焊接冶金与焊接性
不锈钢焊接冶金学及焊接性
不锈钢焊接冶金学及焊接性第1章引言本书涉及到目前可以用作工程材料的广泛范围的不锈钢系列。
这个系列包括各类不锈钢，按微观组织分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢（奥氏体和铁素体）。
1.1不锈钢的定义不锈钢是一类Fe-C、Fe-C-Cr和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。
作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。
含有这个最低含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化层，这个惰性氧化层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。
某些铬的质量分数低于11%的钢，比如用于电站的w （Cr）=9%铬合金的钢有时也被划为不锈钢。
另外某些铬的质量分数w（Cr）=12%的钢，甚至更高铬含量的钢，暴露在空气中也会生锈。
这是因为某些铬被结合为碳化物或其他化合物而降低了母材中的铬含量，使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。
不锈钢的腐蚀有多种形式，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀。
腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。
工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时，必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。
即使在高温下，不锈钢也有好的抗氧化性，因而也常常被称为耐热钢。
高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能，某些高铬合金钢（w（Cr）=25%～30%）能用于1000℃的高温。
另外一种耐热性是指高温防渗碳，为了具有这种耐热性，开发了含有中等含量的铬[w(Cr=16%)]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。
1.2不锈钢的发展史1.3不锈钢的种类及其应用紧接着碳钢和C-Mn钢，不锈钢是最广泛应用的钢种。
和其他材料以成分来分类有所不同，不锈钢的分类是基于其冶金学上起主导作用的相成分。
在不锈钢中三种可能的相成分是马氏体、铁素体和奥氏体。
双相钢含有近似50%的奥氏体和50%的铁素体，从而得益于这两种相所期望的性能。
析出硬化（PH）类钢因形成强化析出相并由时效热处理硬化而得名。
焊接冶金学材料焊接性
焊接冶金学材料焊接性焊接是一种常见的金属加工工艺，广泛应用于工业生产和制造业中。
而焊接性作为材料的一个重要性能指标，直接影响着焊接工艺的选择和焊接接头的质量。
本文将围绕焊接冶金学材料焊接性展开讨论，从材料的角度探讨焊接性的影响因素以及提高焊接性的方法。
首先，影响焊接性的因素主要包括材料的化学成分、微观组织和热处理状态。
材料的化学成分直接影响着焊接接头的化学成分和相变行为，从而影响焊接接头的力学性能和耐蚀性能。
微观组织则决定了材料的塑性、韧性和硬度等性能，对焊接接头的强度和韧性起着重要作用。
而材料的热处理状态则会改变材料的组织结构和性能，进而影响焊接性能。
其次，提高焊接性的方法主要包括合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理。
在选择焊接材料时，需要考虑材料的化学成分、热处理状态和微观组织，以保证焊接接头具有良好的力学性能和耐蚀性能。
在焊接工艺方面，需要根据材料的性能特点和要求，选择合适的焊接方法、焊接参数和焊接工艺控制措施，以确保焊接接头的质量。
此外，适当的热处理也可以改善焊接接头的组织结构和性能，提高焊接性。
总的来说，焊接性作为材料的重要性能指标，受到材料的化学成分、微观组织和热处理状态等因素的影响。
要提高焊接性，需要合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理。
只有全面考虑这些因素，才能确保焊接接头具有良好的力学性能和耐蚀性能，从而满足工程应用的要求。
综上所述，焊接冶金学材料焊接性是一个综合性能指标，受到多种因素的影响。
只有全面考虑材料的化学成分、微观组织和热处理状态，合理选择焊接材料、优化焊接工艺和进行适当的热处理，才能提高焊接性，确保焊接接头具有良好的性能，满足工程应用的要求。
冶金结合和焊接接合
冶金结合和焊接接合冶金结合和焊接接合是现代工业中常用的两种金属连接技术。
它们在机械制造、航空航天、汽车制造等各个领域都有广泛应用。
本文将介绍冶金结合和焊接接合的基本原理和特点。
冶金结合是指通过加热和施加压力使金属原子间发生原子扩散并形成新的金属结晶，从而实现金属材料的连接。
冶金结合主要有焊接、铸造、热压焊等方法。
焊接是最常用的冶金结合方法，它通过加热金属至熔化温度，使两个金属或金属与非金属之间的界面接触，并通过施加外力使其发生冷却和固化。
焊接接合能够实现高强度、高密封性和高导电性的金属连接。
焊接接合具有以下几个特点。
首先，焊接接合能够实现连接部位的物理和化学性能的一致性。
焊接过程中，焊接材料与母材发生冶金反应，使两者在接合处形成连续的金属结晶，具有相同的晶界。
其次，焊接接合具有较高的机械强度。
焊接接合能够实现焊缝的连续性，焊缝的强度可以接近母材的强度。
此外，焊接接合还能够在连接部位实现良好的气密性和液密性，从而保证连接部位的稳定性和可靠性。
然而，焊接接合也存在一些局限性。
首先，焊接接合对金属材料的选择较为有限。
不同材料的熔点和热膨胀系数不同，需要通过合适的焊接工艺和焊接材料进行选择。
其次，焊接接合对连接材料的准备要求较高。
焊接前需要对连接部位进行清洁和预处理，以确保焊接接合的质量。
此外，焊接接合还存在焊缝变形和应力集中的问题，需要通过合适的焊接工艺和焊接参数进行控制。
综上所述，冶金结合和焊接接合是现代工业中常用的金属连接技术。
焊接接合通过加热和施加压力实现金属材料的连接，具有高强度、高密封性和高导电性等特点。
然而，焊接接合也存在一些局限性，需要根据具体情况选择合适的焊接工艺和焊接参数。
随着技术的不断发展，冶金结合和焊接接合将在各个领域中得到更广泛的应用。
焊接冶金学-材料焊接性
焊接冶金学-材料焊接性名词解释：;;1、焊接性：焊接;性是指同质材料或异质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：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，作为粗略评定钢材料冷裂纹倾向的参数指标。
;;3、焊接性的间;接评定：①碳当量法；②焊接冷裂纹敏感性指数法；③消除应力裂纹敏感性指数法；④热裂纹敏感性指数;法；⑤层;状撕裂敏感性指数法；⑥焊接热影响区最高硬度法。
第三;章合金结构钢的焊接1、热;轧钢HA;Z过热区脆化原因：;采用过;大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；采用过小的焊接热输入，粗晶区中的马;氏体组;织所占的比例增大而降低韧性。
2、正火;钢HA;Z过热区脆化原因：1;、晶粒;长大2、沉淀相Ti和Vc发生高温溶解，溶入奥氏体基体，在冷却过程中来不及析出，保留在铁集体内，使其;变脆;。
过热区脆化与魏氏组织无关；采用过大的焊接输入，导致晶粒粗大，主要是1200高温下其沉淀强化作用的碳;化物;和氮化物质点分解并溶于奥氏体，在随后的冷却过程中来不及析出而固溶在基体中，Nb等推迟铁素体的产生，;上贝;氏体的产生，上贝氏体增多，导致韧性下降；采用过小的焊接热输入，冷却速度加快，淬硬组织马氏体增多，导致;韧性下降。
3、分析热;轧;钢和正火钢的强化方式及主要强化元素有何不同，二者焊接性有何差异，在制定工艺时应注意什么？答：⑴强化;;方式：热轧钢用Mn、Si等合金元素固溶强化，加入V、Nb以细化晶粒和沉淀强化；正火钢在固溶强化的基础上加;;入一些碳、氮化合物形成元素C、V、Nb、Ti、Mo进行沉淀强化和晶粒细化。
⑵裂纹-热轧钢对冷、热裂纹都不敏;;感，不出现再热裂纹，出现层状撕裂；正火钢冷裂纹倾向大于热轧钢，对热裂纹不敏感出现再热裂纹和层状撕裂。
;;⑶热影响区性能变化：热轧钢脆化、晶粒粗大和粗晶脆化；正火钢粗晶脆化和组织脆化。
⑷制定工艺时应注意：热;;轧钢线能量需要适中，正火钢应选较小线能量。
焊接冶金与焊接性答案
焊接冶金与焊接性答案【篇一：焊接冶金学课后答案】>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3.q345与q390焊接性有何差异？q345焊接工艺是否适用于q390焊接，为什么？答：q345与q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是q390的mn含量高于q345，从而使q390的碳当量大于q345，所以q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于q345，其余的焊接性基本相同。
q345的焊接工艺不一定适用于q390的焊接，因为q390的碳当量较大，一级q345的热输入叫宽，有可能使q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。
4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。
焊接冶金学——材料焊接性
材料焊接性的概念有两个方面的内容：一是材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷；二是焊接完成的接头在一定的使用条件下可靠运行的能力。
研究焊接性的目的：目的在于查明一定的材料在指定的焊接工艺条件下可能出现的问题，以确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向。
工艺焊接性—在一定焊接工艺条件下，能否获得优良致密，无缺陷焊接接头的能力。
使用焊接性—指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
影响焊接性的因素：1、材料因素，材料的因素包括母材本身和使用的焊接材料；2、设计因素，焊接接头的结构设计会影响应力状态，设计结构时应使接头处的应力处于较小的状态，能够自由收缩，这样有利于减少应力集中和防止焊接裂纹；3、工艺因数，包括施工时所采用的焊接方法、焊接工艺规程和焊后处理等；4、服役环境，指焊接结构的工作温度、负荷和工作环境。
屈强比：屈服强度与抗拉强度之比。
粗晶区脆化：被加热到1200℃以上的热影响区过热区域可能产生粗晶区输入时，韧性明显降低。
这是由于热轧钢焊接时，采用过大的焊接热输入，粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏组织而降低韧性；焊接热输入过小，粗晶区中马氏体组织所占的比例增大而降低韧性。
热影响区脆化：在焊接热循环作用下，t（冷却时间）继续增加时低碳调质钢热影响区过热区易发生脆化，即冲击韧性明显下降。
热影响区脆化的原因除了奥氏体晶粒粗化的原因外，更主要的是由于上贝氏体格M-A组元的形成。
热影响区软化：低碳调质钢热影响区峰值温度高于母材回火温度至Ac1的区域会出现软化低碳调质钢的特点是：碳含量低，基体组织是强度和韧性都较高的低碳马氏体+下贝氏体，这对焊接有利，但是，调质状态下的钢材，只要加热温度超过它的回火温度，性能就会发生变化，焊接时由于热循环的作用使热影响区强度和韧性的下降几乎无可避免。
低碳调质钢的焊接方法：为了消除裂纹和提高焊接效率，一般采用熔化气体保护焊（MIG）或活性气体保护焊（MAG）等自动化或半自动机械化焊接方法；对于调质钢焊后热影响区强度和韧性下降的问题，可焊后重新重新进行调质处理，对于不能调质处理的，要限制焊接过程中热量对木材的作用，常用的化解方法有焊条电弧焊、CO2焊和Ar+CO2混合气体保护焊等。
最新焊接冶金与焊接性 刘会杰 第1章 焊接材料的组成及作用新教学讲义ppt课件
正常焊接时的温 度 /K
3400 2300 6000 6400 8000 —
18000～24000 — —
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3. 焊接方法的种类和特点
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图0-4 不同焊接方法对工 件的热输入及其影响
3. 焊接方法的种类和特点
(2) 熔焊方法的特点 不同的焊接方法由于具有不同的热源 特性，因而具有不同的焊接特点。 1) 气焊。 2) 焊条电弧焊。 3) 埋弧焊。 4) 熔化极气体保护焊。 5) 钨极气体保护焊。 6) 等离子弧焊。 7) 电子束焊。 8) 激光束焊。
埋弧 焊
熔化 极气
体保 护焊
钨极 气体
保护 焊
等离 子
弧焊
电子 束焊
激光 束焊
碳钢 ≤3
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3～6 ●
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6～19 ●
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≥19 ●
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低合 ≤3
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金钢
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3～6
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6～19
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≥19
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4. 焊接温度场和焊接热循环
表0-2 与典型材料种类和厚度相对应的推荐焊接方法
4. 焊接温度场和焊接热循环
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图0-7 焊接参数对温度场特征的影响 a)焊速v的影响 b)功率q的影响 c)q与v等比例变化的影响
焊接冶金原理名词解释
名词解释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.熔敷金属：焊接得到的没有母材成分的金属。
3.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。
（当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之稳定温度场）4.熔合区：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。
5.焊接热循环：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低到高，达到最高值后，又由高到低随时间的变化。
6.HAZ：热源作用下焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。
7.熔滴过渡：当熔滴长大到一定尺寸时，在各种力的作用下脱离焊条，以熔滴的形式过渡到熔池中去的过程。
8.合金过渡系数η：焊接材料的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比。
9.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，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。
10.熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。
11.➹侧板条铁素体：它是从奥氏体晶界先共析铁素体的侧面以板条状向晶内生长，从形态上看如镐牙状。
12.粒状贝氏体：M-A组元以粒状分布在块状铁素体上。
（以条状分布称为“条状贝氏体”）13.孪晶马氏体：（？）焊缝含碳量高时出现的片状M。
初始形成的马氏体较粗大，贯穿整个奥氏体晶粒，由于片状M亚结构存在许多细小的孪晶带，故又称孪晶M。
14.过热粗晶区：温度范围在固相线以下到1100℃左右，金属处于过热状态，A晶粒发生严重长大现象，冷却后得到粗大组织。
15.相变重结晶区：焊接时母材金属被加热到A c3以上的部位将发生重结晶，然后在空气中冷却得到均匀细小的的P和F，相当于热处理时的正火组织。
16.不完全结晶区：焊接时处于Ac1—Ac3之间范围内的热影响区。
焊接冶金与焊接性 - 副本
焊接的基本概念：采用加热或者加压或者既加热又加压是被焊材达到原子结合形式永久连接的方法接头：焊接接头指的是被焊材料经过焊接过程之后发生组织和性能变化的，焊接接头由融合区、热影响区、焊缝组成。
焊缝：由融化的被焊材料和添加材料凝固后形成的接头组成的部分热影响区：受到焊接过程的热作用而发生的组织和性能的变化的被焊材部分1.焊接热影响区的脆化是指脆性升高或韧性降低的现象2.热影响区组织转变特点：加热过程中：a组织转变向高温段推移b 奥氏体均匀程度低c部分晶粒严重长大；冷却过程中d组织转变向低温段推移e马氏体转变临街冷却速度发生改变；3.母材指的就是被焊材料4.熔合区是由部分被融化的被焊材料组成的5.焊接热循环指的是在焊接过程当中工件上某点的温度随着时间由低到高升高到最大值然后又由高到低的变化过程.焊接热循环的特点是加热速度快、峰值温度特别高、高温停留时间短、冷却速度快、局部加热等6.熔滴指的是焊接材料（焊丝焊条）端部被融化形成的滴状的液态金属。
焊接熔池的特点是熔池的体积小冷却速度快、焊接熔池的液态金属是处在过热的状态下、焊接熔池的液态金属始终处在运动的状态下、温度梯度较大。
焊接熔池的凝固过程是从边界开始的，是一种非均质形核，7.熔池指的是母材上由融化的焊接材料和局部融化的母材组成的，具有一定几何形状的液态金属8.熔池的特点：a金属出与过热状态b熔池体积小冷却速度快c温度梯度大d运动中结晶9.焊接性：金属材料在限定的焊接条件下焊接或者按照规定设计要求的构件，并满足预定的服役要求的能力，即材料对焊接加工的适应性和使用的可靠性52能用焊接性指的是接头或者整个结构满足某种使用要求的能力10.工艺焊接性指的是在一定的焊接工艺条件下获得优质无缺陷的接头的能力11.焊接过程中对焊接区金属的保护的必要性：（1）防止焊缝成分发生变化，主要是氧化和氮化（2）防止接头性能劣化导致韧性塑性下降（3）防止产生焊接缺陷例如气孔裂纹夹杂（4）改善焊接工艺性能12.焊接过程中对焊接区金属的保护方法（1）气保护例如co2气体保护焊，效率高易实现成本低但是焊接缺陷大（2）渣保护例如埋弧焊，特点是高效可焊接厚板，（3）渣气联合保护例如手工电弧焊（4）真空保护电子束焊接可以焊接非常厚的板材，而且焊接缺陷小，但是价格昂贵13.焊接区内气体和金属的相互作用：有N2 O2 H2O H2 Ar渣蒸汽金属蒸汽，他们的主要来源是周围空气、焊接材料、母材。
010#——材料焊接性
材料焊接性（A）一、什么是热焊接性和冶金焊接性，各涉及到焊接中的什么问题？热焊接性是指焊接热过程对焊接热影响区组织性能及产生缺陷的影响程度，它用于评定被焊金属对热作用的敏感性。
冶金焊接性是指冶金反应对焊缝性能和产生缺陷的影响程度，它包括合金元素的氧化、还原、蒸发、氢、氧、氮的溶解，对气孔、夹杂、裂纹等缺陷的敏感性。
二、简述热轧钢、正火钢和控轧钢的焊接性有什么差别，举例说明这几种钢材应用于何种焊接结构领域。
答：三类钢的焊接性都较好，但控轧钢最好，热轧钢次之，正火钢稍差。
1）热轧钢碳当量都比较低，除环境温度很低或钢板厚度很大，一般情况下其裂纹倾向都不大。
但过热区易脆化，2）当正火钢碳当量不超过0.5％时，淬硬倾向比热轧钢大，但不算严重，焊接性尚可。
但对于厚板往往需要进行预热。
当碳当量大于0.5％时钢的淬硬倾向和冷裂倾向逐渐增加，而且正火钢的过热敏感性较热轧钢大热轧钢、正火钢随着强度级别的增加，焊接性变差，主要问题是热影响区的脆化和冷裂纹热轧钢、正火钢主要用于机械零件，控轧钢主要用于管线钢、压力容器用钢、桥梁钢3）控轧钢是焊接无裂纹钢。
三、简述低合金钢焊接时选用焊接材料的原则，以及珠光体耐热钢焊接时选用焊接材料的原则，二者有何不同？低合金钢焊接时选用焊接材料的原则：根据产品对焊缝性能要求选择焊接材料：高强钢焊接时一般选择与母材强度相当的材料，必须综合考虑焊缝金属的韧性、塑性及强度。
珠光体耐热钢焊接时原则：根据化学成分的要求，即熔敷金属的化学成分应与母材相当来选用焊接材料。
四、任举出一种低碳调质钢的牌号，说明低碳调质钢焊接中容易出现什么问题。
指出低碳调质钢焊接时采用那2种典型的焊接工艺？怎样能够保证焊接接头性能，为什么？牌号：HY-80低碳调质钢焊接时主要问题：是在焊接接头热影响区出现脆化外和软化问题。
典型的焊接工艺：低碳调质钢的组织为低碳马氏体+下贝氏体，强度和韧性都较高。
这在一般电弧焊条件下就可获得与母材相近的热影响区。
焊接冶金与金属焊接性
（1）增加了熔滴相的接触面积 （2）有利于反应物和产物进入和退出反应表面
——加快反应速度。
第一章 焊接化学冶金
总之：
熔滴反应时间短，温度高，相接触面积大， 有强烈的混合作用——反应最激烈，许多冶金反 应可以达到接近终了的程度——对焊缝成分影响 最大。
熔滴主要反应：气体的溶解和分解，金属的蒸 发，金属及其合金成分的氧化和还原，焊缝金属 的合金化等。
第一章 焊接化学冶金
三、焊接化学冶金反应区及其反应条件
分区域（阶段）连续进行： 焊条——熔滴——熔池
第一章 焊接化学冶金
第一章 焊接化学冶金
（一）药皮反应区
温度100oC → 焊条熔化温度（钢焊条1500oC
） 主要反应：脱水、造气
吸附水蒸发，结晶水排除，白泥、白云母中的结晶水 ，温度与成分有关。
焊接时，电流通过焊芯时产生电阻热，从而使焊 条的温度升高，同时，电弧产生的热量使焊条熔化。
第一章 焊接化学冶金
2、焊接金属熔滴及其过渡特性 焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴
焊接过程 稳定性
重点研究
熔滴特性 至关重要
焊接冶金
焊缝成形
熔滴过渡的分类
MAG焊的熔滴过渡形式
Rotary arc
Pulsed arc Short arc
过渡速度高达2.5～10m/s。 经过弧柱区的时间极短，只有0.0001～0.001s。 各相接触时间平均为0.01～0.1s。
反应主要在焊条末端进行。反应进行很剧烈。
第一章 焊接化学冶金
4、与熔渣发生强烈混合 熔滴的形成、长大过程中，表面形状不断变化，
表面不断破坏，表面渣层破坏，渣与熔滴交流。熔 滴中有渣，渣被熔滴金属包围。
焊接冶金与焊接性
焊接冶金与焊接性绪论焊接的本质和途径:焊接：通过加热, 加压或两者共同作用, 使所焊材料达到原子间结合, 实现永久性连接的工艺。
焊接途径: 1加热2加压1，焊接本质: 原子间结合焊接的结果: 永久性连接1）焊接接头的组成: 是指被焊材料经焊接后, 发生组织和性能变化的区域, 焊缝；融合区；热影响区。
2）焊缝: 是由被焊材料和添加材料经融化凝固后形成。
热影响区: 是指受焊接热循环的作用, 使母材发生微观组织和性能变化的区域。
融合区: 是部分熔化的母材和部分未熔化的母材所组成的区域。
3焊接热循环: 1）概念: 在焊接过程中, 某点工件上的温度随时间由低到高达到极值后, 又由高到低的变化过程。
2）主要参数: 加热速度Vh, 描述工件温度上升快慢。
峰值温度Tm, 是热循环曲线上对应的最高温度。
3）高温停留时间Th, 在某一较高温度以上的停留时间。
4）冷却速度或冷却时间Vc, T8、5第一章热循环的特点：1, 加热速度非常快；2, 峰值温度高；3, 高温停留时间短；4, 冷却速度快；5, 加热具有局部性和移动性。
第二章焊接化学冶金1，焊接化学冶金的反应区1）药皮反应区: 指开始化学反应的温度到药皮溶解（100——1200）, 主要反应有水分的蒸发, 某些物质的分解及铁合金氧化。
2）溶滴反应区: 溶滴形成, 长大, 过度到熔池的过程。
主要反应有气体的溶解和分解, 金属的蒸发, 金属和合金的氧化还原, 以及焊缝金属的合金化。
溶滴反应区特点：1, 反应温度高；2, 反应时间短；3, 相接触面积大；4, 溶滴金属与熔渣发生强烈的混合。
熔池反应区：特点：1, 反应温度略低；2, 反应时间增长；3, 反应具有不同步性；4, 熔池反应具有搅动作用。
2焊接熔渣及其性质1）熔渣的作用: 1, 机械保护作用；2, 冶金处理作用；3, 改善焊接工艺性能。
熔渣的种类和成分: 1盐型熔渣: 由金属的卤化物和不含氧的化合物组成。
2盐——氧化物型熔渣: 由金属的氟化物和氧化物组成。
焊接冶金与焊接性知识点。
1.焊条金属的平均熔化速度：单位时间内熔化的焊芯的质量或长度。
2.焊条金属的平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝的质量或者长度。
3.熔滴以及其过渡特性熔滴：焊条端部熔化形成的滴状液态金属。
过渡形式：短路过渡，颗粒状过渡，附壁过渡。
4.熔滴的比表面积：R 下降S 上升冶金反应越充分。
5.熔池：由局部熔化的母材和熔化的焊接金属所组成的具有一定几何形状的液态金属。
6.熔池的形状和尺寸：形状是半椭球形。
7.焊接化学冶金的反应区以及反应条件，特点。
1)药皮反应区反应温度：100—药皮的熔点。
主要反应有1：水分蒸发2：某些物质的分解如碳酸盐3：铁合金的氧化产生气体的作用：保护作用与使得铁合金氧化。
2)熔滴反应区反应温度：最高温度达到2800 平均温度为1800 —2400。
熔滴与气体和熔渣接触面积大。
反应时间短。
冶金反应最激烈，对焊缝的质量影响最大。
主要反应：气体分解溶解。
3)熔池反应区。
物理条件：温度低600 —1900 S小反应时间长，有时达到几十秒。
温度分布不均匀：前部熔化，后部凝固，易于排出气体和浃渣。
8.药皮的重量系数：单位长度上药皮与焊芯的质量比。
9.熔合比：母材在焊缝中所占的比例。
10.氢对金属的作用：1)氢在金属中的溶解：a)能形成氢化物，在低温下形成大量的氢化物，如Ti V No Zr Ta 等b)不能形成氢化物，但能溶解H 如Fe Al Ni Cu等进入金属中的形式：气相中的氢原子和氢离子接触液相界面，向内扩散，或着通过渣层向内扩散。
2)溶解度:a)T 上升S 上升所以温度达到最大值以后继续增加T S 下降。
在沸点时S等于0 在凝固点（相变点）S 很小。
b)合金元素：如Ti Zr Nb O 使得S增加。
Mn Ni Cr Mo 无影响。
C Si Al 使得S下降。
c)晶格结构的影响：面心立方大于体心立方。
3)氢在焊缝中的扩散行为：扩散氢：在钢的焊缝中，大部分以氢原子或者氢离子形成存在与焊缝金属形成间隙固溶体，半径小，可在晶格中自由扩散，残余氢：小部分氢扩散聚集在金属的晶格缺陷，以及空隙中，并且结合成为氢分子，所以半径大不能扩散。
焊接冶金学材料焊接性复习资料
第三章合金结构钢的焊接1、分析热轧钢和正火钢的强化方式及主强化元素有什么不同，二者的焊接性有何差别，在选择焊接材料时应注意什么问题？答：热轧钢通过固溶强化，主强化元素有：Mn、Si，而正火钢除了固溶强化之外，还利用合金元素的沉淀强化，主强化元素有：Mn、Mo、Nb、V、Ti等。
热轧钢因其碳含量低，冷裂倾向不大，而正火钢随其强度级别、碳当量及板厚提高，淬硬性及冷裂倾向随之增加，需采取工艺措施，如控制焊接热输入、预热、焊后热处理等措施控制裂纹。
热轧钢和正火钢因其碳含量较低，而锰含量较高，热裂纹倾向不大，但Cr、Mo等沉淀强化的正火钢具有消除应力裂纹倾向，可以采用提高预热温度或者焊后热处理等措施来防止消除应力裂纹的产生。
热轧钢和正火钢均可能产生粗晶脆化或者热应变脆化，正火钢需采用较小焊接热输入量，而热轧钢则需适中。
在选择焊接材料时需注意：（1）选择与母材力学性能匹配的相应级别的焊接材料；（2）同时考虑熔合比和冷却速度的影响；（3）考虑焊后热处理对焊缝力学性能的影响。
2、分型Q235的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求？答：Q235属于热轧钢，因其碳含量低，冷裂倾向不大；又因其锰含量较高，热裂倾向不大，主要问题是过热区可产生粗晶脆化，需控制焊缝热输入量。
另外，具有一定的热应变脆化倾向，加入一定的氮化物形成元素可有效防止。
Q235可采用焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等方法，选择与母材力学性能匹配焊接材料，主要有：焊条电弧焊E5015/E5016；埋弧焊HJ431、焊丝H08A/H08Mn2；二氧化碳保护焊：H08Mn2SiA6、低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳调质钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后进行调制处理？答：低碳调质钢热影响区脆化的原因除了奥氏体晶粒粗化的原因外，更主要的是上贝氏体和M-A组元的形成。
中碳马氏体脆化的主要原因是产生大量脆硬的高碳、粗大马氏体组织。
焊接冶金与焊接性
一、焊接化学冶金A绪论1、焊接化学冶金：即液态金属、熔渣和气相之间在高温下发生的复杂冶金反应。
2、焊接化学冶金直接影响焊缝的成分、组织和性能。
3、热力学角度阐明：主要涉及气相的溶解、金属的氧化和焊缝的脱氧、脱硫、脱磷、除氢以及焊缝金属的合金化4、焊缝区金属保护：气体保护、熔渣保护、渣-气联合保护、真空保护以及自保护。
5、焊接化学冶金反应区：药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区5.1药皮反应区：水分的蒸发、某些物质的分解（纤维素、木粉、淀粉、CaCO3、MgCO3、Fe2O3、MnO2）、铁合金的氧化（降低气相的氧化性，实现先期脱氧）5.2熔滴反应区：反应温度高（平均达1800℃~2400℃）、相的接触面积大、反应时间短、相的混合强烈（熔滴形成长大及过渡收到多种力）。
5.3熔池反应区：反应速度低（温度1600℃~1900℃、比表面积小、熔池存在时间长）、反应不同步（熔池前部金属熔化、气体的吸收和氧化反应，熔池后部金属凝固、气体逸出和脱氧反应）、具有一定的搅动作用。
B焊接区内气体与金属作用6、气体的种类：N2、H2、O2、H2O、CO2金属蒸气、熔渣蒸气以及他们分解和电离的产物。
对焊接质量有重要影响的是N2、H2、O2、H2O和CO2。
7、气体的物质来源：焊接材料（焊条药皮、焊剂、药芯中的造气剂、高价氧化物和水分）、母材（油污、铁锈、氧化皮及吸附水）、环境气氛(周围空气及所含水蒸气、被焊金属及其合金的蒸发产物)。
8、气体的供给途径：有机物的分解和燃烧、碳酸盐和高价氧化物的分解、物质的蒸发及冶金反应、直接输入或侵入。
9、气相的组分:与焊接方法、焊接材料和焊接规范有关。
低氢型：气相中含H2和H20很少，焊缝含氢量低。
埋弧焊：气相中含CO2和H2O很少，气相氧化性很小。
焊条电弧焊：含CO2和H2O总量较多，使气相氧化性相对增大。
10、气体与金属的作用表现两种类型：气体在金属中的溶解和气体与金属的化学反应。
10.1气体在金属中的溶解：10.11溶解反应热力学：双原子气体在金属中的溶解机理可分为两步：首先是气体分子被金属表面所吸附并分解为原子，然后是原子穿过金属表面层向金属深处溶解10.12氮在金属中的溶解:氮的主要来源是焊接区周围的空气。
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1.铝及铝合金焊接时存在的主要问题是什么？答：主要存在气孔和热裂纹和软化问题（1）气孔的存在降低了焊缝的致密性和耐蚀性，易形成应力集中从而降低了接头的强度，塑性、气孔可分为；临近焊缝表面的皮下气孔、焊缝中部或根部的密集气，熔合区边界的氧化膜气孔。
（2）热裂纹可能出现在焊缝，焊接热影响区、以及焊缝的弧坑处，焊缝中的热裂纹属于结晶裂纹，热影响区中的热裂纹主要是液化裂纹。
（3）热处理强化铝合金及焊前经过冷作硬化的非热处理强化铝合金，热影响区的强度和硬度相对于原来的母材会有不同程度的降低及软化；软化可分为：非时效强化铝合金的软化，时效强化铝合金的软化。
2. 铝及铝合金的焊接工艺要点是什么？答：（1）焊接方法：应根据合金牌号，焊件厚度，产品结构以及焊接质量要求加以选择，其方法包括：钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等（2）焊接材料：选择时要充分考虑接头的力学性能，抗裂性及抗腐蚀性，并结合母材及成分，产品的具体实施条件和结构的刚性等（3）接头设计：应根据材料的厚度，焊接方法、焊接位置有无衬垫和是否清根等条件进行接头设计，合理选择接头类型和坡形式。
（4）焊接参数：焊接参数的选定要考虑接头的形式，尺寸及焊缝成型的要求，同时要考虑对气孔、裂纹和接头软化成程度的影响。
（5）焊前准备：主要包括焊前清理，施加垫板，焊前预热（6）焊后处理：主要为及时清理焊后留在焊缝区及临近区的残存熔滴和焊渣。
3.钛及钛合金的类型和牌号有那些？答：工业纯钛（TA0.TA1.Ta3）α型钛合金（TA4 TA6 TA7），α+β型钛合金（TC3.TC1.TC4.TC6.TC11）β型钛合金（TB2.TB4）4.钛及钛合金的焊接性答：（1）间隙渣滓引起的接头力学性能变化。
钛及钛合金在常温下能与氧气形成致密的氧化膜而保持很高的稳定性和耐蚀性，但是在高温下，钛及钛合金吸收氧气氮气和氢气能力很强，对焊接接头力学性能产生较大的影响。
（2）焊接裂纹；钛及钛合金中S P 和C等渣滓很少，晶界上低熔点共晶不易形成，结晶温度区间窄，加之焊接凝固时收缩小，因此出现焊接热裂纹可能性很小。
（3）气孔；气孔是焊接钛合金时比较为普遍的缺陷，其特点是分布在融合线附近，主要为氢气孔，是由于氢气在钛中的溶解度在凝固时存在突变和随温度的升高而降低造成的（4）焊接热影响区的组织变化，包括相和晶粒尺寸的变化5.钛及钛合金的焊接工艺要点是什么？答：（1）焊接方法；选择焊接方法时，主要考虑钛合金的物理性能，化学性能和冶金学特点，还要兼顾工件与结构的尺寸，应选择能量集中的焊法，同时采用很好的保护方法（2）焊接材料；钛及钛合金一般可以选择与母材成分相同的焊丝，也可选择强度略低于母材的焊丝，以提高结构的韧性。
（3）焊前准备；主要包括板材切割、坡口设计和加工、表面清理，（4）焊接参数；钛及钛合金焊接时都有晶粒粗化的倾向，尤其β型钛合金最为显著，为防止晶粒粗化，应采用较小的焊接热输入，但也要注意输入过低造成的不利影响（5）焊后处理；焊后热处理可以调整钛及钛合金焊缝级热影响区的微观组织，从而改善焊接接头的性能，一般采用真空退火工艺，而对α+β型钛合金来讲，可以采用淬火+时效+焊接+局部退火或者淬火+焊接+退火。
6.焊接灰铸铁时主要存在的问题是什么？答：（1）焊接接头容易出现白口（渗碳组织）及淬硬组织（2）焊接接头易出现裂纹。
（3）低碳钢和镍基铸铁焊接时易出现热裂纹。
7. 灰铸铁异质焊缝的电弧冷焊的工艺要点答：焊前准备工作要做好，焊接电流要适当的小，采用焊道断续分散焊接。
焊接是时候要用小锤敲击减少应力。
8. 什么是焊接性，其内涵是什么答:焊接性是金属材料是否能适应焊接加工面形成完整的具有一定使用性能的焊接接头的特性，内涵：一是金属在进行焊接加工中是否容易产生缺陷；二是所形成的焊接接头在一定使用条件下的可靠运行的能力。
9.什么是工艺焊接性，什么是使用焊接性？答：工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。
使用焊接性是指焊接头满足某种使用性能的能力，通常包括常规的力学性能、持久强度以及抗腐蚀性和耐磨性。
10.影响焊接性因素有那些？选择焊接性实验方法的原则。
答：因素：材料因素、工艺因素、结构因素、使用条件。
原则：可比性，针对性，再现性，经济性。
11.焊接性实验内容有哪些？答：评价焊缝金属抵抗产生热裂纹的能力、评价焊缝和热影响区金属抵抗产生冷裂纹的能力、评价焊接接头抵抗脆性转变的能力、评价焊接接头的使用性能12.常用的工艺焊接性试验方法的应用范围答：（1）碳当量的间接测试法；估计低合金钢淬硬及裂纹敏感性的方法、适用于强度系数较高的（500—1000Mpa）的调制态和非调制态的低合金高强度钢。
（2）可调拘束裂纹产生的实验法：在焊缝凝固的后期，施加不同的应变值，研究产生裂纹的规律，主要用于研究各类的热裂纹。
（3）斜Y形坡口裂纹实验法：广泛用于打底焊缝及其热影响区冷裂纹倾向，一般认为在这种实验中的裂纹率不超过20%则实际结构焊接时不会产生裂纹。
（4）插销实验法：主要用于考核热影响区的氢致延迟裂纹的敏感性，也可以用于考核再热裂纹的层状撕裂等的敏感性。
（4）鱼骨状裂纹实验法：考核焊接热裂纹敏感性实验主要用于评定铝合金和钛合金薄板焊缝及热影响区的热裂纹敏感性。
（5）刚性固定对接裂纹实验法：适用于碳钢，低合金钢，焊条电弧焊，埋弧焊和气体保护焊工艺方法可以用于钢材及焊接材料对接接头的抗裂性对比及焊接工艺性实验。
13.灰铸铁同质焊缝的焊接方法有那些？答：（1）电弧热焊：将工件或者有缺陷的部位预热到600—700°（暗红色）以后进行焊补，焊后进行缓冷的铸铁焊补工艺，用于厚度大于10mm的缺陷焊件。
（2）气焊：利用氧—乙炔的火焰加热焊条（＜3400°）进行铸铁缺陷焊补的方法（薄壁件，刚度较小，厚度＜10mm）（3）电弧冷焊：焊工条件好，焊接成本低，过程短。
适用于预热困难或者不易预热的焊件。
14.灰铸铁的异质焊缝的焊接方法有那些。
答：异质焊缝的电弧冷焊；灰铸铁的钎焊（黄铜）15.铜及铜合金焊接过程中容易产生的问题是什么答：（1）铜的导热率比铁的大，散热快，焊接时母材难以融化焊缝难以成型。
（2）渣滓元素多，热裂纹倾向大。
（3）气孔较为严重（4）接头处的塑性严重变坏，导电性下降，耐腐蚀性下降。
16.铜及铜合金的焊接工艺要点。
答：（1）焊接材料：焊条均采用底氢形药皮，且在药皮中添加硅铁，锰铁、钛铁、铝铁和铝铜等金属粉，对于纯铜一般选着含有Si、P、T脱氧剂的无铜焊丝，气焊通用焊剂主要有硼酸盐、卤化物或者他们的混合物。
（2）接头设计：应采用散热条件下对称的对接接头，端接接头并根据目材厚度和焊接方法不同制备相应的坡口。
（3）焊接方法及工艺：高硅量密度常用的方法有气焊、焊条电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、等离子弧焊和电子束焊。
17.低合金高强度钢的焊接性如何答：（1）热轧钢和正火钢①具有较好的抗热裂纹能力，但当材料成分不合格而发生严重偏析或局部含C P S量很高时，也会出现热裂纹②低合金高强度钢中热轧钢的冷裂纹倾向是最小的与Q345、16Mn等正火钢相比正火钢由于合金元素较多，强度级别提高，淬硬倾向增大，且同为正火钢，强度级别提高，合金元素含量增加，冷裂纹敏感性增加，对于强度级别及碳当量较低的正火钢来说冷裂纹倾向不大，但随强度级别及板厚增加而增加③C-Mn和Mn-Si 系的热轧钢中由于不含碳化物形成元素，故而对再热裂纹不敏感，对于正火钢Q420（15MnVN）来讲热裂纹倾向较小（1钢材的化学成分直接影响再热裂纹的敏感性2钢材的显微组织和接头的应力状态过热区的粗精加剧了再热裂纹的敏感性，焊缝厚度方向外层区域存在较大的裂余拉力导致了该区域再热裂纹的产生，其他同理）④不受刚才的种类和强度级别的限制，但与板厚有关一般板厚16mm以下就不易产生层状撕裂，热轧钢和正火钢除杂效果不好，达不到要求因而对层状撕裂有一定的敏感性⑤热轧钢的焊接接头脆化原因因含碳量不同而异，含碳量＜0.12%时脆化一般内过热区晶轻粗化，而形成魏氏组织。
当＞0.12%时发生偏析等情况还能由于形成高碳马氏体而脆化。
正火钢脆化不仅与晶粒粗化有关，而且与沉淀强化元素有关且碳化物形成元素的含量越多脆化越明显。
结论：热轧钢对脆化比较敏感且随碳当量增加而增加，正火钢较敏感且随碳化物形成元素增加而增加软化倾向不明显。
（2）低碳调质钢：①低碳调质钢的含碳量较低含Mn量较高，一般无热裂纹倾向，但对于一些高Ni低Mn类型的低碳调质钢热裂纹倾向会增大②从淬透性角度看，低碳调质钢的焊接性冷裂纹倾向应很大，但若工艺合适，使低碳马氏体产生“自回火”作用可以避免。
③Cr—Mo—V钢和Mo—V钢对再热裂纹敏感，Mo—B钢和Cr—Mo钢也有一定的再热裂纹倾向，过热区粗晶焊缝厚度方向外层有残余应力都可能产生再热裂纹④对于调质钢来说，由于采用了现代的冶金技术，对夹杂物控制较严纯净度较高，因此层状撕裂不敏感，然而对于板厚方向承受特大载荷时也存在有的可能性。
⑤在最佳冷却时，调冷却可产生马氏体和10%~~30%的贝氏体，可使过热区脆化不明显否则韧性会降低，较易出现焊接热影响区的软化，随着强度增多而突出。
（3）中碳调质钢：①含碳量及合金元素较多具有较大的热裂纹倾向。
②含碳量高合金元素多淬硬性十分明显，冷裂纹倾向很大。
③Cr—Mo—V钢和Mo—V 钢对再热裂纹敏感，Mo—B钢和Cr—Mo钢也有一定的再热裂纹倾向，过热区粗晶焊缝厚度方向外层有残余应力都可能产生再热裂纹④对于调质钢来说，由于采用了现代的冶金技术，对夹杂物控制较严纯净度较高，因此层状撕裂不敏感，然而对于板厚方向承受特大载荷时也存在有的可能性。
⑤含碳量高合金元素多，过热区易产生硬而脆的高碳马氏体因而脆化倾向比较严重。
调质状态下的中碳调质钢在焊接热性需求较易出现软化现象而随强度升高而突出。
18.低合金钢的焊接工艺要点是什么？答：（1）热轧钢及正火钢；①焊接方法：对于热轧钢及正火钢，焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等常规焊接方法都可以采用，主要根据材料的厚度产品的结构和具体条件确定。
②含碳量低和含有V、Nb和Ti的钢种选着较小热输入含碳量偏上限的焊接热输入可以适当加大。
③一般情况下焊缝金属的热裂纹倾向较小，有一定的冷裂倾向，一般可按等强原则喜欢这焊接材料，重要结构或厚板焊接优先选择底氢焊条或碱性适度的埋弧焊焊剂。
④一般来说对接焊缝比角焊缝更为合理，不同的焊接方法焊接不同厚度的钢材，坡口形式和尺寸是不同的。
⑤预热温度取决于钢种的化学成分、板厚、焊接结构形状和环境温度等。
板厚超过30mm预热100—150°⑥热轧钢及正火钢一般不需要焊后低温热处理，但对于结构约束应力比较大而使冷裂纹倾向明显增大时，可以考虑后热措施，板厚较大，焊接残余应力较大，低温工作承受动载荷或有应力腐蚀要求及尺寸稳定性要求的时候应做消除应力处理，正火钢须作焊后正火处理，恢复正太组织，强度级别达到500Mpa时可采用调质处理提高接头的强度和韧性。