焊接化学冶金的特点
焊接冶金
3.2.2 氮的作用
根据氮与金属的作用特点，可分为两种情 况进行讨论： ①与氮不发生作用的金属，如铜和镍等， 它们既不溶解氮，又不形成氮化物。所以 焊接这些金属时可以用氮气作为保护气体。 ②与氮发生作用的金属，如铁、锰、钛、 硅、铬等，它们既溶解氮，又形成氮化物。 所以焊接这些金属及其合金时就要防止焊 缝金属的氮化。
3.3.3 氧对焊接质量的影响
焊缝中的氧不论以何种形式存在，对焊缝的性 能都有很大的影响： 降低焊缝的力学性能 [O]↑→焊缝的强度、塑性、韧性↓↓ ，尤其 低温冲击韧性急剧下降 （2）增加焊缝的冷脆与热脆敏感性 （3）降低焊缝导电性、导磁性、耐蚀性等物 化性能 （4）使焊缝中有益的合金元素烧损，并造成 飞溅和气孔。
③沉淀脱氧（置换脱氧） 这是置换氧化的逆反应。它的原理是利用溶于液态 金属中的脱氧剂和[FeO]反应，把铁还原，而且要求 脱氧产物浮入渣中。沉淀脱氧比先期脱氧进行的彻 底，是最重要的脱氧方法。下面介绍几种常见的脱 氧反应： 碳脱氧 [C]+[FeO]=CO↑+[Fe] 锰脱氧 [Mn]+[FeO]=(MnO)+[Fe] 硅脱氧 [Si]+2[FeO] =(SiO2)+2[Fe] 硅锰联合脱氧
3.1.3控制氢的措施
（4） 焊后脱氢处理 焊后加热焊件，促使氢扩散外逸，从而减 少接头中含氢量的工艺叫做脱氢处理。 焊后将焊件加热到350℃保温一小时，或加 热到250℃保温6-8小时，可促使大部分氢 扩散逸出。
3.2 氮对金属的作用
3.2.1 氮的来源 焊接周围的空气是电弧气相中氮的主要来 源。尽管焊接时采取了保护措施（药皮保 护、气保护等），但总有或多或少的氮侵 入焊接区，与熔化金属发生作用。
焊接冶金学(基本原理)
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绪论一、焊接过程的物理本质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,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
物理本质：1）宏观:焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性)2）微观:焊接是在焊件之间实现原子间结合.2.怎样才能实现焊接,应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键,达到焊接的目的。
然而,这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层.这样，就会阻碍金属表面的紧密接触.为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施:1）对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜,使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触.2）对被焊材料加热（局部或整体）对金属来讲,使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。
二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源.2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源.3) 电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。
焊接冶金重点
一、重要术语1.正极性：表示脉冲电平的极性为正。
2.负极性：表示脉冲电平的极性为负。
3.药皮质量系数：4. 熔合比θ（稀释率） ：焊缝中熔化的母材所占的比例式中：W b －溶入焊缝中的母材质量；W d －焊缝质量；W w －溶入焊缝中的焊丝质量。
5.渣的碱度：分子理论的碱度公式是式中：R 2O (Na 2O)、RO (CaO)－渣中碱性氧化物的摩尔分数；RO 2 (SiO 2)－渣中酸性氧化物的摩尔分数。
B > 1碱性渣；B < 1酸性渣；B = 1中性渣。
但根据经验B > 1.3渣才呈碱性。
离子理论是把液态熔渣中自由氧离子的浓度（游离状态的氧离子的浓度）定义为碱度。
浓度越大，其碱度就越大。
6.熔滴的比表面积：熔滴的表面积Ag 与其质量ρVg 之比7.扩散氢：以H 和H ＋形式存在与焊缝中形成间隙固溶体，可以在金属晶格内自由移动，占焊缝氢含量的80%以上。
8.残余氢：当扩散氢移动到金属内部缺陷的部位时，氢原子转换成氢分子，因体积增大，滞留在这些部位。
9长（短）渣：凝固时间长的渣叫长渣，凝固时间短的渣叫短渣。
10扩散氧化:在温度不变的情况下，当增加熔渣中氧化铁的浓度时，他将向熔池中扩散，使焊缝中的含氧量增加。
11.置换氧化:如果熔渣中含有较多的易分解的氧化物，则可能与液态铁发生氧化反应，使铁氧化，而另一个元素还原。
12先期脱氧：在药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应（特点是脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系）13沉淀脱氧：是在熔滴和熔池内进行的，其原理是溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO 直接反应，把铁还原，脱氧产物浮出液态金属。
14扩散脱氧：是在液态金属与熔渣界面上进行的，是以分配定律为理论基础。
15热脆：某些钢材400～500℃温度区间长期停留后室温下的冲击值有明显下降的现象。
在高温时并不表现出脆性，只有用常温冲击试验才能表现出脆性上升，可比正常值下降50％～60％以上。
熔焊总结解读
二、焊缝的结晶特点
1、焊接熔池的：非均匀形核和联生生长
择优长大
偏向晶和定向晶的形成
2、焊缝凝固后的结晶形态
主要是柱状晶和少量的等轴晶，其中柱状晶包括平面晶和包晶；等轴晶包括树枝晶。
3、不均匀性和夹杂
a)结晶的不均匀性会产生：偏析、气孔、裂纹
b)偏析指显微偏析、层状偏析和区域偏析。
c)区域偏析的危害：在应力作用下产生纵向裂纹。
4、熔合区的不均性。
会产生脆性线、冷裂纹、再裂裂纹。
5、熔合区划分
分为：半熔合区、结晶过渡区和未混合区
三、焊缝金属组织调整和改善
1、一次结晶
一次结晶组织形态：粗大柱状晶。
A、粗大柱状晶对低碳钢影响不大，对高温合金钢高强钢影响大
B、粗大柱状晶影响：冲击韧性下降易产生热裂纹、夹杂、气孔、腐蚀等。
高合金钢钢合金元素〉10%
2.按性能与用途分类：强度用钢（高强钢）
低中合金特殊用钢
二、高强钢及特殊用钢的分类
１.高强钢： 普通低合金钢（热轧正火钢）
调质钢：低碳调质钢、中碳调质钢
２.特殊用钢： 珠光体耐热钢Ｐ
低温用钢：Ｆ、Ｍ、Ａ
低合金耐蚀钢
三、高强钢的性能及特点
１，普低钢
ａ．屈服强度为２９４～４９０ＭＰａ，属于热轧正火钢，也叫普通低合金钢，代表：１６Ｍｎ，１５ＭｎＶ
1．宏观分类：表面裂纹、内部裂纹、热影响区纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹
2．本质分类：热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂裂纹、应力腐蚀裂纹
三、热裂纹
1．热裂纹的分布形态
结晶裂纹（凝固裂纹）：特点是沿一次结晶的晶界分布，主要在杂质多的碳钢中
液化裂纹：在母材近缝区或多层焊前-焊道，受热而在液化晶界上形成的，主要是高碳钢与不锈钢中
《金属焊接》2013-5-焊接冶金详解
二、任务
防止或减少有害杂质侵入
化 学 冶 任务 减少合金元素烧损 金
对熔化金属进行冶金处理
三、特点
分区连续进行
药皮反应区 熔滴反应区
熔池反应区
三、特点
分区连续进行
药皮反应区
水分的蒸发 物质的分解
有机物分解 矿物的分解
合金的氧化
熔滴反应区
熔池反应区
气体温高度度高分解 平均温度低
反氮应氢时激间烈极溶短解 比表面积小 增搅氧拌与强渗烈合金 反应时间稍长 冶金金属反的应蒸剧发烈 搅拌不太激烈 反应去物氢接触反面应积大 温度分布极不均匀
B1>1.3时为碱性渣，<1.0时为酸性渣，1～1.3时为中性渣
四、其他性质
熔渣的粘度 表面张力 密度
线膨胀系数 熔化性
熔渣的粘度η：液体内部发生相对运动时所产生的内摩擦力。
η正常
η大 焊缝成形差
气孔↑ 冶金反应不充分
飞溅
η小 熔渣不均匀 失去应有保护作用 冶金反应充分
熔渣的粘度 将熔渣分为长渣和短渣
B
碱性氧化物％ 酸性氧化物％
B1大于1时为碱性渣，小于1时为酸性渣，等于1时为中性渣
三、碱度
B1
0.018 CaO
0.015
MgO 0.006 CaF2 0.014 (Na2O 0.017 SiO2 0.005 (TiO2 ZrO2
K2O) Al2O3 )
0.007
(MnO
FeO)
弧O气2中的氧化性气体
药皮中的高价氧化物
源
药皮中含水物质及铁锈
H2O
保护气或空气中的水分
氧的溶解及存在形式
原子氧
FeO
总氧量
CO2
3焊接化学冶金及焊缝金属的合金化
三、焊接化学冶金反应区
焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连续进行的，以手工电弧焊为例， 有三个反应区:药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。
（一）药皮反应区（100℃至药皮的熔点1200℃） 1) 水分的蒸发
>100℃，吸附水全部蒸发； >200~400℃，结晶水被排除； 更高的温度，化合水。
2) 某些物质的分解
(二) 焊缝金属中的氢及其扩散
在钢焊缝中，氢大部分是以H、H+或H-形式存在的，它们与焊缝金属形成 间隙固溶体。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。
（3）氢对金属的作用
主要来源：焊接材料中的水分、含氢物质及电弧周围空气中的水蒸气等。 (一) 氢在金属中的溶解 根据氢与金属作用的特点可把金属分为两类： 第一类是能形成稳定氢化物的金属，如Zr、Ti、V、Ta、Nb等。这类金属吸
收氢的反应是放热反应，因此在较低温度下吸氢量大，在高温时吸氢量 少。焊接这类金属及合金时，必须防止在固态下吸收大量的氢，否则将 严重影响接头质量。 第二类是不形成稳定氢化物的金属，如Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等。但氢 能够溶于这类金属及其合金中，溶解反应是吸热反应。
1）与熔滴相比，熔池的平均温度较低,1600~1900℃; 2）比表面积较小，约为3~130cm2/kg; 3）反应时间稍长些，但也不超过几十秒; 4）温度分布极不均匀，熔池中有一定的强烈运动。
熔池前部发生金属熔化和气体吸收，并有利于发展吸热反应； 熔池后部发生金属凝固和气体逸出，并有利于发展放热反应。
熔池阶段的反应速度比熔滴阶段小，并且在整个反应过程中的贡献也 较小。合金元素在熔池阶段被氧化的程度比熔滴阶段小就证明了这一 点。但是在某些情况下，熔池中的反应也有相当大的贡献。
焊接化学冶金
(二) 保护的方式和效果
1 埋弧焊：利用焊剂及其熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金 属的，焊剂保护效果取决于焊剂的粒度和结构。 2 气体保护焊：保护效果取决于保护气的性质与纯度。惰性气 体(氩、氦等)保护效果好，用于合金钢和化学活性金属及其 合金。 3 渣-气联合保护：焊条药皮和焊丝药芯一般是由造气剂、造渣 剂和铁合金等组成，这些物质在焊接过程中形成渣-气联合保 护。 4 真空：真空保护效果是最理想的，如真空度高于0.0133Pa的 真空室内进行电子束焊接，把氧和氮有害作用减至最小。
t max
L v
m tcp vAw
Aw，焊缝截面积
3 熔池的温度
熔池各处的温度不均匀。
熔池前部，母材就不断地熔化 熔池中部具有最高的温度。
熔池后部的温度逐渐降低。
低碳钢熔池的平均温度约为 1770±100 ℃。
图1-4熔池的温度分布 1-中部 2-前部 3-后部
4 熔池中流体的运动状态 熔池中液体金属发生强烈运动，使熔池中 热量和质量传输过程得以进行。 1 运动方向 熔化的母材由熔池前部，沿结晶前沿的弯 曲表面向熔池的后部运动； 熔池的表面上，液态金属由熔池的后部向 中心运动。 2 运动作用 a) 使母材和焊条金属充分混合，形成成分 均匀的焊缝金属。 b) 有利于气体和非金属夹杂物外逸，加速 冶金反应，消除焊接缺陷(如气孔)，提高 焊接质量。
电弧热：焊条熔化、使液体金属过热和蒸发的主要能源。
2 焊条金属的平均熔化速度 平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。平均熔化速 度与焊接电流成正比 。gM=G/t=αpI 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。gD=GD/t=αHI 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。
青岛科大(马伯江)焊接知识点
二、焊接温度场指焊接某一区域某一瞬间温度的分布。
也可以说，温度是空间某点位置和时间的函数。
T = f （x, y, z, t）式中：T－焊件上某点某瞬时的温度；x, y, z－焊件某点的坐标；t－时间。
因为焊接热源是按一定速度匀速运动，所以焊接温度场则是一个椭圆。
（一）焊接温度场的特点等温线、等温面：温度场中温度相等各点的连线和连面。
在温度场内，不同温度的等温线或等温面不会相交。
热源中心为原点，焊接方向为X轴，焊件宽度为Y轴（移动坐标系）。
焊接温度场对Y轴对称，对X轴不对称。
（二）影响温度场的因素1热源性质：热源能量越集中，加热面积越小。
焊接工艺参数：a) 热源功率不变、焊接速度变；b) 焊接速度不变，热源功率变；c) 热源功率和焊接速度都变，但比值一定。
2被焊金属物理性质：热导率、比热容、热扩散率、表面散热系数等。
3焊件的几何形状：厚板焊接结构：三维传热，热源可视为点状；薄板焊接结构：二维传热，热源可视为线状；丝状焊接结构：一维传热，热源可视为面状。
（二）焊接热循环的主要参数及特点1. 加热的速度（ωH）ωH非常快，使相变温度提高，并造成奥氏体均匀化和碳化物溶解都不充分。
2. 加热的最高温度（Tm）Tm越高，晶粒越粗大，焊接冶金速度越快。
3. 相变温度以上停留的时间（tH）tH越长，越有利于奥氏体均质化。
但晶粒也越易长大。
tH包括加热时的停留时间tˊ和冷却时的停留时间t〞。
tH＝tˊ+ t〞4. 焊接热影响区的冷却速度（Tc）和冷却时间（t 8/5)t 8/5 －焊件从800℃冷至500℃所需的时间，对焊接质量影响很大，尤其是易淬硬钢的焊接。
四）影响焊接冷却速度（热循环）的因素（1）金属热物理性质：金属的导热系数越大，冷却速度就越快。
（2）钢板厚度：钢板的尺寸越大、越厚，冷却速度就越快。
但板厚超过25mm后，冷却速度趋于一定值。
（3）钢板初始温度：初始温度越高，冷却速度越低。
预热是控制淬硬组织、避免产生冷裂纹的重要手段。
焊接技术考试试题及答案
焊接技术考试试题及答案一、填空题(本大题共20分，共10 小题，每小题2 分)1。
焊条牌号是根据焊条主要用途和性能特点来命名的，牌号前加“J”(或“结")字,表示_结构钢焊条。
2. 焊接变形可分为局部变形和整体变形两大类。
3。
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心，该晶格为体心立方晶格4. 易切削钢的钢号冠以Y ,以区别于优质碳素结构钢.5. 点缺陷其特征是三个方向的尺寸都很小,不超过几个原子间距，如空位、间隙原子和置换原子。
6。
熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比叫做熔合比。
7. 焊接时熔滴爆裂后的液体颗粒溅落到焊件表面形成的附着颗粒，较严重时成为飞溅缺陷。
8。
把各种合金元素对淬硬、冷裂的影响都折合成碳的影响,即碳当量法.9。
焊接铁基合金时，常用锰铁、硅铁、钛铁、铝粉作为脱氧剂.10。
氮不象氧那样可以采用脱氧的方法去除,因此首先应加强对焊接区的保护，防止空气侵入。
11。
焊接温度场是指某一瞬时焊件上各点的温度分布。
12。
焊条电焊机按电源的种类可分为交流电弧焊机和直流电弧焊机两大类。
13。
在阴极上电流集中,电流密度很高,发出烁亮光辉的点叫做阴极斑点.14。
焊缝金属的脱氧反应分区域连续进行,按其特点可以分为:先期脱氧;置换脱氧；扩散脱氧。
15。
铁碳合金是金属铁（铁为基础组元)与非金属碳通过熔合的方法使它们结合在一起,形成一种具有金属特性的新物质。
16。
电流大小主要取决于焊条直径和焊缝空间位置，其次是工件厚度、接头形式、焊接层次等。
17。
焊接时熔滴爆裂后的液体颗粒溅落到焊件表面形成的附着颗粒，较严重时成为飞溅缺陷。
18。
焊接性是指金属材料对焊接加工的适用性.19. 熔滴的过渡形式有粗滴短路过渡、附壁过渡、喷射过渡、爆炸过渡。
20。
整个焊件完全冷却到室温后,焊件内存在的应力即为焊接残余应力.二、名词解释题(本大题共30分，共10 小题,每小题3 分）1. 电弧焊利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源,它是焊接热源中应用最为广泛的一种,如手工电弧焊,埋弧焊，惰性气体保护焊（TIG,MIG），活性气体保护焊（MAG）等。
焊接化学冶金详细介绍
焊接化学冶金
焊接化学冶金的特殊性
焊接区金属的保护，焊接化学冶金的反应区，焊接 化学冶金系统的不平衡性。
焊接区内气体与金属的作用
焊接区内的气体，气体与金属的作用。
焊接熔渣对金属的作用
焊接熔渣及其性质，焊接熔渣对金属的氧化，焊缝 金属的脱氧。
焊缝金属的净化与合金化
氮对焊接质量的影响及控制，氢对焊接质量的影响 及控制，氧对焊接质量的影响及控制，硫的危害及 控制，磷的危害及控制，焊缝金属的合金化。
自保护方法无法避免空气的有害影响，保护效果欠 佳，生产上也很少采用，焊缝中氮的质量分数高达 0.12%。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
焊接化学冶金过程是分区域（或阶段）连
分区域 续进行的。
连续进行 各区的反应条件也存在差异，从而影响到
各区反应的方向和限度。
不填丝的钨极气体 熔池反应区 保护焊和电子束焊
特点 故冶金反应最激烈，不但反应速度快，而且反应
最完全，对焊缝成分和性能影响最大。
1.1 焊接化学冶金的特殊性
1.1 焊接化学冶金的特殊性
二.焊接化学冶金的反应区
2. 熔滴反应区
概念
是指从焊条端部熔滴形成、长大到过渡至熔池的 整个区域。
反应
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。
反应温度高，反应时间短，相的接触面积大，并 有强烈的混合作用，反应物含量偏离平衡甚远。
CaCO3、MgCO3等碳酸盐和 Fe2O3、MnO2等高价 氧化物发生分解，形成CO2和O2等气体。
铁合金 的氧化
水分蒸发和某些物质分解所形成的H2O、CO2和O2 等氧化性气体，对被焊金属和药皮中的铁合金 (如
焊接化学冶金
熔池前半部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热 反应，熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利 于放热反应 。
2.1.3 、多相的反应系统 反应温度高，多相参与反应： 焊条电弧焊（111）：液-渣-气三个相； 埋弧焊（12）：液-渣2个相； 气保焊：气-液2个相。 不平衡的反应系统
补充知识
• 金属在高温加工过程中，即使采取了一定的 保护措施，但总是难免要和一些气体相接触。 这些气体主要来自周围大气或加热炉的炉气 以及被加工金属表面与加工工具表面的氧化 膜、吸附水、油污及一些有机物等在加热过 程中分解放出的气体，此外加工中所用的辅 助材料(如炉料中的矿石、溶剂、焊条药皮、 焊剂和各种涂料等)也能放出气体，其中能引 起金属中气体杂质(N、H、O)含量增加的气体 有N2、H2、O2和水蒸汽H2O、SO2、CO2等。
2.2 焊接区内气体与金属的作用
• 2.2.1 焊接区内的气体 • 1、气体的种类和来源 • 1）种类:N2、H2、O2、H2O、CO2、金属及熔渣 蒸气。 重要影响 • 2）来源： （1）焊接材料 （2）气体介质 （3）焊丝和母材表面上的油锈等杂质。 （4）金属和熔渣的蒸发产生的气体
3）气体的供给途径
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。
焊接冶金基础
氢在焊接冶金中的行为及其控制
氢对金属的影响
氢脆 气孔 裂纹
控制氢的措施
限制焊接材料及母材中的含氢量 冶金处理：通过调整焊接材料的成分，使氢在焊接过 程中，生成比较稳定的、不溶于液态金属的氢化物， 如HF。 焊后脱氢处理：消氢处理。
（焊缝中氮、硫及磷同样需要控制）
2.1.4焊缝金属的合金化
一、合金化方式
141 136 131 135
139 3 28,5 0,107 0,16 1,29 0,015 0,006 155 157 150
140 140 159 147
2.1.4焊缝金属的合金化
二、合金元素的过渡系数
过渡系数：某元素在熔敷金属中的实际含 量与它在焊接材料中的原始含量之比。 影响因素
合金元素的物理化学性质 合金元素的含量 合金剂的粒度 药皮、药芯或焊剂的氧化势（放氧量）
– 减少和防止空气（氧、氮）进入焊接区，避免 合金元素烧损，降低焊缝的性能。
保护方法
–真空：电子束焊 –气体：TIG焊, CO2, MIG –熔渣：埋弧焊 –气-渣：手工焊、自保护药芯焊
焊接材料熔敷金属成分性能变化
低碳钢焊材熔敷金属成分及性能变化
2.1.1焊接化学冶金的特殊性 2、焊接冶金反应区及其反应条件 （1）药皮反应区
2.1.4焊缝金属的合金化
四、焊缝金属化学成分的控制
焊缝金属化学成分的控制
改变熔合比 熔渣有效作用系数
焊缝金属成分的预测
数学模型 计算机
2.2 焊接熔池的凝固及焊缝相变组织 2.2.1焊接熔池凝固过程的特点
焊接熔池凝固过程与铸造凝固过程的差别
焊接熔池体积小，冷却速度高；
平均100 ℃ /s，约为铸造的104。
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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焊接化学冶金的特点
班级：姓名：学号：
教学目的：1．了解化学反应进行的条件，掌握化学反应3阶段分析各部分的作用。
重点：冶金反应区的药皮作用，实践中的相关应用。
难点：各参数对学应用及影响。
复习巩固：
1．熔焊时，熔化的母材在焊缝金属所占的百分比叫做，以字母θ表示。
2．在焊条电弧焊时，熔滴过渡形式有：、、等。
3．简答题：焊条电弧焊加热的特点？
4．熔池的主要尺寸是：熔池长度L，最大宽度，最大深度。
5．简答：焊接电流、焊接电压等参数对熔池主要尺寸的影响？
6．熔合比可以表示熔透情况，其大小与焊接方法、焊接参数、、接头形式、坡口形式以及
焊道层数等因素有关。
讲授新课：
一、焊接化学反应过程进行的条件与特点：
1．温度高及温度梯度大：焊接电弧温度20度至之间。
A、铁熔点度。
B、高温使电弧周围的气体：CO2、N2、等分解，且可能导致气孔的产生和形成。
2．熔池体积小，存在时间短：
A、一般只几秒时间，熔池即凝结完成。
注：组织变化是与珠光体之间。
3．反应接触面大，熔池金属不断更新。
二、焊接时焊缝金属的保护：
1．根据不同的母材采用相对应的焊接方法。
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例如：不锈钢应用；铸铁应用CO2气体保护焊等。
三、焊接化学冶金反应区：焊接冶金过程的特点之一是反应分区（阶段）连续进行。
1．药皮反应区：温度在100度至药皮熔点之间。
2．产生的气体一方面对熔池形成机械保护作用；
例如：CaCO3-----CaO + ↑2MnO2-----2Mn +O2↑
另一方面将药皮及液体金属中的合金元素氧化。
例如：Si、等。
注：此作用使电弧气氛的氧化性减弱，即：先期脱氧。
3．熔滴反应区：温度可达1800度～～2400度。
注：其中最主要的反应有：金属的蒸发、气体的分解与溶解、氧化物与还原等。
4．熔池反应区：相对熔滴反应区温度较低。
注：三个反应阶段，头部与尾部进行的方向可能相反。
例如：头部反应向吸热方向进行；尾部反应向方向进行。
四、焊接参数变化对化学冶金的影响：
1．焊接电流、焊接电压等参数影响的具体条件：
注：焊接电流增加时，熔滴过渡速度提高，而缩短了反应时间。
但电弧电压增加时，由于电弧空间的加长而使反应时间（增加、减少）。
2．判断：反应进行完全程度将随电流增加而减小，随电弧电压增大而增大。
（）3．焊接参数影响埋弧焊时焊剂的熔化量：
注：焊接电流增加，电弧伸入熔池内部，焊剂熔化量减少，即参加冶金反应的熔渣量（减少、增加）；电弧电压增加，电弧，焊剂的熔化量增加，参加反应的熔渣增加。
4．总：影响焊缝金属成分的主要因素除焊接材料（包括：焊条、、焊剂、等）外，就是焊接参数。
五、课后练习：焊接化学冶金反应区可分为三部分的具体内容及相关特点？。