武汉理工大学焊接冶金学知识要点

焊接冶金学知识要点

一、名词解释

1.焊接：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称为焊接

(Welding)。（P1）

2.焊接线能量：热源功率q与焊接速度v之比（P9）

3.焊接平均熔化系数：单位时间内通过单位电流时所熔化焊条（丝）金

属的重量。(电弧焊P43)

4.药皮重量系数：单位长度上药皮和焊芯的质量比。

5.熔合比：在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比(P27)

6.合金过渡：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。（P68）

7.偏析：在熔池进行结晶的过程中，由于冷却速度很快，已凝固的焊缝

金属中化学成分来不及扩散，合金元素的分布是不均匀的，出现所谓

偏析现象（P127）

8.过冷度：熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值/液态

金属温度与金属熔点之差。（百度/金属学P44）

9.扩散氢：与焊缝金属形成间隙固溶体，这一部分氢可以在焊缝金属的

晶格中自由扩散。（P40）

10.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要

的力。（P249）

二、问答题

1.焊接热循环特点：P175

答：1）加热的温度高2）加热的速度快3）高温停留时间短4）自然条件下连续冷却5）局部加热

2.药芯焊丝的特点：P114

答：1）焊接飞溅小由于药芯焊丝中加入了稳弧剂而使电弧稳定燃烧。熔滴为均匀地喷射状过渡。所以焊接飞剑很少，并且飞溅颗粒也

小。减少了清理焊缝的工时

2）焊缝成形美观药芯焊丝熔化时所产生的熔渣对于焊缝成形起着良好的作用

3）熔敷速度高于实心焊丝由于药芯焊丝的电流密度高，所以焊丝熔化速度快

4）可进行全位置焊接，并可以采用较大的焊接电流

3.焊条设计原则：P94

答：在技术上必须满足设计任务的要求，达到各项技术指标的规定，在制造工艺上必须切实可行，同时还要考虑到经济效益要好，焊条的卫生指标要先进，确保焊工的身体健康。

4.焊条设计依据：P96

1)被焊母材的化学成分与力学性能指标

2)焊件的工作条件，如工作温度、工作压力以及是否有耐磨性、耐腐

蚀性等特殊要求

3)施工现场的焊接设备情况以及施工的条件等

4)考虑电焊条制造的生产工艺条件。如采用手工制造，还是螺旋机压

涂、油压机压涂制造等不同的生产情况

5.脱氧剂选择原则：P61

1)脱氧剂在焊接温度下对氧的亲和力应比被焊金属对氧的亲和力大

2)脱氧的产物应不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属的密度

3)必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性能的影响

6.熔渣分子理论要点：P53

1）液态熔渣是由化合物的分子组成的其中包括氧化物的分子、复合物的分子以及氟化物、硫化物的分子等

2）氧化物及其复合物处于平衡状态

3）只有自由氧化物才能参与和金属的反应

7.熔渣离子理论要点：P54

1）液态熔渣是由阴阳离子组成的电中性溶液

2）离子的分布和相互作用取决于它的综合矩离子综合矩可表示为：综合矩=z/r

3）熔渣与金属的作用过程是原子与离子交换电荷的过程

8.焊条工艺性能:（P84-P88）

答：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、药皮发红的程度以及焊条发尘量等。

9.熔渣物理特性:熔渣碱度、粘度、表面张力、熔点(P55-P58)。

10.联生结晶:（P118）

答：熔合区附近加热到半熔化状态基本金属的晶粒表面，非自发晶核就依附在这个表面上，并以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成所谓

的交互结晶叫联生结晶。

三、分析题

1.手工电弧焊分哪几个反应区，各反应区特点和反应条件是什么？

（P25-P26）

答：a) 药皮反应区：反应区的温度范围从100度至药皮的反应熔点，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。

b) 熔滴反应区：熔滴形成、长大到过渡至熔池中都属于该区。特点

有：熔滴的温度高，熔滴与气体和熔渣的接触面积大，各相之间的反应

时间段，熔滴与熔渣发生强烈的混合。主要物化反应有：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。

c) 熔池反应区：反应速度比熔滴阶段小，在整个反应过程中的贡献

也较小。

2.分析铁锈对酸性和碱性焊条的影响，哪种焊条影响更大（P89-P94）

答：酸性焊条对铁锈、油污等灵敏性小，且不易发生气孔。而碱性焊条对铁锈、油污的灵敏度较大，会产生很多气体。碱性焊条影响大。

3.分析酸碱性焊条的冶金性能和工艺性能有什么区别（P92-94）

答：a) 酸性焊条：焊接工艺性能好，焊缝金属塑性韧性差，主要用于焊

接低碳钢和强度级别低的低合金钢；

b) 碱性焊条：焊接工艺性能差，焊缝金属塑性韧性高，焊缝金属含

氢量极低，适合焊接重要的焊接结构和大多数低合金钢。

4.分析焊接过程中气体的来源以及对焊缝质量的影响 (P29，P33-P51))

答：气体的来源：主要来源于焊接材料，热源周围的空气也是一种难以避免的来源，还有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，还有高温蒸发所产生的气体等。

氢对焊接质量影响：1）氢脆2）冷裂纹3）白点

氮对焊接质量的影响：1）形成气孔，当焊缝金属结晶速度大于他的速出速度时，氮气在焊缝结晶之前来不及逸出，就留在焊缝金属中形成气孔；2）降低焊缝金属的力学性能，氮可以提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度，但是会降低塑性和韧性； 3）时效脆化焊缝金属中过饱和的氮其实是处于不稳定状态。在经过一段时间后，过饱和的氮会以针状的Fe4N的形式析出，从而导致焊缝金属脆化。

氧对焊接质量的影响：

1）随着氧含量的增加，其强度、塑性及韧性指标都要下降，冲击韧性下降尤为明显。氧还引起热脆性、冷脆性及实效硬化；

2）导致气孔的产生。溶解在熔池中的氧与熔池金属中的碳反应，生产CO气体，而CO气体与熔池金属是不相容的，如在熔池结晶时CO 气泡来不及逸出，则在焊缝中形成CO气孔；

3）合金元素的烧损，在焊接高温作用下，氧使焊缝金属中有益合金元素烧损，焊缝性能达不到母材的水平。

5.分析气孔产生的机理及形状特征(P144-P145)

答：气孔产生的机理：产生气孔的过程是由三个相互联系而又彼此不同的阶段所组成：

1) 气泡的生核，应具备两个条件：1液态金属中有过饱和的气体；

2生核要有能消耗。

2) 气泡长大，气泡核形成以后就要继续长大。

3) 气泡上浮，气泡核形成之后，在熔池金属经过一个短暂的长大过

程，便从液态金属中向外逸出。

气孔的特征：有环形、椭圆形、旋涡状和毛虫状。

6.分析气孔产生的影响因素及其防治措施 (P145-P147)

答：影响因素：

1、冶金因素的影响：（1）熔渣氧化性的影响。（2）焊条药皮和焊

剂的影响，（3）铁锈及水分对产生气孔的影响；