第二节气孔与夹杂

合集下载

焊接气孔和夹杂共31页

40、人类法律，事物有规律，这是不容忽视的。— —爱献生
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁国家的法律中只有某种神灵，而不是殚精竭虑将神灵揉进宪法，总体上来说，法律就会更好。—— 马克·吐温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之时。— —威·皮物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律是丝毫没有力量的。 ——菲力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累聚，进而变成法律。 ——朱尼厄斯

材料成型原理上册第十一章第二节气孔与夹杂

（1）夹杂物的偏晶析出
于对流或密度差上浮或下沉，发生高频率的碰撞和于对流或密度差上浮或下沉，在对金属进行脱氧、脱硫和孕育处理时，在对金属进行脱氧、脱硫和孕育处理时，从液态机械粘连。夹杂物粗化后运动速度加快，机械粘连。夹杂物粗化后运动速度加快，以更高的金属中偏晶析出，使金属中杂质元素含量降低：金属中偏晶析出，使金属中杂质元素含量降低：速度与其他夹杂物碰撞、聚合长大。速度与其他夹杂物碰撞、聚合长大。熔点较低的夹杂物会重新熔化，尺寸大、 + A B 杂物会重新熔化，尺寸大、密度小的夹杂物则会浮 L1 T 0 → L 2 m n 到液态金属表面。到液态金属表面。
第十一章凝固缺陷与控制 19
二次氧化夹杂物
液态金属与大气或氧化性气体接触时液态金属与大气或氧化性气体接触时，会很快氧与大气或氧化性气体接触化形成氧化薄膜。在浇注及充型过程中，表面氧形成氧化薄膜。过程中，化膜会被卷入液态金属内部卷入液态金属内部，化膜会被卷入液态金属内部，而此时液体的温度下降较快，卷入的氧化物在凝固前来不及上浮到表面，降较快，卷入的氧化物在凝固前来不及上浮到表面，便在金属中形成二次氧化夹杂物。便在金属中形成二次氧化夹杂物。这类夹杂物常出铸件上表面、现在铸件上表面型芯下表面或死角处。现在铸件上表面、型芯下表面或死角处。
第十一章凝固缺陷与控制 22
防止焊缝产生夹杂物的措施
正确地选择原材料（包括母材和焊接材料）正确地选择原材料（包括母材和焊接材料），母材、焊丝中的夹杂物应尽量少，焊条、母材、焊丝中的夹杂物应尽量少，焊条、焊剂应具有良好的脱氧、脱硫效果；具有良好的脱氧、脱硫效果；注意工艺操作，如选择合适的工艺参数；适当注意工艺操作，如选择合适的工艺参数；摆动焊条以便于熔渣浮出；加强熔池保护，摆动焊条以便于熔渣浮出；加强熔池保护，防止空气侵入；多层焊时清除前一道焊缝的熔渣等。空气侵入；多层焊时清除前一道焊缝的熔渣等。

焊缝中的气孔和夹杂PPT课件

氮气孔形成与氢气孔相似。
.
4
- CO气孔
由于冶金反应产生大量CO，结晶过程中来不及逸出而残留在焊缝内部形成气孔。气孔沿结晶方向分布，有些像条虫状卧在焊缝内部。
.
5
冶金反应产生CO [C] [O] CO [FeO] [C] CO Fe [MnO] [C] CO Mn [SiO2] 2[C] 2CO Si
萤石（CaF2），冶金反应生成较稳定的HF，可有效降低氢气孔倾向。
.
14
药皮和焊剂中，适当增加氧化性组成物，对消除氢气孔有效，氧化物在高温下与氢化合生成OH，减少氢气孔产生。
.
15
③ 铁锈及水分的影响铁锈是钢铁腐蚀，成分为mFe3O2·nH2O （Fe3O2≈83.28%,FeO≈5.7%,H2O≈10.70%）
.
2
气孔产生的原因是高温是金属吸收溶解了大量的氢，冷却时溶解度急剧下降，特别是从液态转为固体时，溶解度可从 32ml/100g降至 10ml/100g。
.
3
氢气孔是在结晶过程中形成的，在相邻树枝晶的凹陷最深处形成氢气泡的胚胎，浮出困难；但氢具有较大的扩散能力，气泡极力争脱现成表面，上浮逸出，两者综合作用的结果，形成了具有喇叭口形的表面情况。
3Fe2O32Fe3O4O 2Fe3O4H2O3Fe2O3H2 FeH2OFeOH2
.
16
- 工艺因素的影响
包括焊接工艺参数、电流种类及操作技巧等。 ① 焊接工艺参数
包括焊接电流、电压、焊接速度过大电流，熔池存在时间增加，有利于气体逸出；
同时，熔滴细化，比表面增加，增加气孔倾向。电压增加，会使氮侵入熔池，出现氮气孔。焊接速度太大，结晶速度增加，气体残留于焊

焊缝中的气孔和夹杂课件

和夹杂物的产生。加强焊接过程控制
加强焊接过程控制，确保焊接操作符合工艺要求，避免因操作不当导致气
孔和夹杂物的产生。
优化焊接工艺
优化焊接工艺，控制焊接参数，如焊接电流、电弧电压、焊接速度等，减少气孔和夹杂物的产生。
焊后处理
焊后对焊缝进行清理、打磨、探伤等处理，去除焊缝中的气孔和夹杂物，提高焊接结构的强度。
焊缝气孔的定义
焊缝中的气孔是指在焊接过程中，熔融的金属在冷却凝固过程中未能及时逸出，从而在焊缝中形成的空穴或孔洞。
焊缝气孔的分类
根据气孔的形成原因和特征，焊缝气孔可分为两类：氢气孔和氮气孔。氢气孔是由于焊接过程中熔融金属吸收了过量的氢，在冷却过程中由于氢的逸出速度较慢，形成的气孔；而氮气孔则是由于焊接保护不良，空气中的氮气进入熔融金属中，在冷却过程中形成的气孔。
03
焊缝夹杂的形成原因及防治措施
氧化物夹杂的形成原因及防治措施
形成原因
焊接过程中，熔池中的金属与空气中的氧发生化学反应，生成氧化物，这些氧化物在焊缝凝固过程中未能完全逸出，从而形成氧化物夹杂。
防治措施
采用氩弧焊、埋弧焊等焊接方法，减少焊接过程中与空气的接触；采用低氧焊接材料，降低熔池中氧的含量；采用气体保护焊，防止熔池受到氧化。
感谢您的观看
THANKS
设置探伤参数包括调整超声波的频率、脉冲宽度、发射功率等，以达到最佳的检测效果。
分析缺陷需要对记录的信号进行识别、标注、测量等处理，并结合缺陷的性质和等级做出判断。
磁粉探伤检测方法及技术要求
磁粉探伤是一种利用磁粉在材料表面吸附特性检测缺陷的无损检测方法。
选择合适的磁粉需要考虑被检材料的特性、表面状态等因素，以及所需检测的缺陷类型和大小。

焊接气孔和夹杂

在结晶过程中，如果气泡逸出速度比结晶速度更大，焊缝不会产生气孔。
气泡的半径越大，熔池中液态金属的密度越大，粘度越小时，气泡的上浮速度就越大，焊缝就不易产生气孔。
综上所述，气孔形成过程与结晶过程有些类似，
也是由生核、核长大组成，当气泡长大到一定程
度便开始上浮，在不利条件下（当气泡的浮出速
度小于结晶速度时）就有可能残留在焊缝中形成
ph＞po
式中，ph——气泡内部压力；
ph =pH2+pN2+pCO+pH2O+… po——阻碍气泡长大的外部压力。在具体条件下，只有一种气体起主要作用，而其它气体起辅助作用。
外部压力包括：大气压力、液态金属、熔渣的压力和表面张力引起的附加压力。
若气泡核附着在液固相表面时，表面张力引起的附
加压力将减小，气泡便易30于长大。
[C]+[O]=CO
[FeO]+[C]=CO+Fe
[MnO]+[C]=CO+Mn
[SiO2]+[C]=2CO+Si CO气体不溶于钢，在熔池处于高温时，可以以气泡形式从熔池中逸出，不会形成气孔。但在熔池凝固阶段一方面由于成分偏析使液相中局部区域[FeO]和[C]含量提高，促使CO生成。另一方面，温度降低，金属熔池粘度加大，在快速结晶下CO来不及逸出变成气孔。
和提高Aa/A比值，使能量30 减少。
9
可以认为，Aa/A的比值最大的地方就是最有可能产生气泡的地方，树枝晶相邻的凹陷处和母材金属尚未熔化晶粒的界面上Aa/A的比值最大，因此，在这些部位最易产生气泡核。
此外，当Aa/A比值一定时，θ角越大，形成气泡核所需的能量越小。
30
10

材料凝固过程中的气孔与夹杂

反应气孔
§13-3
1、危害
影响气孔的因素及防止措施
有效工作断面 ↓→ σb↓ δ↓ 应力集中 →裂纹疏松 → δ↓气密性 ↓ 耐蚀性↓ 2、防止措施
针对形成原因
§13-4
1、来源：
夹杂物
内生夹杂：熔化与凝固过程冶金反应产物脱O P S 产物 N2 、 O2 、 P 溶解偏析形成第二相外来夹杂：熔炉耐火材料、造型材料
第十三章气孔与夹杂
Chapter 13 Gas-holes(or pinholes) and Inclusions
§13-1
•
气孔的种类
• 1、析出性气孔
在冷却及凝固过程中，因气体溶解度下降，析出气体，来不及从液面排出而形成气孔。
Al-Si合金中的典型析出性气孔
Al-Si合金中的典型析出性气孔
按形成时间先后：初生夹杂物
次生夹杂物
二次氧化夹杂物
2、危害：连续性，均匀性破坏＝>机械性能 ↓致密性↓ 红脆 —热裂（低熔点相）裂纹源耐蚀性能
决定于夹杂物的成分、性能、形状、大小、数量、分布 =>硬脆→δαk 球形 →影响↓；针状、尖角影响↑↑（应力集中）事物的另一方面：高熔点、细小颗粒→ 好的作用
非自发形核核心→ 细化
沉淀强化—N化物弥散新学科的产生→ MMC，人为的加入高性能陶瓷相
钢中MnS夹杂物引起的裂纹源及扩张过程 a)原始状态 b)受力后产生裂纹 c)d)裂纹继续扩展
3、初生夹杂物的形成及防止措施
• 浇注前的熔炼及熔体处理中，冶金反应产生。 • 夹杂物容易聚合、长大 • 防止措施： • （1）加溶剂——吸收夹杂 • （2）除气处理时也可将夹杂物携带上浮排出 • （3）过滤法

3.2--气孔与夹杂解析

3.3 硫、磷对焊缝金属的作用和把握
〔一〕硫的危害与把握 1．存在形式：主要以FeS和MnS的形式存在 2．危害：〔1〕促使金属热裂；缘由：低熔共晶物呈液态薄膜形式分布于晶界，割裂了晶粒间F的e+联Fe系S(。熔点为985℃)；
〔2〕降低焊缝的韧Fe性S+，F促eO使(熔冷点脆为、9热40脆℃和) 层状撕裂，对低合金高强钢还可N能iS是+N造i(熔成点冷6裂4的4℃起)源。
2．冶金处理
在药皮和焊剂中参与氟化物—HF夺氢把握焊接材料的氧化复原势—OH夺氢〔HF和OH不溶于液态钢中，比H2和H2O稳定，不易分解出H〕
〔1〕提高气相的氧化性〔OH夺H〕 CO2+H=CO+OH O+H=OH O2+H2=2OH
〔2〕氟化物除氢〔HF夺H〕
① CaF2直接去氢
CaF2+H2O气=CaO气+2HF↑ CaF2+2H=Ca气+2HF↑
〔880℃〕碳的存在将促使磷的偏析，使热裂趋向加剧。 ②促使金属冷脆：磷化铁本身硬而脆→冷脆
3．把握措施－以“限”为主
〔1〕严格限制母材、填充金属、药皮和焊剂中的含磷量。
〔2〕冶金脱磷
2[Fe3P]+5(FeO)+3(CaO)→((CaO)3·P2O5)+11[ Fe] 焊接时的冶金脱磷措施根本无效，根本〔措放施热是反严响格〕限制原材料中的含磷量。
〔二〕氢对焊接质量的影响
氢的有害作用可分为两种：
暂态现象－氢脆、白点，经时效、热处理可消退
1永．久氢脆现〔象氢－致气塑孔性、损失冷〕裂纹，不行消退
〔1〕定义：氢在室温四周使钢的塑性指标〔如延长率和断面收缩率〕严峻下降的现象。〔2〕产生气理：由溶解在金属晶格中的氢引起拉伸位错运动、积存空腔 H集中聚拢空腔 H+H→H2 压力变脆〔3〕影响因素：含氢量、试验温度和变形速度、焊缝金属组织氢脆只有在处于室温下、静载拉伸或静载弯曲条件下含氢量较高的焊缝中才会消逝。

10.2-气孔与夹杂解析

材料工程基础
2
10.2气孔与夹杂物
1、气孔 ※气孔的分类及特征
②浸入性气孔 •在高温液态金属作用下铸型和型芯等产生的气体，浸入金属内部所形成的气孔。 •常消逝在铸件表层或近表层； •一般是水蒸气、CO、CO2、H2、CnHn。
③反响性气孔
•金属液与铸型之间，金属液与熔渣之间或金属液内部某些元素化合物之间发生化学反响所产生的气孔。 •金属液与铸型反响产生的气孔常分布在铸件皮下1～3mm处，皮下气孔，经加工或清理后露出来；
4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 ※措施
〔3〕防止应力和变形的方法
•铸造热应力是由于铸件壁厚有大小，冷却有先后，致使铸件收缩不全都而形成。防止热应力和变形的方法是承受同时凝固原则。
•铸件构造各局部之间没有温差或温差尽量小，使各局部同时凝固。
材料工程基础
21
4、影响缩孔与缩松的因素及防止措施 ※措施〔4〕两种凝固原则应承受的工艺措施
体收缩率/％ c）
c〕恒温凝固的合金 10
10.3 缩孔与缩松
1、金属收缩的根本概念
※液态收缩(T浇-TL)
• 缘由：气体排出；空穴削减；原子间间距减小。
εV 液 v液＝＝αV v液液（ (TT 浇浇 -－ TL)T ×L 1) 0 0％1％ 00
液态体收缩率〔%〕
金属的液态体收缩系数
材料工程基础
10.3 缩孔与缩松
1、金属收缩的根本概念定义：铸件合金在液态、凝固态和固态的
冷却过程中，所发生的体积缩小的现象称
为收缩温；
m
温
n
温
度
度
度 /℃
T浇
/℃
/℃
液态收缩
凝固收缩

气孔、夹杂与偏析

焊缝中的气孔与夹杂物
一、焊缝中的气孔
气孔是焊接生产中经常遇到的一种缺陷，在碳钢、高合金钢和有色金属的焊缝中，都有出现气孔的可能。焊缝中的气孔不仅削弱焊缝的有效工作截面积，同时也会带来应力集中，从而降低焊缝金属的强度和韧性，对动载强度和疲劳强度更为不利。在个别情况下，气孔还会引起裂纹。
(1)气泡生核
HY80钢TIG自熔焊缝中Ni的偏析
焊缝的层状偏析 a)焊条电弧焊 b）电子束焊
层状偏析与气孔
(1)冶金因素的影响 1)熔渣氧化性的影响 2)焊条药皮和焊剂成分的影响 3)铁锈及水分的影响
(2)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
防止焊缝中形成气孔的措施
(1)消除气体来源 (2)正确选用焊接材料 (3)控制焊接工艺条件
二、焊缝中的夹杂物
－－轻金属易产生气孔（铝、镁）
焊缝中的气孔分类
(1)析出型气孔
1)氢气孔 2)氮气孔
(2)反应型气孔
1) CO气孔 [C]+[O]=CO [FeO]+[C]=CO+[Fe]
2)H2O气孔 [Cu20]+2[H]＝2[Cu]+ H2O
[Ni20]t2[H] =2[Ni]+ H2O
影响焊缝形成气孔的因素
焊缝金属中有夹杂物的存在不仅降低了焊缝金属的塑性，增大低温脆性，降低韧性和疲劳强度，还会增加热裂纹倾向。因此，在焊接生产中必须限制夹杂物的数量、大小和形状。常见的夹杂物有以下三种： (1)氧化物夹杂 (2)氮化物夹杂 (3)硫化物夹杂
焊缝中的化学成分不均匀性
焊缝金属非平衡凝固导致焊缝金属的化学成分不均匀性，即出现所谓的偏析现象。焊接熔池在凝固过程中产生的偏析与第五章第五节中所述的偏析机理相同。焊缝中常见的偏析有以下三种。 1、显微偏析 2、层状偏析 3、区域偏析

第六章气孔和夹杂

2．形成气孔的气体
构成气孔的气体，一是来自于周围介质，二是化学冶金反应的产物。按不同的来源，气体可以分为下述两种类型： 1)高温时能大量溶于液体金属，而在凝固过程中溶解度突然下降的气体，如H2、N2。 2)在熔池进行化学冶金反应中形成而又不溶解于液体金属中的气体，如CO、H2O。焊接低碳钢和低合金钢时，形成气孔的气体主要是H2和 CO，即通常所说的氢气孔和一氧化碳气孔。二者的来源与化学性质都不同，形成气泡的条件与气孔分布的特征也不一样。
1
一、焊缝成形缺陷及产生原因
1．焊缝尺寸不符合要求
影响：表面高低不平、波形粗
劣、宽度不均匀，除造成焊缝成形不美观外，还影响焊缝与母材金属的结合强度。余高过高，则易形成应力集中；余高太低，则不能得到足够的接头强度。当、装配间隙不均匀或焊接参数不当等因素所致。

原因：由焊件坡口角度不
10
一、气孔的分布特征与产生原因
3．氢气孔产生的原因及其特征氢是还原性气体且扩散能力很强，在低碳钢焊缝中，气孔大都分布于焊缝表面，断面为螺钉状，内壁光滑，上大下小呈喇叭口形
11
一、气孔的分布特征与产生原因
3．氢气孔产生的原因及其特征由于氢在液态金属(如Fe，Al)中溶解度很高，在高温时熔池和熔滴就有可能吸收大量的氢。而当温度下降时，溶解度随之下降，熔池开始凝固后，氢的溶解度要发生突变。随着固相增多，液相中氢的浓度必然增大，并聚集在结晶前沿的液体中。这样，树枝晶前沿，特别是在相邻晶粒间的低谷处的液体金属中，氢的浓度不仅超过了熔池中的平均浓度，而且超过了饱和浓度，氢在枝晶间最大浓度可达到平均浓度的2.2倍。随着凝固的继续，氢在液相中的浓度将不断上升。当谷底处氢的浓度高到难以维持过饱和溶解状态时，就会形成气泡。如在谷底部形成的气泡，由于各种阻力的作用未能在熔池完全凝固前浮出，则形成气孔。综上所述，氢气孔是凝固过程中首先在枝晶间的凹陷最深处形成气泡。气泡形成后，一方面氢本身的扩散能力促使其浮出，另一方面又受到晶粒的阻碍与液态金属粘度的阻力，二者综合作用的结果，气孔就形成了上大下小的喇叭口形，并往往呈现于焊缝表面。

铸件中的气体与非金属夹杂物

金属发生相变时，由于金属组织结构的变化，气体的溶解度将发生突变。液相比固相更有利于气体的溶解。
当金属由液相转变为固相时，溶解度的突然下降将对铸件中气孔的形成产生直接的影响。
氮、氢、氧在金属中的溶解度
氮和氢在金属或合金中的溶解反应类型及形成化合物倾向
气体
金属与合金
溶解反应类型形成化合物倾向
Rx
e DL

金属凝固时，由Tiller公式可
得出气体在液相中的浓度分布。
最初析出的固相中气体浓度为k0C0，在凝固前沿处x=0，液相中气体将
达到最大值C0/k0。设液相中气体浓度超过某饱和气体浓度SL时，才析出气泡，则产生过饱和浓度区
Δ x可由下式求出：
x DL ln 1 k0
二.气体的析出根据热力学条件，溶解在金属中的气体是不稳
定的。当与其平衡的外部条件（压力、温度等）发生变化时，气体就会金属中析出，直到与外部条件达新的平衡时为止。特别是在金属液-固相变过程中，气体溶解度发生急剧变化，此时，更有大量的气体从金属中析出。
气体从金属中析出有三种形式：（1）扩散析出；（2）聚集成气泡析出；（3）形成化合物析出。
加压力PC，有利于气泡的长大。
3）气泡上浮
当气泡长大到一定程度后，就会脱离现成表
面，并开始上浮。气泡脱离现成表面的能力主要
取决于液体金属、气相和现成表面之间的表面张
力，即
cos 1,g 1,2 2,g
式中： —气泡与现成表面的润湿角； 1,g—现成表面与气泡间的表面张力； 1,2—现成表面与液体金属间的表面张力； 2,g—液体金属与气泡间的表面张力。
铁和铁基合金氮
Al、Ti、V、Zr等金属及合金

焊接气孔与夹杂形成机理与防止措施

性。
典型案例三
为了防止焊接过程中的气孔和夹杂问题，可以采取以下措施
选用合适的焊接材料，确保材料的质量和纯净度；
采用合适的焊接工艺参数，如焊接电流、电压和焊接速度等
；
典型案例三
对焊缝进行有效的清理，去除杂质和熔渣；
加强焊接过程中的质量控制，定期对焊接设备进行检查和维护；
在焊接完成后进行无损检测，如 X射线检测、超声波检测等，以
确保产品质量。
THANKS
谢谢您的观看
选择合适的保护气体和焊接方法
根据焊接材料和母材的性质选择合适的保护气体和焊接方法。
对于特定的焊接材料和母材，应选择具有良好抗气孔性能的焊接方法和保护气体。
在焊接过程中，应控制保护气体的流量、纯度和压力等参数，确保其符合焊接工艺要求。
05
焊接气孔与夹杂的检测与评估
无损检测技术
超声检测
对焊接接头进行外观检查、无损检测和破坏性试验等，确保焊接质量符合要求。
焊接质量控制
通过建立焊接质量管理体系、加强焊接过程控制和焊工技能培训等措施，提高焊接质量。
06
焊接气孔与夹杂的案例分析
典型案例一：汽车制造业中的焊接气孔问题
总结词
汽车制造业中焊接气孔问题严重，影响产品质量和安全性。
钻孔检测
在焊缝上钻孔，观察孔内壁以检测内部缺陷，适用于较厚焊缝的检测，但会对焊缝造成损伤。
剥离检测
通过剥离焊缝表面，观察剥离面以检测内部缺陷，具有直观、可靠等优点，但会对焊缝造成损伤。
焊接质量的评估与控制
01
02
03
焊接工艺评定
对焊接过程进行全面评估，确保焊接工艺符合相关标准和规范要求。

《气孔与夹杂》课件

案例二：某钢材的气孔与夹杂问题分析
01
总结词
钢材气孔与夹杂问题较少见，但影响钢材的韧性和焊接性能。
02 03
详细描述
某钢材在生产和加工过程中出现了气孔和夹杂问题，这些气孔和夹杂物在钢材中形成空洞和杂质，导致钢材的韧性和焊接性能下降，容易发生脆断和焊接不良等问题。
解决方案
采用合适的冶炼和轧制工艺，控制钢材中的气体和夹杂物含量，同时加强钢材的质量检测和控制，确保钢材的质量和性能。
工艺控制措施
优化熔炼、浇注和凝固工艺，减少夹杂物的生成；采用过滤网、电磁搅拌等技术去除夹杂物。
03
气孔与夹杂物的关系
气孔与夹杂物的相互影响
气孔是材料内部的一种空洞，而夹杂物则是与基体不同的其他物质。两者在形成过程中可能相互影响，导致材料性能的变化。
气孔的形成可能与夹杂物的存在有关，夹杂物可能成为气体的聚集地，导致气孔的形成。同时，气孔的形成也可能影响夹杂物的分布和形态。
通过选择纯净度高的原材料，减少夹杂物的引入。
热处理和加工过程的控制
通过合理的热处理和加工过程，减少气孔和夹杂物对材料性能的影响。
优化熔炼和铸造工艺
通过改进熔炼和铸造工艺，减少气孔和夹杂物的形成。
检测和质量控制
通过无损检测和严格的质量控制，确保材料中气孔和夹杂物的含量在允许范围内。
04
案例分析
硬质夹杂物会加剧材料表面的磨损。
耐腐蚀性影响
某些夹杂物可能加速材料的腐蚀速率。
焊接性能影响
夹杂物可能影响焊接过程中的润湿性和焊缝质量。
夹杂物的检测与控制
金相检测法
通过金相显微镜观察材料内部的夹杂物形态、大小和分布。
化学分析法

焊接产生的裂纹、夹杂和夹渣及防止措施

1.气孔、夹杂和夹渣及防止措施（1）气孔焊接时，熔池中的气体在固体时能逸出二残留下来所形成的空穴成为气孔。

气孔是一种常见的焊接缺陷，分为焊接内部气孔和外部气孔。

气孔有圆形、椭圆形、虫形、针状形和密集型等多种，气孔的存在不但会影响焊缝的致密度，而且将减少焊缝的有效面积，降低焊缝的力学性能。

产生原因：焊件表面和坡口出有油、锈、水分等污物存在；焊条药条药皮受潮，使用前没有烘干；焊接电流太小或焊接速度太快；电弧过长或偏吹，熔池保护效果不好，空气侵入熔池；焊接电流过大，焊条发红、药皮提前脱落，失去保护的作用；运条方法不当，如收弧动作太快，易产生缩孔，接头引弧动作不正确，易产生密集气孔等。

防止措施：焊前将坡口两侧20~30mm范围内的油污、锈、水分清除干净；严格地按焊条说明书规定的温度和时间烘培；正确地选择焊接工艺参数，正确操作；尽量采用短弧焊接，野外施工要有防风设施；不允许使用失效的焊条，如焊芯锈蚀，药皮开裂、剥落，偏心度过大等。

（2）夹杂和夹渣夹杂时残留在焊缝金属中由冶金反映产生的非金属夹杂和氧化物。

夹渣时残留在焊缝中的熔渣。

夹渣可以分为点状夹渣和条状夹渣两种。

夹渣削弱了焊缝的有效断面，从而降低了焊缝的力学性能，夹渣还会引起应力集中，容易使焊接结构在承载时遭受破坏。

产生原因：焊接过程中层间清渣不净；焊接电流太小；焊接速度太快；焊接过程操作不当；焊接材料与母材料化学成分匹配不当；坡口设计加工不合适等。

防止措施：选择脱渣性能好的焊条；认真地清除层间熔渣；合理地选择焊接参数；调整焊条角度和运条方法。

2. 裂纹产生的原因及防止措施裂纹按其产生的温度和时间的不同分为冷裂纹、热裂纹和再热裂纹；按其产生的部位不同分为纵裂纹、横裂纹、焊根裂纹、弧坑裂纹、熔合线裂纹及热影响区裂纹等。

裂纹时焊接结构中最危险的一种缺陷，甚至可能引起严重的生产事故。

（1）热裂纹焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区间所产生的焊接裂纹成为热裂纹。

铸造-气孔及夹杂、偏析

第三章铸件中的气孔3.1铸件中气体的存在形态：原子、化合物、分子。

以氮为例子：原子的氮：固溶体，氮与金属反应，氮化物，氮以气体方式存在：氮气，形成气孔。

前两种方式：不是咱们本节讨论的问题，因此不予讨论。

本节主要讨论以分子方式存在所产生的问题。

3.2铸件中的气孔的种类概念：气孔：铸件在凝固过程中气体残留在铸件中形成的孔洞---气孔（1）析出性气孔：在金属溶液中, ------- 温度高,------气体的溶解度高, ——温度降低, ……金属溶解度降低--――气体析出一一析出的气体来不及排出一一残留在铸件内部一一形成气孔。

这种气孔主要是由溶液中析出的，因此称为析出性气孔。

形成部位：气体在溶液中各个部位均有溶解，因此，析出性气孔在铸件整个断面上均有，可以呈现大面积分布。

在冒口、铸件厚壁部位：溶液凝固较晚，气体容易向此处转移，因此，在此部位容易出现析出性气孔的聚集，在此部位分布比较密集。

形状：球团形、多角裂纹形，断续裂纹形或混合型（2）反应性气孔：金属液与铸型或金属液内部各种成分之间产生化学反应，产生一定的气体，这些气体在金属液凝固过程中来不及排出铸件之外，在铸件中形成气孔。

C+02 ' CON2+H2 气体是由化学反应造成的，因此成为反应性气孔。

产生部位：主要原因：与铸型之间NH3的反应：因此一般在铸件表面或铸件表面1~3 毫米以下。

出现在铸件表面以下：一般称为皮下气孔。

（主要原因：金属液与助兴之间的反应产生）金属液内部各成分之间产生的反应，在整个断面上出现，因此，气孔也出现在整个断面上。

形状：一般应该为圆形，产生后有向铸件外逸出的趋势，因此在向外逸出的过程中（3）侵入性气孔金属液外部的气体进入到金属液内部，在金属液凝固过程中来不及逸出到金属液外部而残留在铸件内部，所形成的气孔，称为侵入性气孔。

最主要原因：水分：受热后液态变为气态，体积大大膨胀，产生非常高的压力，在压力作用下进入金属液内部。

特点：在整个铸件断面上分布，但靠近铸件表面分布密集。

焊缝中的气孔各夹杂

焊缝中的气孔各夹杂原因：焊材杂质，水份多；工件表面有锈、油；工艺不恰当；V↑、I↑、V冷↑、保护不好等等。

害处：1）焊缝有效截面↓，承载能力↓2）应力集中，疲劳强度↓。

3）深透性气孔，使致密性↓。

一．焊缝中的气孔（一）气孔的类型及分布特征气孔有的产生在焊缝表面，也有的产生在内部，有的以单个存在，有的成堆出现。

两大类：一类：高温时溶解的气体H2N2二类：冶金反应产生的气体CO H2O例如：氢在铝中溶解度从0.69陡降到0.036ML/100g相差20倍。

氢在铁中溶解度相差2倍。

再由于铝的导热性很强，在相同条件下，铝的溶合区的冷却速度可为钢的4－7倍，不利于气泡外逸，焊接时铝比钢更易产生气孔。

特征：多出现在焊缝表面，断面形状多为螺钉状，从焊缝表面看呈园喇叭口形，气孔的四周有光滑内壁。

有个别残存在内部，以小圆球状存在。

产生原因：焊接过程中，熔池金属吸收大量的氢气，在冷却和结晶过程中，氢的溶解度发生了急剧下降，熔池冷却速度快，来不及逸出，残存在内部，发生了氢的过饱和，在相邻树枝晶的凹陷处是氢气泡的胚胎场所，浮出时更易受阻，不易脱离表面，而氢又有较大的扩散速度，极力向表面上浮结果，使焊缝中形成具有喇叭口形的表面气孔。

N 2气孔型状：在焊缝表面，成堆出现，蜂窝状。

（特征）产生原因：保护不当，空气侵入造成。

CO 气孔特征：焊缝内部，条虫状，表面光滑。

产生原因：高温冶金反应。

[][][][][][][][]SiCO C SiO Q F CO C O F M CO C O M COO C e e nn +=+----+=++=+=+222 CO 不溶于液态金属，在高温时，CO 以气泡的形式猛烈地逸出，但熔池结晶时，η↑，CO 不易逸出，此反应为吸热反应，促使结晶速度加快，CO 形成气泡不能逸出，沿结晶方向形成条虫形内气孔（二）气孔形成机理气孔的形成：生核---长大----逸出： 1）浮出：无气孔2）浮不出：气孔1．气泡的生核具备条件：①液态金属中有过饱和的气体1）高温溶解的过饱和气体H 2 N 2。