焊接冶金学基本原理
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。
《焊接冶金学——基本原理》教学课件 第四章
4.1.2 熔池结晶的一般规律
试验研究证明,θ角的大小(图4-2)取决于新相晶核与现成表面之间的表
面张力。如果新相晶核与液相中原有现成表面固体粒子的晶体结构越相似,
也就是点阵类型与晶格常数相似,则两者之间的表面张力越小,θ角也越小,那
么形成非自发晶核的能量也越小。 在焊接条件下,熔池中存在两种现成表面:一种是合金元素或杂质的悬浮
熔池金属的结晶与一般金属的结晶基本一样,同样也是形核和晶核长大的过程。 由于熔池凝固的特点,使得熔池结晶过程有着自身的规律。
1.熔池中晶核的形成 由金属学理论可知,生成晶核的热力学条件是过冷度而造成的自由能降低,进行 结晶过程的动力学条件是自由能降低的程度。这两个条件在焊接过程中都是具备 的。 根据结晶理论,晶核有两种:自发晶核和非自发晶核。但在液相中无论形成自发 晶核或非自发晶核都需要消耗一定的能量。在液相中形成自发晶核所需的能量EK 为
式中 σ——新相与液相间的表面张力系数; ΔFv——单位体积内液-固两相自由能之差。
研究表明,在焊接熔池结晶中,非自发晶核起了主要作用。在液相金属中有非自 发晶核存在时,可以降低形成临界晶核所需的能量,使结晶易于进行。
在液相中形成非自发晶核所需的能量E'K为
4.1.2 熔池结晶的一般规律
式中 θ——非自发晶核的浸润角(见图4-2)。 由式(4-3)可见,当θ=0°时,EK=0,说明液相中有大量的悬浮质点和某些现成表面。 当θ=180°时,E'K=EK,说明液相中只存在自发晶核,不存在非自发晶核的现成表面。 由此可见,当θ=0°~180°时,E'K/EK=0~1,这就是说在液相中有现成表面存在时,将会 降低形成临界晶核所需的能量。
工业上用的金属大多是合金,即使是纯金属,也不是理论上的那么纯。合 金的结晶温度与成分有关,先结晶与后结晶的固液相成分也不相同,造成固-液 界面一定区域的成分起伏。因此合金凝固时,除了由于实际温度造成的过冷 之外(温度过冷),还存在由于固-液界面处成分起伏而造成的成分过冷。所以 合金结晶时不必需要很大的过冷就可出现树枝状晶,而且随着不同的过冷度, 晶体成长会出现不同的结晶形态。
焊接冶金学(基本原理)习题
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。
《焊接冶金学——基本原理》教学课件 第七章
附近;第二类是与液态薄膜无关的热裂纹,对应图7-2中的Ⅱ区,位于奥氏体
再结晶温度TR附近。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(1)结晶裂纹 产生在焊缝中,是在结晶过程中形成的。结晶裂纹主要 产生在单相奥氏体钢、镍基合金、铝合金,以及含杂质较多的碳钢和低合 金钢中。
(2)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。图7-4所示为因科镍合金大刚度拘束试 板根部产生的高温液化裂纹
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
(3)多边化裂纹 产生在焊缝或热影响区,是当温度降到固相线稍下的 高温区形成的。它是由于在较高的温度和一定的应力条件下,晶格缺陷(位 错和空位)迁移和聚集,形成二次边界,即所谓“多边化边界”。
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2 形成焊接热裂纹的“脆 性温度区间”示意图
7.2 焊接热裂纹
1. 焊接热裂纹的一般条件
图7-2所示为温度对延性影响的示意图,可见存在延性最低的温度区间, 这个温度区间即为易于促使产生焊接热裂纹的所谓“脆性温度区间”。由 图7-2可见,有两个延性较低的温度区间,与此相对应,可以见到两类焊接热
焊接冶金学基本原理
目录
7.1 焊接裂纹的危害及分类 7.2 焊接热裂纹 7.3 焊接冷裂纹 7.4 再热裂纹
目录
7.5 层状撕裂 7.6 应力腐蚀裂纹 7.7 焊接裂纹诊断的一般方法
引言
焊接裂纹是在焊接应力及其他致脆因素的共同作用下,材料的原子结合 遭到破坏,形成新界面而产生的缝隙。焊接裂纹具有尖锐的缺口和长宽比 大的特征。近年来随着机械、能源、交通、石油化工等工业部门的发展, 各种焊接结构也日趋大型化、高参数化,有的焊接结构还需要在高温、深 冷以及强腐蚀介质等恶劣环境下工作。各种低合金高强度钢,以及低温、 耐热、耐蚀、抗氢等专用钢得到广泛应用。焊接裂纹正是这些焊接结构生 产中经常遇到的一种危害最严重的焊接缺欠,常发生于焊缝和热影响区。 焊接裂纹直接影响焊接部件及焊接结构的质量与安全性,甚至能造成灾难 性事故。因此,控制焊接裂纹就成了焊接技术中急需解决的首要课题。
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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——基本原理》教学课件 第二章
熔渣
埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接
气体
熔渣和气体 真空 自保护
气焊、在惰性气体和其他保护气体(如CO2、混合气体)中焊接
具有造气成分的焊条和药芯焊丝焊接 真空电子束焊接 用含有脱氧、脱氮剂的所谓自保护焊丝焊接
表2-2 熔焊方法的保护方式
2.1.1 焊接过程中对金属的保护
各种保护方式的保护效果是不同的。例如,埋弧焊是利用焊剂及其熔化 以后形成的熔渣隔离空气保护金属的,焊剂的保护效果取决于焊剂的粒度 和结构。多孔性的浮石状焊剂比玻璃状的焊剂具有更大的表面积,吸附的 空气更多,因此保护效果较差。试验表明,焊剂的粒度越大,其松装密度(单位 体积内焊剂的质量)越小,透气性越大,焊缝金属中含氮量越高,说明保护效果 越差(见表2-3)。但是不应当认为焊剂的松装密度越大越好。因为当熔池 中有大量气体析出时,如果松装密度过大,则透气性过小,将阻碍气体外逸,促 使焊缝中形成气孔,使焊缝表面出现压坑等缺欠,所以焊剂应当有适当的透 气性。埋弧焊时焊缝的含氮量一般为0.002%~0.007%(质量分数),比焊条 电弧焊的保护效果好。
180
20~40
伸长率(%)
25~30
5~10 冲击吸收能量/J 117.6 3.92~19.6
表2-1 低碳钢无保护焊时焊缝的性能 2.保护的方式和效果
事实上,大多数熔焊方法都是基于加强保护的思路发展和完善起来的。迄 今为止,已找到许多保护材料(如焊条药皮、焊剂、药芯焊丝中的药芯、保护 气体等)和保护手段(见表2-2)。
550 800 1000 1200
3800 3000 2500 2000
0.0094 0.0043 0.0022 0.0022
表2-3 中锰高硅低氟焊剂(HJ331)的松装密度与焊缝含氮量的关系
焊接冶金学基本原理
焊接冶金学基本原理1.第一章1、氮对焊接质量的影响?(1).有害杂质(2).促使产生气孔(3).促使焊缝金属时效脆化。
影响焊缝含氮量的因素及控制措施? 1）、机械保护2)、焊接工艺参数（采用短弧焊;增加焊接电流; 直流正接高于交流，高于直流反接（焊缝含N量）; 增加焊丝直径;N%，多层焊>单层焊;N%，小直径焊条>大直径焊条3)合金元素( 增加含碳量可降低焊缝含氮量;Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大亲和力2.、氢对焊接质量的影响?1）.氢气孔2)、白点3)、氢脆4)、组织变化和显微斑点5)、产生冷裂纹控制氢的措施?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3)、冶金处理4)、调整焊接规范5)、焊后脱氢处理3、氧对焊接质量的影响?1）、机械性能下降；化学性能变差2）、产生CO气孔,合金元素烧损3）、工艺性能变差应采取什么措施减小焊缝含氧量?1)纯化焊接材料2)控制焊接工艺参数3)脱氧4.CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝，为什么？答：采用高锰高硅焊丝，原因:(1)Mn,Si被烧损;(2)Mn，Si联合脱氧。
5.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？答：L=(FeO)/[FeO] T↑L↓，焊接温度下L>1同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多。
然而碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条低碱性焊条药皮的氧化势小的缘故6为什么焊接高铝钢时，即使焊条中不含SiO2，只是由于水玻璃作粘结剂焊缝还会严重增硅？1)焊接电弧的弧定性(稳弧性) 2)表面成型3)在各种位置焊接适应性4)脱渣性5)飞溅6)焊条的熔化速度7)药皮发红问题8)焊条发尘量2,低氢型焊条为什么对铁锈、油污、水份很敏感？同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多碱性渣含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO 活度大，易向金属中扩散，使焊缝增氧➢第三章1.试述氢气孔和CO气孔的形成原因，特征以及防止措施：答: 氢气孔形成原因:高温时氢在熔池和熔滴金属中的溶解度急剧下降，特别是液态转为固态时，氢的溶解度发生突变，可从32ml/100g下降至10ml/100g。
焊接冶金[x
焊接冶金学（基本原理）李慕勤佳木斯大学材料工程学院二000年3月15日结论一、 焊接过程的物理本质1、焊接定义被焊工件的材质通过加热或加压或二者并用，用或不用添充材料，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。
定义掌握三个要点：一是材料，可以是金属、非金属；可以是同种材料、异种材料。
二是达到原子间的结合。
三是永久性。
2、金属连接的障碍1）金属表面只有个别微观点接触；2）材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污物、锈等。
3、解决的方法1）加热加热到熔化状态——熔化焊2）加压（加热或不加热）——压力焊4、分类1）冶金角度分：液相焊接：指熔化焊，利用热源加热侍焊部位，使之发生熔化，利用液相的相溶，达到原子间的结合。
它包括电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。
固相焊接：指压力焊，是焊接时必须使用压力，使待焊部位的表面在固态下达到紧密接触，并使待焊表面的温度升高（一般低于材料的熔点），通过调解温度、压力和时间，造成接头处材料进行扩散，实现原子间的结合。
它包括电阻焊、磨擦焊、超声波焊等。
固-液相焊接：待焊表面并不直接接触，通过两者毛细间隙中的中间液相联系。
在待焊的同质或异质材质固态母材与中间液相之间存在两个固-液界面，由于固液相间能充分进行扩散，可实现原子间的结合。
2）从焊接方法上分：一是熔化焊：a、电弧焊：手工电弧焊、埋弧焊、气电焊。
b、气焊c、电渣焊d、等离子焊e、真空电子束焊f、激光焊二是压力焊：a、磨擦焊、b、接触焊：点焊、对焊、闪光焊、缝焊等。
c、超声波焊d、扩散焊三是钎焊：真空钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。
二、 焊接热源种类及其特性1、热源的发展上个世纪80年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；本世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；30年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；40年代，埋弧焊和电阻焊；50年代，CO2气体保护焊和电渣焊；60年代，电子束焊和等离子弧焊与切割；70年代，激光焊焊接与切割；80年代，逐步完善电子束焊接和激光焊接工程；90年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。
焊接化学冶金及焊缝金属的合金化
（一）焊条的加热及熔化
1、焊条的加热 a)电阻热：焊接电流通过焊芯时将产生电阻热，使焊芯和药皮温度升高。 正常焊接规范手弧焊，电阻热对焊芯预热作用不大； 大电流密度焊接，电阻热过大，焊芯和药皮的温升过高，不良后果，如 药皮开裂或脱落，丧失冶金作用、飞溅增加、焊缝成形变坏，甚至产生 气孔等缺陷。不锈钢（尤其是奥氏体钢热导率约为低碳钢的1/3，马氏体 和铁素体钢热导率约为低碳钢的1/2 ）焊条焊接时，更为严重。 焊接终了时，焊芯温度不应超过600~650℃。 b)电弧热：焊条端部得到的电弧热是熔化焊条并使液体金属过热和蒸发 的主要能源。其中只有一小部分传导到焊芯深处加热焊芯和药皮。焊条 端部药皮表面温度可达600℃左右，因此，在该处开始发生冶金反应。 c)化学反应热：仅占1%~3%，忽略不计。
研究内容：在各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间 的关系及其变化规律。
研究目的：运用上述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，设计新的焊接材料。
研究对象：手工电弧焊焊接低碳钢和低合金钢时的焊接化学冶金一般规律。 研究手段：热力学（焊接化学冶金动力学还很不成熟）
（二）熔池的形成
1、熔池的形状和尺寸：不标准的半椭球，其轮廓为温度等于母材熔点的等温面。
熔池：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。
2、熔池的质量和存在时间：手弧焊0.6~16g，多数情况下小于5g；埋弧 焊低碳钢，即使焊接电流很大，熔池的质量也不过100g
存在时间：几秒到几十秒，熔池中各种物化反应短暂，但比熔滴阶段长。 3、熔池的温度：电弧下的熔池表面（熔池中部）温度最高， 低碳钢：平均温度1600~1900 ℃ 。
焊接冶金学（基本原理）
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==寒冷的味道阅读答案篇一：寒冷的味道阅读答案寒冷的味道阅读答案1、第③段中，作者为什么说“也许我对寒冷还只是一知半解”? 这句话在全文中起什么作用?(3分)2、第④段说：“干净的树枝上也结了冰——不，是穿上了漂亮的琼衣，朔风一吹，发出有如碎玉的声响。
那是一种不可模拟不可复制不可言状的绝响。
”请分析它的表达特色和表达效果。
(4分)3、从文中看，作者回忆中的“寒冷”有哪些“异乎寻常”的味道?(6分)4、第①段作者说“寒冷离我们越来越远了”，最后一段又说“寒冷还会来的”．请探究作者这样表达的理由。
(5分)【答案】1、(4分)(1)在过去，我仅仅接触过南方的寒冷，体验寒冷程度不够深刻。
(1分)(2)引起下文，引出寒冷体验的叙述和对寒冷的感悟。
(2分)2、(4分)运用比喻、拟人、排比的修辞手法，从形和声两个角度，(2分)，答出四种中的任何两种即可)描写了树枝结冰的美丽外观与动听声响，(1分)突出作者对冬天可爱之景的赞美和对寒冷的喜爱(1分)。
3、(6分)寒冷带来的美景；寒冷给我一种疼痛的味道；寒冷可以使人精神振奋；寒冷也有一种隽永的味道，使人感受到生活的温暖。
(答出一点得2分，答出三点得6分)4、(6分)开头是说人们对生活中“寒冷”体验的机会越来越少(1分)；结尾说经历“寒冷”不仅是生活的自然规律，而遭受挫折乃至磨难等人生的“寒冷”更是生命的成长规律；人需要“寒冷”以发挥生命潜质，锻炼意志品格，使自己坚强勇敢。
(“磨难不可避免”“磨难锻炼意志”两点各1分，意思对即可)文章由实到虚，首尾呼应，紧扣主题，使主旨更加突出。
(2分，意思对即可)篇二：寒冷的味道阅读答案寒冷的味道阅读答案①寒冷离我们越来越远了。
②有人说，地球变得越来越热了。
还有人说，这是厄尔尼诺现象。
对此，我说不出个子丑寅卯来。
焊接冶金学——基本原理
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焊接冶金学——基本原理
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
焊接冶金学——基本原理
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
化问题。
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焊接冶金学——基本原理
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
焊接冶金学——基本原理
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
焊接冶金学——基本原理
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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焊接冶金学——基本原理
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题名词解释: 焊接冶金过程碳当量韧性长(短)段多层焊药皮重量系数绪论影响温度场的因素?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焊条金属的平均熔化速度熔焊方法的保护方式?碱度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。
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
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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
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1.第一章1、氮对焊接质量的影响?(1).有害杂质(2).促使产生气孔(3).促使焊缝金属时效脆化。
影响焊缝含氮量的因素及控制措施?1）、机械保护2)、焊接工艺参数（采用短弧焊;增加焊接电流; 直流正接高于交流，高于直流反接（焊缝含N量）; 增加焊丝直径;N%，多层焊>单层焊;N%，小直径焊条>大直径焊条3)合金元素( 增加含碳量可降低焊缝含氮量;Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大亲和力2.、氢对焊接质量的影响?1）.氢气孔2)、白点3)、氢脆4)、组织变化和显微斑点5)、产生冷裂纹控制氢的措施?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3)、冶金处理4)、调整焊接规范5)、焊后脱氢处理3、氧对焊接质量的影响?1）、机械性能下降；化学性能变差2）、产生CO气孔,合金元素烧损3）、工艺性能变差应采取什么措施减小焊缝含氧量?1)纯化焊接材料2)控制焊接工艺参数3)脱氧4.CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝，为什么？答：采用高锰高硅焊丝，原因:(1)Mn,Si被烧损;(2)Mn，Si联合脱氧。
5.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？答：L=(FeO)/[FeO] T↑L↓，焊接温度下L>1同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多。
然而碱性焊条的焊缝含氧量比酸性焊条低碱性焊条药皮的氧化势小的缘故6为什么焊接高铝钢时，即使焊条中不含SiO2，只是由于水玻璃作粘结剂焊缝还会严重增硅？答：Al和O的亲和力比Si和O的亲和力大，Si烧损少，水玻璃中的Si能大量的过渡到金属中。
7.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁为脱氧剂？答：酸性焊条含SiO2多，与MnO2 （脱氧产物）形成复合氧化物，，降低O含量，使渣中MnO2含量降低，浓度降低，从而使熔敷金属中的氧化物向渣中过渡，达到脱氧的目的。
在碱性渣中MnO的活度系数较大，不利于锰脱氧而碱性渣中Si的脱氧效果较好,硅的脱氧能力比锰大，但生成的SiO2熔点高，不易聚合为大的质点,SiO2与钢液的界面张力小，润湿性好，不易从钢中分离，易造成夹杂锰和硅按适当比例加入金属中进行联合脱氧时可以得到较好的脱氧效果.优点：脱氧产物MnO·SiO2熔点低，比重小，易聚成球，浮到渣中去，减少焊缝夹杂物[Mn]/[Si]=3～7时效果最佳8.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。
答：1）氧化问题：碱度大，则含SiO2等酸性氧化物就少，使FeO的活度大，容易向金属中扩散，使焊缝增氧。
因此在熔渣含FeO含量相同的情况下碱性渣的焊缝含氧量比酸性渣多。
2）脱氧问题：碱性渣中MnO活度较大，不利于Mn脱氧，且碱度越大，Mn的脱氧效果越差；在酸性渣中含有较多的SiO2等酸性氧化物，与脱氧产物MnO生成复合物MnO.SiO2等，从而使MnO活度减小，因此脱氧效果较好。
3）脱硫问题：碱度大，则MnO，CaO等碱性氧化物就多，从而与系统中的硫形成CaS 等不溶于钢液的物质，有利于脱硫。
4）脱磷问题：增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含磷量。
酸性渣脱磷效果较差。
5）合金过渡问题：熔渣碱度增加，如合金氧化物为酸性，则过渡系数减小，即合金元素在熔敷金属中的量减少；反之，如为碱性，则过渡系数增加，合金元素在熔敷金属中的量增加。
第二章1.焊条的工艺性能包括哪些方面?1)焊接电弧的弧定性(稳弧性) 2)表面成型3)在各种位置焊接适应性4)脱渣性5)飞溅6)焊条的熔化速度7)药皮发红问题8)焊条发尘量2,低氢型焊条为什么对铁锈、油污、水份很敏感？同样温度下，FeO在碱性渣中比酸性渣中更容易向金属中分配在熔渣含FeO量相同的情况下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多碱性渣含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO活度大，易向金属中扩散，使焊缝增氧➢第三章1.试述氢气孔和CO气孔的形成原因，特征以及防止措施：答: 氢气孔形成原因:高温时氢在熔池和熔滴金属中的溶解度急剧下降，特别是液态转为固态时，氢的溶解度发生突变，可从32ml/100g下降至10ml/100g。
因焊接熔池冷却很快，当结晶速度大于气饱逸出速度时就会形成气孔。
特征：喇叭口形的表面气孔控制氢的措施: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3)、冶金处理4)、调整焊接规范5)、焊后脱氢处理CO气孔,形成原因：进行冶金反应时产生了相当多的不溶于金属的气体，如CO.特征：焊缝内部，呈条虫状，表面光滑控制CO2的措施:冶金方面（1）降低熔渣的氧化性；（2）适当增加焊条药皮和焊剂的氧化性组成物（3）焊条用前进行烘干处理，并尽可能消除焊材上的铁锈和氧化皮等。
工艺方面：（1）正确选择焊接工艺参数；（2）选合理的电流种类和极性，一般直流反接时气孔最小；（3）工艺操作得当。
2用一分为二的观点分析夹杂物对焊缝性能的影响?答:（1）氧化物-焊接过程中溶池脱氧不完全；氧化物以片状出现时诱发热裂纹，在母材中也易引起撕裂，但同时也能改善熔渣的物理化学性质。
（2）氮化物-焊接过程保护不好；氮化物会使焊缝的强度提高、塑性和韧性下降，但弥散分布的氮化物在不损失韧性的条件下可以大幅度的提高强度，从而使钢具有良好的力学性能。
（3）硫化物-焊条药皮或焊剂中的硫化物经冶金反应后转入熔池；母材或焊丝含S量过高。
含S极低时会引起开裂，微量的S化物弥散分布时，具有溶H的作用，降低了H的有害作用，提高了抗裂性能。
3,焊缝中夹杂产生的原因及防止措施?答:原因：（1）氧化物-焊接过程中溶池脱氧不完全；（2）氮化物-焊接过程保护不好；（3）硫化物-焊条药皮或焊剂中的硫化物经冶金反应后转入熔池；母材或焊丝含S量过高。
措施：（1）正确选择焊条、焊剂，使之更好脱氧脱硫；（2）选择正确的焊接参数，以利于熔渣的浮出；（3）多层焊中，应消除前层焊缝的熔渣；（4）焊条适当摆动，以便熔渣浮出；（5）操作时注意保护熔池，防止空气浸入4.用H08A焊丝和HJ431焊剂埋弧焊自动焊沸腾钢时，虽仔细除锈但还常出现气孔，试分析原因，应采取何种措施防止？答：沸腾钢脱氧不完全的碳素钢。
一般用锰铁和少量铝脱氧后,钢水中还留有高于碳氧平衡的氧量,与碳反应放出一氧化碳气体。
因此,在浇注时钢水在钢锭模内呈沸腾现象,故称为沸腾钢。
因沸腾钢脱氧不充分，同时合金元素被烧损，焊接时易出现CO 气孔（[C]+[O]=CO,[FeO]+[C]=CO+Fe），提高焊丝中Mn，Si含量进行脱氧。
5. 某厂焊带锈低碳钢板，采用“J423”焊条时一般不出现气孔，但采用E4315时总出现气孔，分析原因?答：出现的是CO气孔，这是因为J423为酸性焊条，它里面含较多的SiO2，SiO2能和FeO反应，生成稳定的（SiO2.FeO），从而降低了FeO的活度，所以CO 气孔很少。
E4315焊条熔渣的氧化性比J423焊条的大,而随熔渣氧化性的增加，CO气孔的倾向增加，H2气孔的倾向减小，但因钢板生锈，气孔主要是CO气孔，所以“J423”焊时一般不出现气孔而4315出现气孔。
6.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？答:合理引弧和收弧是防止出现气孔的措施之一, 使用低氢焊条往往容易在引弧和收弧处出现内部和表面气孔,其解决办法:1).引弧点最好选在离焊缝10mm 左右的待焊部位上电弧引燃后移至焊缝起点处, 稍作停留, 预热约1-2s, 然后沿焊缝方向进行正常焊接；更换焊条时, 应在弧坑前10-15mm 处引弧, 电弧引燃后, 再移到弧坑处, 使弧坑处充分熔化并填满后再继续施焊。
2).熄弧时, 要尽量把电弧压短一些,电弧在收尾处稍作停留, 且改变焊条角度回焊一小段后拉断电弧。
7.如何提高焊缝金属的韧性。
答:（1）焊缝金属的固溶强化和变质处理a）Mn、Si一方面使焊缝金属充分脱氧，另一方面提高焊缝的抗拉强度。
当Mn=0.8-1.0%,Si=0.10-0.25%时，得到细晶和针状铁素体组织，具有较好的韧性。
b) 适当的Nb和V可提高焊缝韧性；通过固溶,推迟A→F 转变,抑制GBF和FSP,利于形成AF。
c）Ti 和B同时存在可提高焊缝韧性。
Ti和O 亲和力比较大，形成细小的（TiO）细化晶粒。
Ti保护B不被氧化，B偏聚A晶界，抑制GBF和PF，利于形成AP。
d）M0 可提高焊缝的强度及韧性。
M0<0.2% 时，A →F转变温度提高,形成PF；M0>0.5%时，A→F转变降低,形成上B；合适量0.2-0.35%,形成细晶铁素体.e）稀土可脱氢、脱氧、脱氮，改变夹杂物形态，提高韧性，减少裂纹总之，Mn、Si固溶强化；Ti、B、Zr、Ｒｅ变质处理；V、Nb、Mo二者兼有。
（2）调整焊接工艺改善焊缝的性能振动结晶，焊后热处理，多层焊接，锤击焊道表面，跟踪回火处理。
第四章1.建立焊接条件下CCT有何重要意义？答：通过CCT图可得到在不同的冷却速度下的组织,即估计组织，同时预测性能。
这样在大量钢种出现之前,可预先估计热影响区的组织性能,或作为制定工艺,焊接线能量的依据.2.焊接热影响区产生脆化有几种，如何防治?答:（1）粗晶脆化，焊接过程中由于受热的影响程度不同，在HAZ靠近熔合线附近和过热区将发生严重的晶粒粗化。
可以通过降低线能量，降低峰值温度以及减小t8/5等方法来降低晶粒大小，从而减少粗晶脆化。
可以通过加入含N,C化合物的合金元素，阻碍晶界迁移，抑制晶粒长大。
（2）组织脆化：是由于HAZ区出现M-A组元（伴有粒状贝氏体）、上贝氏体、粗大的魏氏组织，以及“组织遗传”等脆性组织所造成。
主要分为1）M-A组元脆化：高C奥氏体转变成的高C马氏体和残余奥氏体的混合物；2）析出脆化：时效和回火过程中，非稳定固溶体析出C,N化合物等而使金属或合金的强度、硬度、脆性提高。
3）遗传脆化，由组织遗传引起的脆化。
对于M-A组元脆化，可以采用较大或较缓冷却速度，增加合金化程度或者采用低、中温回火促进M-A分解等措施来防止。
对于析出脆化，可以选择合适的时效时间，增大析出物间距，促进位错运动等措施来防止。
对于遗传脆化，可以通过降低调制钢的脆硬倾向和缓慢加热或冷却来防治。
（3）.HAZ的热应变时效脆化1)静应变时效脆化2)动应变时效脆化（200－400度温度范围的预应变所产生的时效脆化：特征：蓝脆）。
可以通过选择合适的线能量、预热温度及层间温度等来预防。
3.焊接热影响区的韧化?要补充!!!!!1、母材的原始组织,组织上希望得到针状铁素体，下贝氏体或低碳马氏体组织2、韧化处理焊后热处理工艺参数：线能量E过大出现粗大的铁素体甚至魏氏组织；过小出现淬硬组织4焊接结晶裂纹的形成机理及防治措施?答:(1)产生结晶裂纹原因：a)液态薄膜：在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓的“液态薄膜”。