮、药芯焊丝一般由造气剂、造渣剂、铁合金等组成。这些物质熔化后形成熔渣覆盖在液体金属表面，将金属与空气隔离，防止金属中有益元素的烧损和有害元素的侵入。
4）飞溅率Ψ
aH = mH /It
Ψ = (m- mH )/m = 1- aH /ap
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第2章焊接化学冶金过程
3 焊条金属的过渡特性
1）熔滴过渡参数
•焊条金属熔化后，只有一小部分（<10％）的蒸发损失，而90％的是以滴状过渡到熔池中。
• 熔滴过渡的速度和熔滴的尺寸影响焊接过程的稳定性、飞溅程度、焊缝的成形好坏。
因此，焊接的金属与气体的作用可归结为氢、氮、氧的作用。
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第2章焊接化学冶金过程
二氢对熔池金属的作用 1.氢在金属中的熔解
2.氢的扩散 3.氢对焊接质量的影 ( 1）氢脆性：
（2）白点：
（3）气孔：（4）冷裂纹：
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第2章焊接化学冶金过程
4 控制氢的措施（1）限制焊接材料中氢的来源：焊接材料中的有机物和各形式的水分是焊缝中氢的主要来源。（2）清除焊件和焊丝表面的杂质：（3）冶金处理：（4）控制焊接参数：（5）焊后脱氢处理：
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第2章焊接化学冶金过程
三熔渣的碱度 1 定义
碱度是表征熔渣碱性强弱的一个量。 2 氧化物分类
•酸性氧化物：
SiO2，TiO2，P2O5，V2O5(由强至弱)

焊接化学冶金知识概述

焊接化学冶金知识概述1. 焊接的定义焊接是一种通过加热和熔化填充材料来连接金属或非金属的工艺。

焊接常用于工业制造、建筑结构、航空航天和汽车等领域。

2. 焊接的基本原理焊接的基本原理是利用热能将工件加热到熔点或熔化状态，然后通过填充材料或者使工件之间发生扩散、合金化等方式实现连接。

3. 焊接的分类3.1 按焊接方式分类•熔化焊：包括气体焊、电弧焊、激光焊等。

•压力焊：如冷压焊和高频电磁铁焊等。

•固态焊接：如超声波焊接、摩擦焊接等。

3.2 按焊接材料分类•金属焊接：主要包括钢铁焊接、铝及其合金焊接等。

•非金属焊接：如塑料焊接、陶瓷焊接等。

4. 焊接过程中的化学反应焊接过程中常涉及几种重要的化学反应，包括氧化反应、还原反应和合金化反应。

4.1 氧化反应在焊接过程中，工件与氧气接触会导致氧化反应的发生。

氧化反应会产生氧化物，降低焊接接头的质量和强度。

因此，焊接过程中需要采取控制氧气的措施，如铜嘴焊接时采用保护气体。

4.2 还原反应焊接过程中，一些还原剂可以用来减少氧化反应，并将金属离子还原为金属形态。

常用的还原剂包括草酸、亚硫酸盐等。

这些还原剂可以在焊接过程中加入填充材料或采用保护气体形式。

4.3 合金化反应合金化反应是指在焊接过程中，工件之间发生化学反应，形成新的金属合金。

这种合金化反应可以增强焊接接头的强度和耐腐蚀性能。

5. 焊接中的冶金知识焊接冶金是焊接中重要的一部分，它涉及到金属的物理性质、热力学和组织变化等方面。

5.1 金属物理性质焊接过程中，金属的物理性质如导热性、熔点、膨胀系数等都会对焊接产生影响。

了解金属的物理性质有助于选择适合的焊接方法和工艺参数。

5.2 金属热力学热力学是研究能量转化和系统平衡的科学。

在焊接过程中，热力学的知识可以用来预测金属的相变行为、溶解度等。

这对于选择合适的焊接材料和研究焊接接头的稳定性非常重要。

5.3 组织变化焊接过程中，金属的组织会发生变化，这对焊接接头的性能有巨大影响。

第二章焊接化学冶金

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不同点： 1）原材料不同
普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。
2）目的不同
普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能
5
一、焊条熔化及熔池的形成
（一）焊条的加热及熔化 1、焊条的加热
电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。
（一）氢在金属中的溶解 1、来源：焊条药皮、焊剂、焊丝药芯中水分，药皮中有机物、
焊件表面杂质（锈、油），空气中水分
根据氢与金属作用的特点，可把金属分为
第一类能形成稳定氢化物金属： Zr、Ti、V、Ta、Nb 放热反应，低温下吸氢量较高温大第二类不形成稳定氢化物的金属：Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo 吸热反应
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2）熔滴反应区
指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到熔池之前特点:
１) 温度高：熔滴平均温度 1800~2400℃；熔滴活性斑点温度：2800℃；
熔滴金属过热度大 300—900℃
２) 与气体、熔渣的接触面积大３) 时间短速度快：0.01~1.0s ４) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌、混合。
主要的物化反应：
6
2、焊条金属的熔化速度
焊条金属的平均熔化速度:
单位时间内熔化的焊芯质量或长度
gM=G/t =αpI
αp为焊条熔化系数
焊条金属的平均熔敷速度：
单位时间内熔化的进入熔池的焊芯质量或长度
gD=GD/t=αHI 损失系数
αH为焊条熔敷系数
(G GD ) / G ( g M g D ) / g D 1 aH / a p
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焊接冶金学基本原理要点归纳总计

焊接冶金学基本原理绪论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。

表示方法：等温线或者等温面。

特点：焊接时焊件上各点的温度在每一瞬时都在有规律的变化。

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；<热导率，比热容容积比热容，热扩散率，热焓，表面散热系数>;（4）焊件的板厚和形状。

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。

9）焊接热传递的三种形式：传导、对流和辐射。

由热源传热给焊件的热量以辐射和对流为主，而母材和焊丝获得热能后热的传播以传导为主。

10）焊接线能量：热源功率q与焊接速度v的比值。

热输入：在单位时间内，在单位长度上输入的热能。

第一章焊接化学冶金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。

(真正反应焊接质量的指标)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。

焊接冶金知识点总结-精简版

焊接冶金知识点总结-精简版第一篇：焊接冶金知识点总结 - 精简版8.综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金中所起的作用？造渣。

药皮中的CaF2高温可分解出氟，或者与水玻璃等化合物形成NaF、KF，再与含氢物质形成不溶于金属的HF。

这样就使焊缝中的含氢量极低。

所获得焊缝金属的塑性、韧性好，具有良好的抗裂性，使用于焊接搁置那个重要的焊接结构和大多数的合金钢。

在碱性渣中加入CaF2，能促使CaO的熔化，固可降低非均相碱性渣的粘度。

CaF2还能降低酸--性渣的粘度。

因为CaF2在渣中产生F，而F能破坏Si-O键减小其尺寸。

10.产生层状偏析的原因:熔池金属结晶时，在结晶前沿的液体金属中，溶质的浓度较高，同时也富集了一些杂质。

当冷却速度较慢时，这一层浓度较高的溶质和杂质可以通过扩散而减轻偏析的程度。

但冷却速度很快时，还没来得及“均匀化”就已凝固，造成了溶质和杂质较多的结晶层。

由于结晶过程放出结晶潜热和熔滴过渡时热能输入周期性变化，致使凝固界面的液体金属成分也发生周期性的变化。

所以，产生层状偏析的原因是由于热的周期性作用而引起的。

12.有他们充分溶解在奥氏体的内部，才会增加奥氏体的稳定性。

很显然在热处理的条件下，可以有充分的时间溶解。

而在焊接条件下，由于加热速度快，高位停留时间短，所以不能充分溶解，因此降低了脆硬倾向，至于不含碳化和元素的钢，一方面不存在碳化合物溶解过程，另一方面，在焊接条件下，由于焊缝区组织粗化，固脆硬倾向比热处理条件下要大。

一般来讲，晶粒越粗，则淬硬性转变温度越高，也就是淬硬性增加。

13.b进行消除应力的处理之前焊接区存在较大的残余应力并有不同程度的应力集中；c产生热裂纹存在一个最敏感的温度区间；d含有一定沉淀强化元素的金属材料才具有产生再热裂纹的敏感性。

16.S.P对焊接质量的影响，如何控制？S：硫的危害：在熔池凝固时它容易发生偏析，在低熔点共晶的形式呈片状或链状分布于晶（1）限制焊接材料中的含硫量（2）用冶金方法脱硫P磷的危害：在熔池快速凝固时，磷易发生偏析。

焊接原理电子教案第二章焊接化学冶金PPT课件

溶解方式：
①分子形式溶入; ②原子形式溶入; ③ NO 形式溶入.
N2 2[N]
由质量作用定律得出氮的平衡溶解度：
SN KN2 pN2
K
N
—氮溶解反应的平衡常数
2
p N 2 —气相中氮分子的分压
17
氮在液态铁中的溶解度与温度的关系：
50
H2
40
N2
30
L
20
γ 10 α
δ
0
600 1000 1400 1800
熔滴反应时间即熔滴的存在时间. 随焊接电流增大而变短，随电弧电压的升高而延长.
(3)
熔渣有效作用系数
G熔化渣与作用
G熔池
手弧焊: kb
埋弧焊:
kf
G 熔渣 G 熔池
IG 熔池 G 熔渣 kf
UG 熔池 G 熔渣 kf
4. 冶金过程具有不平衡性，但存在平衡趋势
温度、时间、相界面等.
第二节气相对金属的作用
14
1 Po2 V n 0 n n 0 n
kP
Po 2
4 RT
n2
n0 n
V n02 n 2 4 RT n 2 ( n 0 n )
11 [ 1]
4P a2
即： a
KP K P 4P
将 kP= f(T)、P= 1 atm = 101 kp 等关系代入上式，即可算出上述图2-2所示的 a-T关系图.
一、焊接区内的气体
1. 气体的来源
（1）焊接材料（2）铁锈、油污、氧化皮（3）坡口表面氧化物（4）挥发物和蒸汽
2.气体的产生
（1）有机物的分解和燃烧（2）碳酸盐和高价氧化物的分解
碳酸钙：开始分解 T=545℃，剧烈分解T=910℃；碳酸镁：开始分解 T=325℃，剧烈分解T=650℃。

第2章-焊接化学冶金1

(2)反应不同步熔池的温度分布极不均匀，其前部温度比后部高。
(3)具有一定的搅动作用在气流、等离子流以及由于熔池温度分布不匀造成的液态金属密度差异和表面张力差异等因素的综合作用下，熔池中的液态金属会发生有规律的对流和搅动，有助于加快反应速度，也为气体和非金属夹杂物的外逸创造了条件。
13
2.1.2 焊接化学冶金的反应区
3.熔池反应区 (1)反应速度低与熔滴相比，熔池平均温度较低，约为1600～1900℃；熔池比表面积较小，约为300～1300cm2/kg；熔池存在时间稍长，但也不超过几十秒，如焊条电弧焊时为3～8s，埋弧焊时为6 ～25s。
•20921-2a
2.1.2 焊接化学冶金的反应区
Mo 4804
第2章焊接化学冶金
主要内容
第一节焊接化学冶金过程特点第二节气相与金属的作用第三节熔渣与金属的作用第四节合金过渡
焊接化学冶金过程特点
焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。
要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。
普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比
•20921-2a
• 反应的不平衡性
• 复杂的高温多相系统
–液态金属 –熔渣 –电弧气氛
• 焊接区内不等温条件→整个系统不可能平衡 • 系统的个别反应：短暂的平衡.
§ 2-2 气相与金属的作用
一、焊接区内的气体
（一）气体的来源和产生
气体的来源
➢ 焊接材料、保护气体 ➢ 焊材表面和母材坡口附近的吸附水、油、锈及氧化铁皮等 ➢ 物质的蒸发
➢ 100 ℃：吸附水蒸发 ➢ 400-600 ℃：焊条药皮中的组分如白泥和云母中的结晶水被排除

焊接化学冶金详细介绍

焊接冶金
焊接化学冶金
焊接化学冶金的特殊性
焊接区金属的保护，焊接化学冶金的反应区，焊接化学冶金系统的不平衡性。
焊接区内气体与金属的作用
焊接区内的气体，气体与金属的作用。
焊接熔渣对金属的作用
焊接熔渣及其性质，焊接熔渣对金属的氧化，焊缝金属的脱氧。
焊缝金属的净化与合金化
氮对焊接质量的影响及控制，氢对焊接质量的影响及控制，氧对焊接质量的影响及控制，硫的危害及控制，磷的危害及控制，焊缝金属的合金化。
自保护方法无法避免空气的有害影响，保护效果欠佳，生产上也很少采用，焊缝中氮的质量分数高达 0.12%。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连
分区域续进行的。
连续进行各区的反应条件也存在差异，从而影响到
各区反应的方向和限度。
不填丝的钨极气体熔池反应区保护焊和电子束焊
特点故冶金反应最激烈，不但反应速度快，而且反应
最完全，对焊缝成分和性能影响最大。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
2. 熔滴反应区
概念
是指从焊条端部熔滴形成、长大到过渡至熔池的整个区域。
反应
气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合金成分的氧化和还原、以及焊缝金属的合金化等。
反应温度高，反应时间短，相的接触面积大，并有强烈的混合作用，反应物含量偏离平衡甚远。
CaCO3、MgCO3等碳酸盐和 Fe2O3、MnO2等高价氧化物发生分解，形成CO2和O2等气体。
铁合金的氧化
水分蒸发和某些物质分解所形成的H2O、CO2和O2 等氧化性气体，对被焊金属和药皮中的铁合金 (如

焊接冶金基础

氢在焊接冶金中的行为及其控制
氢对金属的影响
氢脆气孔裂纹
控制氢的措施
限制焊接材料及母材中的含氢量冶金处理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过程中，生成比较稳定的、不溶于液态金属的氢化物，如HF。焊后脱氢处理：消氢处理。
（焊缝中氮、硫及磷同样需要控制）
2.1.4焊缝金属的合金化
一、合金化方式
141 136 131 135
139 3 28,5 0,107 0,16 1,29 0,015 0,006 155 157 150
140 140 159 147
2.1.4焊缝金属的合金化
二、合金元素的过渡系数
过渡系数：某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含量之比。影响因素
合金元素的物理化学性质合金元素的含量合金剂的粒度药皮、药芯或焊剂的氧化势（放氧量）
– 减少和防止空气（氧、氮）进入焊接区，避免合金元素烧损，降低焊缝的性能。
保护方法
–真空：电子束焊 –气体：TIG焊, CO2, MIG –熔渣：埋弧焊 –气-渣：手工焊、自保护药芯焊
焊接材料熔敷金属成分性能变化
低碳钢焊材熔敷金属成分及性能变化
2.1.1焊接化学冶金的特殊性 2、焊接冶金反应区及其反应条件（1）药皮反应区
2.1.4焊缝金属的合金化
四、焊缝金属化学成分的控制
焊缝金属化学成分的控制
改变熔合比熔渣有效作用系数
焊缝金属成分的预测
数学模型计算机
2.2 焊接熔池的凝固及焊缝相变组织 2.2.1焊接熔池凝固过程的特点
焊接熔池凝固过程与铸造凝固过程的差别
焊接熔池体积小，冷却速度高；
平均100 ℃ /s，约为铸造的104。

焊接冶金学总结

5.焊接过程中对金属的保护
i.保护的原因
a)焊缝金属中的氧(7~35倍)和氮(20~45倍)的含量显著增加；
b)强度变化不大(N的强化作用)；
c)锰，碳等有益合金元素含量减少；
d)焊缝金属的塑性和韧性急剧下降；
e)电弧不稳定，熔渣飞溅，气孔多，成型差。
ii.保护方式和效果
a)埋弧焊通过焊剂熔化后的熔渣隔离空气保护金属，其保护效果取决于焊剂的粒度和结构；
用于熔化焊条的功率qe为
其中U为电弧电压，I为焊接电流，为焊条加热有效系数。
iii.(化学反应热)
2.焊条金属熔化
i.焊条金属平均熔化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度。
ii.平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的金属质量。
iii.损失系数：由于飞溅，氧化和蒸发损失的那部分金属质量与熔化的焊芯质量之比。
i.药皮反应区：在固态药皮中进行，温度范围为100度到药皮的熔点。
a)吸附水的蒸发：100度以上；
b)分解反应：有机物，碳酸盐，高价氧化物分解产生大量气体
பைடு நூலகம்A.对熔化金属有机械保护作用；
B.对被焊金属和药皮中的铁合金有很大的氧化作用。
c)氧化反应：温度高于600度时发生铁合金的明显氧化，使气相的氧化性大大下降，即“先期脱氧”。
iii.熔池反应区：从熔滴和熔渣落入熔池，直到金属凝固属于熔池反应区。
反应特点：
a)比起熔滴反应区，平均温度较低，比表面积较小，反应时间更长；
b)熔池会发生有规律的搅拌作用，有利于加快反应速度，有利于气体和非金属夹杂物的逸出；
c)熔池头部(金属熔化和气体的吸收)和尾部(金属凝固和气体的外逸)温度不均，反应方向不同；
c)熔渣的粘度：

焊接冶金学基本原理-第2章焊接化学冶金

西安工业大学材化学院
焊接冶金学--基本原理
c）熔滴温度
第2章焊接化学冶金 The Principle of Welding
《焊接成形原理》
实测手工电弧焊碳钢焊条: 熔滴平均温度： 1800-2400℃ 熔渣平均温度： <1600℃ 熔池平均温度： 1770±100℃ 电流越大温度越高，焊丝直径越细温度越高。
焊接冶金学--基本原理
第2章焊接化学冶金 The Principle of Welding
《焊接成形原理》
第2章焊接化学冶金
内容：
2.1焊接化学冶金过程特点 2.2气相对金属的作用 2.3熔渣及其对金属的作用 2.4焊缝金属的净化及合金过渡
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《焊接成形原理》
熔池：熔焊时，母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液体金属。
就像钢锭冶炼一样，不过体积小。
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焊接冶金学--基本原理
第2章焊接化学冶金 The Principle of Welding
《焊接成形原理》
b) 熔滴的比表面积和与周围介质相互作用时间熔滴的比表面积S：熔滴的表面积与其质量之比，称为～。
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焊接冶金学--基本原理

第2章焊接化学冶金

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（2）CO2对金属的氧化 CO2 + = CO + 1/2 O2 CO2 + = CO + O ［Fe］ + 1/2 O2 = FeO + 26.97kJ/mol ［Fe］ + O = FeO + 515.76kJ/mol ［Mn］ + O = Mn O + Q （3）水对对金属的氧化［Fe］ + H2O = FeO + H2 (4)混合气体对金属的作用除惰性气体外，其他混合气体都含氧，都有氧化性。在焊接过程中，熔滴阶段反应最强烈，熔滴阶段的反应时间（熔滴存在的时间）随着电弧电压的增加而变长。为减少金属的氧化，尽量使用短弧焊。 2.3焊接熔渣金属的相互作用；熔渣是指焊接过程中焊条药皮或焊剂熔化后，在熔池中参与化学反应而形成覆盖于熔池表面的熔融状非金属物质。它是焊接冶金反应的主要参与物质之一，起着十分重要的作用。熔渣在焊接区形成独立的相。 2.3.1焊接熔渣及性质 1、熔渣的作用能够、成分和分类（ 1）容渣在焊接过程中的作用 1）机械保护作用焊接时形成的熔渣在熔池的表面上，使液态金属与空气隔离，阻止空气中的氧与氮进入，防止处于高温的熔池金属受到空气的有害作用。
（2）氮在金属中的溶解 P52图2-7氢、氮在铁中的溶解度与温度的关系。（3）氢在金属中的溶解氢的来源（1）氢的溶解度及影响因素 1）氢在铁中的溶解度与温度的关系 P52图2-7氢在金属中的溶解度与温度的关系。
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2）合金元素对氢在铁中溶解度的影响提高氢在铁中溶解度的元素：Ti、Zr、Nb；降低氢在铁中溶解度的元素：Si、C、Al；（2）氢在焊缝中的扩散因为冷却快只有部分氢在熔池凝固时逸出，其余的氢以原子和正离子在焊缝中形成间隙固溶体，因原子半径很小，在焊缝金属中自由扩散，所以称之为“扩散氢”。小部分氢扩散到金属晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂边缘空隙处，结合为分子，不能自由扩散，称之为“残余氢”。氢对焊接接头性能和缺陷的形成影响很大，必须严加控制。影响熔敷金属含氢量的因素：焊后的放置时间；温度；焊接方法：P55表2-7 金属的组织。（5）氧在金属中的溶解氧在熔池液态是以氧化铁和原子氧的形态存在，熔池凝固后其溶解度很小，多以氧化铁和硅酸盐夹杂物的形态在金属中。当钢中合金元素增加焊缝中含氧量降低。 2、氧化气体对金属的作用（1）自由氧对金属的作用［Fe］ + 1/2 O2 = FeO + 26.97kJ/mol ［Fe］ + O = FeO + 515.76kJ/mol

焊接-冶金第二章

保护气体
保护气体的作用
保护气体在焊接过程中起到保护熔池、防止空气中的有害气体对焊接接头造成不良影响的作用。
常见保护气体
保护气体的选用
选用保护气体时，需要考虑焊接材料的种类、焊接工艺和工作环境等因素。
常见的保护气体有氩气、氦气、二氧化碳等。
焊接材料选择
焊接材料选择的原则
根据母材的化学成分、机械性能和工作环境等因素，选择合适的焊接材料，以保证焊接接头的质量和使用性能。
焊接设备应符合安全标准，定期进行检查和维护。
焊接环境影响
焊接过程中会产生烟尘、气体和辐射等污染物，对环境造成一定影响。
焊接烟尘中含有多种有害物质，如金属氧化物、氮氧化物等，对人体健康产生危害。
焊接气体中含有二氧化碳、一氧化碳等温室气体，对气候变化产生影响。
焊接废弃物处理
焊接废弃物应分类收集、储存和处理，避免对环境和人体健康造
焊接材料选择的方法
可以采用实验法、经验法或计算法等方法进行焊接材料的选择。
焊接材料的质量控制
为确保焊接质量，应对焊接材料进行质量控制，包括材料的采购、验收、保管和使用等环节的管理。
03 焊接工艺
焊接方法
熔化焊
通过熔化母材和填充材料形成接头，包括电弧焊、气焊和激光焊等。
压力焊
通过施加压力使母材连接在一起，如电阻焊和摩擦焊。
焊接环境控制
对焊接环境进行监测和控制，如温度、湿度、风速等，以确保焊接质
量的稳定。
焊工技能培训
对焊工进行技能培训和考核，确保其具备合格
的焊接技能。
05 焊接安全与环境影响
焊接安全
焊接操作人员应接受专业培训，掌握安全操作规程和防护技能。