焊接冶金学习题及答案

一.名词解释

1. 焊接：被焊工件的材质（同质或异质），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的连接的工艺过程。

2. 熔合比：在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。

3. 交互结晶：熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表而，非自发晶核就依附在这个表

而上，并以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成所谓交互结晶。

4. 焊缝扩散氢：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，故称扩散氢。

5. 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。

6. 熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标。

7. 熔敷比表面积：熔滴的表而积Ag与其质量pVg之比。

8. 应力腐蚀：焊接构件，如容器，管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟

破坏现象，称为应力腐蚀裂纹。

9. 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岀现较大的拉伸应力，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。

10. 在热裂纹：厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处

理或在一泄温度下服役的过程中，任焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。

11. 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。

12. 热循环曲线：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到峰值后，又

由高而低随时间的变化称为焊接热循环。

13. 焊接线能量：热源功率q与焊接速度v之比。

二简答

1. 氢对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氢量的主要描施是什么？

a.氢脆，氢在室温附近使钢的塑性严重下降，

b.白点，碳钢和低合金钢焊缝，如含氢量高常常在拉伸或弯曲断而上岀现银白色局部脆断点。

c.形成气孔，熔池吸收大量的氢，凝固时由于溶解度突然下降，使氢处于饱和状态，会产生氢气且不溶于液态金属，形成气泡产生气孔。

d.氢促使产生冷裂纹。措施：a.限制焊接材料中的氢含量，制造低氢和超低氢型焊接材料和焊剂时，应尽量选用不含或含氢量少的。b.清除焊件和焊丝表而上的铁锈，油污，吸附水等杂质。c.冶金处理：在药皮中加入氟化物，控制焊接材料的氧化还原势，在药皮或焊芯中加入微量的稀土和稀散元素，控制焊接工艺参数，焊后氢处理。

2. CO2保护焊焊接低合金时，应采用什么焊丝？为什么？

H08Mn2SiA,如果焊丝中Mn, Si含虽:不足，起脱氧作用会很差，致使熔池结晶后产生CO气孔。因此CO2气体保护焊焊丝必须含有较髙含量的Mn Si等脱氧元素，H08Mn2SiA焊丝具有良好的焊接工艺性能和力学性能，适用于低合金钢。

3. 为什么酸性焊条用猛铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁，镭铁和钛铁作为脱氧剂？

在酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2,他们与脱氧产物MnO生成复合物MnO. SiO2和MnO.TiO乙从而使Y MnO减小，因此脱氧效果较好。相反，在碱性渣中Y MnO较大，不利于镒脱氧，且硬度越大，锹脱氧越差，由于这个原因一般酸性焊条用锈铁做脱氧，而碱性焊条不单独用镭铁脱氧。

4. 综合分析熔渣中的CaF2对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。

5. 综合分析碱性焊条药皮中CaF2所起的作用及对焊缝性能的影响？

可发生反应：CaF2+2H二Ca+2HF, CaF2+H20二CaO+2HF,反映过的产物HF是比较稳泄的气体，

高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，由于HF生成后与焊接烟尘一起挥发了，所以降

低了熔池金属中的含氢量。对焊缝性能的影响：提高韧性和塑性，消除氢气孔，并抑制冷裂纹的产生，提高焊缝金属的机械性能。

6. 是对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能，冶金性能和焊缝金属的力学性能？

1酸性焊条它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条clj。这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密。由于药皮中含有较多的Fd2、TiO2、So：等成分，所以熔渔的氧化性强。酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。典型的酸性焊条为E4303（J422）。

2.碱性焊条它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条°cl'由于焊条药皮中含有较多的大理右、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成C02和服，因此降低了焊缝中的含氢量。所以碱性焊条又称为低氢焊条。碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。典型的碱性焊条为E5015（J507）o

7. 低氢型焊条为什么对于铁锈，油污，水分很敏感？

由于这类焊条的熔渣不具备氧化性，所以一旦有氢侵入熔池将很难脱岀。所以，低氢型焊条对于铁锈油污水分很敏感。

8. 简述熔池的结晶形态，分析结晶速度，温度梯度和溶质形态影响？

晶体形态主要是柱状晶和少量等轴晶，每个柱状晶有不同的结晶形态（平面晶，胞晶，树枝状晶）等轴晶一般呈树枝晶。

9. 分析焊缝和融合区的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性？

在熔池结晶的过程中，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，岀现偏析现象。与此同时，再熔合区还岀现更为明显的成分不均匀。10. 某厂焊接带锈低碳钢板，采用“J423”焊条时一般不出现气孔，但采用E4315焊条时总岀现气

孔？

这里岀现的是C0气孔，因为J423为酸性焊条，它里而含有较多的Si02 , Si02和FeO反应生成稳左的SiO2・FeO,从而降低FeO活度，所以C0气孔的倾向很小；而E4315焊条熔渣的氧化性比J423的大，随熔渣的氧化性升髙，产生C0气孔的倾向也增髙，H2气孔的倾向下降，但是钢板生锈，主要带入的是氧元素，气孔主要是C0气孔.

11. 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，并提岀解决办法？

12. 焊接热循环对被焊金属近缝区的组织，性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改

善HAZ的组织性能？

（1）在热循环作用下，近缝区的组织分布是不均匀的，融合去和过热去出现了严重的晶粒粗化，是整个接头的薄弱地带，而行能也是不均匀的，主要是淬硬、韧化和脆化，及综合力学性能，抗腐蚀性能，抗疲劳性能等。

（2）焊接热循环对组织的影响主要考虑四个因素：加热速度、加热的最高温度，在相等温度以上的停留时间，冷却速度和冷却时间，研究它是研究焊接质虽的主要途径，而在工艺措施上，常可采用长段的多层焊合短道多层焊，尤其是短道多层焊对热影响区的组织有以定的改善作用，适于焊接晶粒易长而易淬硬的钢种。

13. 焊接HAZ的脆化有几种？如何防止？

有多种类型，如粗晶脆化，组织脆化，析出脆化，热应变时效脆化，氢脆化及石墨脆化。粗晶脆化

①粗晶脆化：晶粒长大受多种因素影响其中钢的化学成分，组织状态和加热温度及时间影响

最大，若钢中含有碳氮化物的介金元素就会阻碍晶界迁移而有效的阻止晶粒长大，热影响区的粗晶脆化是在化学成分、组织状态不均匀的非平衡条件下形成的，而防止条件也就更加复杂，需要综合部同钢种等多方而考虑

②组织脆化：它是由于HAZ岀现脆硬组织造成的，根据被焊钢种的不同和韩姐冷却条件不

同在HAZ可能岀现不同的脆性组织。如M-A组元脆化，析出脆化和遗传脆化。对于一般低