焊接冶金学基本原理要点归纳总计

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。

6）药皮反应区主要物化反应有：

1 水分蒸发：

2 有机物燃烧和分解：

3 铁合金氧化：

7）熔滴反应区的特点：

1 熔滴温度高，熔滴金属过热度大；

2 熔滴与气体和熔渣的接触面积大；

3 各相之间的反应时间短；

4 熔滴与熔渣发生强烈的混合。

8）焊接区气体来源：

1焊接材料：焊接区内的气体主要来源

于焊接材料。焊条药皮、焊剂及焊丝药芯

中都含有造气剂。

2热源周围的气体介质：热源周围的空

气是难以避免的气体来源，而焊接材料中

的造气剂所产生的气体，不能完全排除焊

接区内的空气。

3焊丝和母材表面上的杂质：焊丝表面

和母材表面的杂质，如铁锈、油污、氧化

铁皮以及吸附水等，在焊接过程中受热而

析出气体进入气相中。

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

3 材料的蒸发

9）氮对金属的作用：

焊接时电弧气氛中氮的主要来源是

周围的空气。

焊接时空气中的氮总是或多或少地

会侵入焊接区，与熔化金属发生作用。

氮对焊接质量的影响：

1 促使焊缝产生气孔：液态金属在高温时

可以溶解大量的氮，凝固结晶时氮的溶解

度突然下降，过饱和氮以气泡形式从熔池

中逸出，若焊缝金属的结晶速度大于氮的

逸出速度时，就形成气孔。

2 氮是提高低碳、低合金钢焊缝强度，降

低塑性和韧性的元素。如果熔池中含有比

较多的氮，一部分氮将以过饱和的形式存

在于固溶体中；另一部分氮则以针状氮化

物Fe4N的形式析出，分布于晶界或晶内，

因而使焊缝金属的强度、硬度升高，而塑

性、韧性，特别是低温韧度急剧下降。

3 氮是促使焊缝金属时效脆化的元素：焊

缝金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随

着时间的延长，过饱和的氮逐渐析出，形

成稳定的碳氮化物Fe4N，因而使焊缝金属

的强度增加、塑性、韧性降低。

4 氮可以作为合金元素加入钢中。在焊缝

金属中加入能形成稳定氮化物元素，如

RE、A1、Ti、Zr等，可以抑制或消除时效

现象。

控制焊缝合氮量的措施

1 加强焊接区的保护

（1）焊条药皮的保护作用，取决于药皮

的成分和数量。

（2）药芯焊丝的保护效果，取决于保护

成分含量和形状系数。

2 焊接工艺参数的影响

（1）U↑（电弧长度↑），氮可以与熔滴

作用时间τ↑，S N ↑，应尽量采用短弧

焊。

（2）I↑，熔滴过渡频率f↑,熔滴阶段作

用时间τ↓, S N↓ 。

直流正极性焊接时焊缝含氮量比反

极性(焊条接正极，工件接负极)时高。

（3）焊接速度对焊缝的含氮量影响不大。

（4）增加焊丝直径，熔滴变粗，焊缝含

氮量下降。

（5）多层焊时焊缝含氮量比单层焊时高，

这与氮的逐层积累有关

3 利用合金元素控制焊缝合氮量：

(1)增加焊丝或药皮中的含碳量可降

低焊缝的含氮量，其原因是：

a)碳能够降低氮在铁中的溶解度。

b)碳氧化生成CO、CO2加强保护作用，

降低了氮分压。

c)碳的氧化引起熔池沸腾，有利于氮

的逸出。

(2)Ti、A1、Zr和稀土元素对氮有较大

的亲合力，能形成稳定的氮化物。并且这

些氮化物不溶于铁水，而进入熔渣中。这

些元素对氧的亲力也很大，因此，可减少

气相中NO的含量，这在一定程度上减少

了焊缝的含氮量。

10）焊缝金属中的氢

扩散氢：氢原子及离子半径很小，可

以在焊缝金属晶格中自由扩散，故被称为

扩散氢。

残余氢：氢扩散到金属的晶格缺陷、