武汉理工大学焊接冶金学知识要点
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。
焊接冶金学大纲
焊接冶金学大纲
焊接冶金学主要包括以下几个方面的内容：
1. 冶金基础知识：包括金属的物理、化学性质，金属的结构与组织，金属的相变规律等。
2. 焊接原理：包括焊接过程中的热学、流体学、电学、力学等基础理论，以及焊接过程中的金属熔化、表面活性、气体保护、电弧特性等相关原理。
3. 焊接材料：包括焊接材料的分类、性能要求、选择和应用，焊接材料的组织结构与性能之间的关系等。
4. 焊接工艺：包括焊接工艺的设备、工具、操作规程等，焊接参数的选择与调整，焊接接头的设计与预处理，焊接过程中的热控制与温度分布等。
5. 焊接缺陷与质量控制：包括焊接过程中可能出现的缺陷类型、产生原因及其对焊接性能的影响，焊接缺陷的检测、评定与处理，焊接接头的质量评价与控制等。
6. 焊接工艺改进与优化：包括焊接工艺参数的优化设计，焊接设备的改进与更新，焊接自动化与机器人技术的应用，焊接工艺的环境友好性与节能性等。
7. 焊接应用与发展：包括焊接在工程领域中的广泛应用，新型焊接技术与材料的研究进展，焊接技术在先进制造、航空航天、
能源领域中的应用等。
以上是对焊接冶金学大纲的一个简要介绍，具体的教学内容与学习深度可根据实际教学需要进行调整和拓展。
焊接冶金重点
名词解释1.焊接：被焊工件的材质材质同种或异种，通过加热或加压（或两者共用），使用填充或不填充材料，使工件的材质达到原子间的结合，而形成永久性接头的连接工艺。
2.热扩散率：指温度传播的速度。
3.熔池：母材上由熔化的焊接金属和局部熔化的母材所组成具有一定几何形状的液体。
4.熔合比：局部熔化的母材所占焊缝金属的比例。
5.合金过渡：指通过焊接材料使所需的合金元素过渡到焊缝金属的过程。
6.合金过渡系数：过渡到熔敷合金元素所占原始合金元素的比例。
7.熔合区：母材和焊缝的交界区。
8.焊接热影响区：在焊接热循环作用下，焊缝两侧处于固态的母材明显发生组织和性能的变化区域，称为焊接热影响区。
9.焊接热循环：在焊接热源移动过程中，焊件某点的温度变化。
10.ｔ８/５：对于一般碳钢或者低合金钢，由８００度冷却到５００度所需的时间。
11.ｔ８／３；对于冷硬倾向比较大的钢，由８００度冷却到３００度所需的时间。
12.ｔ１００：由峰值温度冷却到１００度所需的时间。
13.碳当量：把合金元素的对淬硬性的影响折合成碳的相对含量。
14.焊接热影响区的脆化类型：粗晶脆化、遗传催化、热应变时效脆化、析出脆化。
粗晶脆化：焊接过程中由于受热影响程度不同，靠近熔合线附近的过热区会出现严重的晶粒长大。
遗传脆化：在多层焊时，若第一焊道的粗晶区位于第二焊道的正火区，按一般规律粗晶的组织将达到细化，而在某些钢种中，仍保留粗晶组织，这种现象称遗传脆化。
ｍ－ａ脆化：在焊接热影响区中，高碳奥氏体被先析出的铁素体包围，随着温度的降低高碳奥氏体分解为高碳马氏体和残余奥氏体，称为ｍ－ａ组元，随着ｍ－ａ组元的增加，脆性转变温度升高，脆性增加称为ｍ－ａ组元的脆化。
析出脆化：在进行时效或者回火过程中，在某些不均与区域，从非稳态固溶体析出碳化物氮化物硫化物，使脆性温度升高，引起脆化。
Haz热应变时效脆化：在进行热加工程序时，引起局部的应变，而产生的催化。
15.多变化裂纹：在形成多变化过程中由于高温低塑性而产生的裂纹。
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》每章知识点
绪论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，并且用或不用填充金属，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.焊接热源：电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、等离子焰、电子束、激光束。
3.加热区：①活性斑点区：带电质子集中轰击的部位，把电能转为热能。
②加热斑点区：通过电弧的辐射和周围介质的对流进行。
4.比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。
()2Kr m e q r q -=5.焊接线能量：单位时间内，焊接电弧向单位长度焊缝输入的能量。
ννq t IVt E == 6.在熔焊的条件下，由热源传热给焊件的热量，主要以辐射和对流为主，而母材和焊条（焊丝）获得热能之后，热的传播则是以热传导为主。
7.焊接温度场：焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布。
()t z y x f T ,,,=一、焊接化学冶金1.焊接化学冶金：在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。
2.焊条加热的热能有：电阻热、电弧热、化学反应热。
3.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。
I tG g P M α== 4.焊条金属的平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分金属的质量。
I tG g H D D α==，熔敷系数是真正反映焊接生产率的指标。
5.损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发损失的那一部分金属质量与熔化的焊芯质量之比。
PH M D M D g g g G G G αα-=-=-=ψ1 6.熔滴：1）过渡形式：①短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定的尺寸就与熔池发生接触，形成短路，于是电弧熄灭。
同时在各种力的作用下熔滴过渡到熔池中，电弧重新引燃。
②颗粒过渡：当电弧的长度足够长时，焊条端部的熔滴长大到较大的尺寸，然后在各种力的作用下，以颗粒状落入熔池，此时不发生短路。
③附壁过渡：熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡。
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。
武汉理工大学焊接冶金学复习要点
直至金属凝固，形成焊缝金属。特点：熔池阶段的反应速度比熔滴阶段慢，并且在整个反应 过程中贡献较小。但某些情况下，如加大厚度药皮，熔池反应也有相当大的贡献。 10、分析铁锈对碱性或酸性焊条的影响：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。 11、分析酸碱性焊条冶金性能和工艺性能有什么区别：（1）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； （2）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。 12、分析焊接过程中气体的来源、产生的机理、形状特征和对焊缝质量的影响以及防治措 施： （1）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、油漆和吸附水等。 （2）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。 （3）气孔的特征：有环形、椭圆形、旋涡状和毛虫状。 （4）焊缝质量的影响：气孔的存在首先影响焊缝的致密性（气密性和水密性），其次将减 小焊缝的有效面积。此外，气孔还将造成应力集中，显著降低焊缝的强度和韧性，对结 构的动载强度有显著的影响。 （5） 防治措施：选用合理规范，以利于熔渣的浮出；多层焊时，注意清渣；焊条摆动，以 利出渣；保护熔池，防治空气侵入。 13、结晶裂纹的特征和形成机理影响因素和防治措施：（1）特征：产生在焊缝柱状晶的交 界处及焊缝中心；多呈纵向分布在焊缝中心；表面无金属光泽，常有氧化颜色；通常在含硫 磷及其他杂质较高的碳钢、低合金钢和单向奥氏体钢中形成。 （2）形成机理：焊缝金属凝 固结晶的后期，低熔点共晶形成液态薄膜，同时由于收缩而受到了拉伸应力，液态薄膜就成 了薄弱地带，在拉伸应力作用下开裂而形成结晶裂纹。（3）影响因素：冶金因素对产生结 晶裂纹的影响，合金状态图的类型和结晶温度区间，合金元素对产生结晶裂纹的影响，凝固 结晶组织形态对结晶裂纹的影响；力学因素对产生结晶裂纹的影响。（4）防治措施：冶金
焊接冶金学
焊接冶金学结论一、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。
1焊接冶金学笔记知识点整理
绪论1：焊接的定义：被焊工件的材质，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使材质达到原子间的结合而形成永久连接的工艺过程称为焊接。
2：焊接热源及特点（1）电弧热利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源（2）化学热一利用可燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所生的热能作为焊接热源（3）电阻热一利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源（4）高频感应热一对于有磁性的金属，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。
（5）摩擦热一一由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源。
（6）等离子焰一电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，利用其携带的热量作为焊接热源。
（7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈撞击金属局部表面，是动能转化成热能作为焊接热源。
（8）激光束：使用能量高度集中的激光束作为焊接热源。
3：焊接接头的形成过程经历加热，熔化，冶金反应，凝固结晶，固态相变，直至形成焊接接头。
（1）焊接热过程被焊金属在热源下发生局部熔化。
整个焊接过程始终在焊接热过程中发生。
（与凝固结晶，冶金反应，固态相变，等有重要联系）（2）焊接化学冶金过程：金属，熔渣，气相之间一系列化学冶金反应。
（金属氧化，脱硫等）（直接影响焊接成分，组织，性能）（3）焊接时的金属凝固结晶和固态相变过程：随着热源离开，熔池金属就开始凝固结晶，即由液态转变为固态。
具有同素异构转变的金属，随温度下降，发生固态相变。
（该过程可能产生偏析，夹杂，气孔等多种缺陷）4：焊接接头的组成焊缝——熔合区——热影响区5：焊接的传热方式对流传热，辐射传热、（热传导）6：热导率概念表示金属的导热能力，物理意义——单位时间内，沿法线方向单位距离相差1℃时经过单位面积所传递的热能。
第一章1：熔滴过渡形式：短路过渡，颗粒状过度，附壁过渡（酸性）细颗粒状过度，附壁过渡。
（碱性）短路过渡，大颗粒状过度2：三过渡的形式（1）短路过渡：焊条端部的熔滴长大与熔池发生接触。
焊接冶金学基础知识
怎样才能实现 焊接的过程呢？
作
原子间距
用 力
对于大多金属：
rA≈0.3~0.5nm 结合力最大
原子间作用力与原子间距的关系
9
4、金属材料焊接的实现手段 通过加热：破坏接触面氧化膜，降低金属变形阻力，缩小原 子间距，促进原子扩散及冶金反应； 通过加压：破坏接触面氧化膜，增加接触面积。
焊接方法一般分三大类：
5
工程机械 舰船
电子通信
汽车
航天
桥梁 6
军事 石油化工
建筑
三、焊接技术的发展方向
目前，广泛使用的传统焊接方法有手工电弧焊，埋弧焊，气体保护焊， 电阻焊等。国内外焊接技术的发展趋势主要集中在以下几方面：
1) 焊接能源
电子束、激光束、微波及混合热源。 2) 计算机在焊接技术中的应用
新技术
计算机调节参数并记录数据。 3) 焊接机器人和智能化
焊接已成为关键的制造技术 ：
焊接作为组装工艺之一，通常被安排在制造流程的后期或最终阶段， 因而对产品质量具有决定性作用。正因为如此，在许多行业中，焊接被 视为一种关键的制造技术。
焊接已成为现代工业不可分离的组成部分：
焊接技术广泛应用于机械、车辆、军事、航空航天，能源化工，电 子通信、建筑桥梁等各个方面。
10
5、金属材料的焊接方法
11
手工电弧焊
氩弧焊
点焊
机器人焊接
搅拌摩擦焊
பைடு நூலகம்12
6、常见焊接热源
焊接需要 外部提供
电弧热：手工电弧焊、埋弧焊、惰性气体保 能量
护焊(TIG、MIG)、活性气体保护焊(MAG)；
化学热：气焊、铝热焊；
电阻热：电阻焊、电渣焊；
焊接冶金学复习提纲
焊接热影响区的组织与性能
• 绘出焊缝及热影响区最新划分方法示意图，并用表格的形式说明 各区包括的范围与定义。 • 论述熔合区的组成与性能。 • 以低碳钢为例，说明焊接热影响区的组织分布特征与性能特点。 • 何谓CCT图？如何得到？有何用途？ • 影响热影响区CCT图的因素有哪些？ • 影响热影响区组织的转变因素有哪些？ • 分析焊接条件下，热影响区M-A组元的形成原因与性能特点。 • 何谓碳当量？研究热影响区性能时，碳当量有何作用？ • 以低合金钢为例，绘制热影响区硬度分布特征图。 • 何谓脆化，焊接热影响区的脆化类型有那几种？ • 焊接热影响区组织脆化有哪些类型，说明低碳钢与易淬火钢脆化 有何差异？ • 中炭调质钢HAZ软化的原因应？如何改善？ • 改善热影响区性能的途径有哪些？
概念题
1、焊接热过程 2、加热斑点、斑点半径和热流密度 3、焊接热循环及其主要参数 4、焊接熔渣的主要类型 5、熔合比
焊接材料
• 焊条的工艺性能包括哪些方面？焊条的 工艺性能对于焊条及焊接质量有什么意 义？ • 埋弧焊时，如何考虑焊丝与焊剂的配合？ • 分析J422焊条焊接时的冶金反应行为。 • 常用焊接材料类型有哪些？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
熔池凝固与固态相变
• • • • • • • • • • • • • 与铸锭凝固相比，焊缝金属凝固的条件有何特点？ 金属凝固的能量条件和温度条件是什么？ 过冷度对结晶形态有何影响？ 何谓成分过冷？分析焊缝金属结晶速度，温度梯度对成分过冷和 结晶形态的影响，简述熔池的结晶形态。 分析熔池的结晶速度与焊接速度的关系？ 分析焊缝化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性？ 简述焊接熔池凝固组织的特点。 以低合金为例，说明焊缝金属可能出现的显微组织。 以低合金为例，说明针状铁素体、下贝氏体和板条马氏体的形成 条件、组织形态及其性能。 论述焊接气孔的种类、形成原因和防止措施？ 某厂用J507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 论述焊接金属中夹渣的种类、形成原因和防止措施？ 改善低碳钢焊缝金属显微组织和性能的途径有哪些？
焊接冶金学复习资料
一、名词解释1．金属焊接性；P11金属焊接性是指同质或异质金属材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。
2．碳当量；P22把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标，该参数指标就是碳当量。
3．焊接线能量；熔焊时由焊接热源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为线能量。
4．熔合比；熔合比是指熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比。
5．t8/3（t8/5，t100）；t8/3是指从800-300℃的冷却时间；t8/5是指从800-500℃的冷却时间；t100是指从峰值温度冷却至100℃的冷却时间。
6．微合金化；P47V、Ti、Nb强烈形成碳化物，Al、V、Ti、Nb还形成氮化物，析出的微小VC、TiC、NbC及AlN、VN、TiN、Nb（C、N）产生明显的沉淀强化作用，在固溶强化的基础上屈服强度提高50-100MPa，并保持了韧性。
上述元素均是微量加入，故称为微合金化。
7．焊缝成形系数；P56焊缝成形系数是指焊缝宽度与厚度之比。
8．回火脆性；P100铬钼耐热钢及其焊接接头在350-500℃温度区间长期运行过程中发生脆变的现象称为回火脆性。
9．点腐蚀；P116点腐蚀是指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻徽，而分散发生的局部腐蚀，又称坑蚀或孔蚀。
10．凝固模式；P126所谓凝面模式，首先是指以何种初生相相（γ或δ）开始结晶进行凝固过程，其次是指以何种相完成凝固过程。
11．稳定化处理；P117为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），将其加热到875℃以上温度时，以形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC），大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺牲Ti或Nb保Cr的目的，以此为目的的热处理就称为稳定化处理。
稳定化处理的工艺条件为：将工件加热到900-950℃，保温足够长的时间，空冷。
焊接冶金学(考试要点)
（二）焊接接头的形成：熔焊时焊接接头的形成，一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头。
（二）氮对焊接质量的影响：1）在碳钢焊缝中氮是有害的杂质。
氮是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。
2）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。
3）氮是促使焊缝金属时效脆化的元素。
（三）影响焊缝含氮量的因素及控制措施：1.焊接区保护的影响：液态金属脱氮比较困难，所以控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用。
2.焊接工艺参数的影响：3.合金元素的影响:。
（三）氢对焊接质量的影响：1.氢脆氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象称为氢脆。
氢脆现象是由溶解在金属晶格中的氢引起的。
2.白点碳钢或低合金钢焊缝，如含氢量高，则常常在其拉伸或弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点，称之为白点。
3.形成气孔如果熔池吸收了大量的氢，那么在它凝固时由于溶解度的突然下降，使氢处于过饱和状态，会产生氢气且不溶于液态金属，于是在液态金属中形成气泡。
当气泡外逸速度小于凝固速度时，就在焊缝中形成气孔。
4.产生冷裂纹冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度产生的一种裂纹，其危害很大。
氢是促使产生这种裂纹的主要原因之一。
（四）控制氢的措施：1.限制焊接材料中的含氢量2.清除焊丝和焊件表面上的杂质3.冶金处理冶金处理具体措施如下:l）在药皮和焊剂中加入氟化物2）控制焊接材料的氧化还原势3）在药皮或焊芯中加入微量的稀土或稀散元素4.控制焊接工艺参数。
5.焊后脱氢处理（三）氧对焊接质量的影响1）氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大的影响。
随着焊缝含氧量的增其强度、塑性、韧性都明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。
此外，它还引起热脆、冷脆和时效硬化。
2）氧烧损钢中的有益合金元素使焊缝性能变坏。
熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成的CO 受热膨胀，使熔滴爆炸，造成飞戮，影响焊接过程的稳定性。
必须指出，焊接材料具有氧化性并不是在所有情况下都是有害的。
焊接冶金学 各章重点难点及作业
焊接冶金学各章重点、难点及作业0 绪论思考题1.了解焊接温度场。
焊接温度场－焊接时焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布称为“温度场”。
等温线及等温面。
从各种焊接方法的能量集中程度可以了解不同方法的温度场差异，从而知道采用不同方法的温度场分布情况和最高峰值温度，从而知道方法由于这个不同造成组织和性能也不同。
2. 影响温度场的主要物理因素。
主要是热导率、表面散热系数（比热容及体积比热容）热导率大，金属通过传导传热的能力强，那热量会更快地传导给熔池附近金属，因此温度场范围更大、但峰值温度更低。
对薄板而言，由于传导传热散失的热量少、且由于熔池附近金属的质量小而包容的热量也小，因此薄板散热不如厚板，此时通过金属表面与介质热交换的作用就更明显或起主要作用。
因此对于薄板，表面散热系数大，散热快，温度场范围小且峰值温度也小。
影响温度场除这几个物理参数外，还有焊件结构（坡口焊还是表面堆焊、对接还是角接）、母材壁厚等有较大影响3.为什么实际焊接中多采用多层多道焊？在多层多道焊时，可能保证第一道的冷却速度一开始就不降至马氏体生成温度以下（一般均是在第一道焊缝前采用预热手段保证冷却速度不至于太大造成生成马氏体等淬硬组织），再随多道焊接的完成相对缓慢下降，这有利于产生贝氏体组织代替马氏体。
且后层（道）焊缝对前层（道）焊缝具有热处理的作用，相当于对前层（道）焊缝进行了一次正火处理，因而改善了二次组织。
而在焊接最后一道焊缝时，由于预热的结果，有利于其冷却速率的降低。
对第一道及最后一道焊缝（同样也适用于中间各焊道），其奥氏体化时间相对均很小，避免了不良的晶粒粗化。
所焊后焊缝塑性高、且不易产生裂纹等缺陷。
但这时需控制层间温度，层间温度过高，冷却速度太小而造成晶粒处于高温的时间太长而晶粒长大明显，相反冲击韧性下降。
4.工艺焊道及工艺焊道的作用。
工艺焊道是指在完成最后的焊接后在最后焊道上再加焊一道焊缝，起到对焊缝的最后一道焊缝退火的作用。
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
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
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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
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。
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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）GAGGAGAGGAFFFFAFAF7.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：P114GAGGAGAGGAFFFFAFAF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GAGGAGAGGAFFFFAFAF2）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：P961)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GAGGAGAGGAFFFFAFAF3)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：P611)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：P531）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GAGGAGAGGAFFFFAFAF2）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：P541）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/rGAGGAGAGGAFFFFAFAF3）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）GAGGAGAGGAFFFFAFAF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。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF3.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))GAGGAGAGGAFFFFAFAF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：GAGGAGAGGAFFFFAFAF1）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。
GAGGAGAGGAFFFFAFAF3) 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；GAGGAGAGGAFFFFAFAF2、工艺因素的影响：（1）焊接工艺参数的影响，(2)电流种类和极性的影响，(3)工艺操作方面的影响。
防治措施：选用合理规范，以利于熔渣的浮出；多层焊时，注意清渣；焊条摆动，以利出渣；保护熔池，防治空气侵入。
7.结晶裂纹的特征及其形成过程（P221-P223）答：特征：产生在焊缝柱状晶的交界处及焊缝中心；多呈纵向分布在焊缝中心；表面无金属光泽，常有氧化颜色；通常在含硫磷及其他杂质较高的碳钢、低合金钢和单向奥氏体钢中形成。
形成过程：焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶形成液态薄膜，同时由于收缩而受到了拉伸应力，液态薄膜就成了薄弱地带，在拉伸应力作用下开裂而形成结晶裂纹。
8.结晶裂纹的影响及防治措施（P225-P231）GAGGAGAGGAFFFFAFAF答：影响因素：冶金因素对产生结晶裂纹的影响：合金状态图的类型和结晶温度区间，合金元素对产生结晶裂纹的影响，凝固结晶组织形态对结晶裂纹的影响；力学因素对产生结晶裂纹的影响。
防治措施：冶金因素方面：控制焊缝中硫，磷，碳等有害杂质的含量，改善焊缝凝固结晶，细化晶粒是提高抗裂性的重要途径；工艺因素方面：焊接工艺及参数，接头形式，焊接次序9.延迟裂纹的特征及形成过程（P245-P246）答：特征：从潜伏、萌生、扩展，以至开裂是具有延迟特征的。
形成过程：金属内部的缺陷提供了潜在裂源，在应力的作用下，这些微观缺陷的前沿形成了三向应力区，诱使氢向该处扩散并聚集。
当氢的浓度达到一定程度的时候，一方面产生较大的应力，另一方面阻GAGGAGAGGAFFFFAFAF碍位错移动而使该处变脆，当应力进一步加大时，促使缺陷扩展而形成裂纹10.延迟裂纹的影响因素及防止措施（P251-P264、 PPT第五章66-68）答：影响因素：（1）钢种化学成分的影响（2）拘束应力的影响（3）氢的有害影响（4）焊接工艺对冷裂纹的影响：1、焊接线能量的影响2、预热的影响 3、焊后后热的影响 4、多层焊的影响防治措施：1、控制母材的化学成分2、合理选择和使用焊接材料3、选用合适的焊接工艺参数4、加强施工质量管理11.再热裂纹的形成原因及防治措施（P266-P273）GAGGAGAGGAFFFFAFAF答：形成原因：再热裂纹外的产生是由晶界优先滑动导致微裂(形核) 而发生和扩展的。
也就是说，在焊后再热处理时，残余应力松弛过程中，粗晶区应力集中部位的晶界滑动变形量超过了该部位的塑性变形能力，就会产生再热裂纹。
防治措施：选择合理的焊接方法，选用低匹配材料、焊接时需要预热和后热、焊接降低残余应力和避免应力集中的相关缺陷、、减小过热程度，减小晶粒的大小。
12.层状撕裂的产生过程及防治措施（P274-P278）答:产生过程：厚板结构的T形或角接接头往往承受很大的Z向应力和应变。
当应变量超过母材金属的Z向塑性变形能力时,使金属中的层状夹杂与基体金属发生分离，形成微裂。
在应力的进一步作用下，微裂沿夹杂物所在的平面扩展，成为所谓的“平台”，这些相互平行，起先并不连贯的“平台”扩展到一定尺寸，彼此接近，在剪切应力的作用下，平台间的金属产生剪切破坏，形成所GAGGAGAGGAFFFFAFAF谓的“剪切壁”。
层状撕裂就是由这些平台和剪切壁构成的阶梯状裂纹。
防治措施：1、选用具有良好抗层状撕裂性能的金属材料：（1）精炼钢（2）控制硫化物夹杂形态2、设计和工艺上的措施：（1）应尽量避免单侧焊缝改用双侧焊缝（2）在强度允许的情况下，尽量采用焊接量少的对称角焊缝来代替焊接量大的全焊透焊缝，以避免产生过大的应力（3）应在承受z 向应力的一侧开坡口（4）对于T形接头，可在横板上预先堆焊一层低强的熔敷金属，以防止焊根出现裂纹，同时亦可缓和横板的Z 向应力GAGGAGAGGAFFFFAFAF（5）为防止由冷裂引起的层状撕裂，应尽量采用一些防止冷裂的措施，如降低氢量、适当提高预热、控制层间温度等。