焊接过程气体对金属的作用-氢详解
第一章 焊接化学冶金
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3)、气孔 4)、组织变化和显微斑点
焊缝金属A—M时，由于氢在A有较大的 溶解度，当含氢量高的焊缝自A化，温度 冷却时，引起局部A过冷残余A增加，残 余A—M时，富氢的组织内产生大的内应 力，造成显微裂纹
5)、产生冷裂纹
第一章 焊接化学冶金
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（四）控制氢的措施
1)、限制焊接材料的含氢量，药皮成分 2)、严格清理工件及焊丝：去锈、油污 、吸附水分 3)、冶金处理 4)、调整焊接规范 5)、焊后脱氢处理
气体保护、抽真空。对于适渣型焊条： 保护效果取决于药皮的数量及成分
2）、焊接工艺规范影响 ： 3）、焊丝成分的影响 ：增加焊丝或药
皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量d
第一章 焊接化学冶金
30
三、氢对金属的作用
（一）、氢在金属中的溶解 1、来源：焊条药皮、焊剂、焊丝药芯 中水分，药皮中有机物为、焊件表面杂 质（锈、油）空气中水分 第一类能形成稳定氢化物金属 第二类不形成稳定氢化物的金属
第一章 焊接化学冶金
42
2.熔渣的成分和分类
1).熔渣成分：大体由氧化物、氯化
物、氟化物、硼酸盐类组成是多种 化学组成的复杂体系。
2).熔渣分为三类
第一类 氧化物型 第二类 盐—氧化物型 第三类 盐型
第一章 焊接化学冶金
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（二）熔渣结构理论
液态熔渣的结构有两种理论：
分子理论和离子理论
分子理论可简明的定性为解释熔渣与 金属之间的冶金反应,但不能解释一 些重要现象，如导电性、电解等。
第一章 焊接化学冶金
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四、氧对金属的作用
（一）氧在金属中的溶解
1).以原子氧形式溶解 2).以FeO形式溶解
焊接区内的气体对焊接质量的影响
焊接区内的气体对焊接质量的影响姓名：徐志刚学号：1006031029 指导老师：邢文静气焊过程中焊接区内的大量气体是由一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氧气、氮气以及由它们分解的产物和金属、熔渣的蒸气等组成的混合气体。
其中对焊接质量影响最大的是氧气(O2)、氢气(H2)和氮气(N2)。
一、氧的影响(一)氧的来源气焊过程中不可避免地有氧气侵入，如气体火焰中自由状态的氧常常进入内焰而侵入熔池．外焰中的二氧化碳和水蒸汽中的氧，也常和熔池内液体金属及其附近的热态金属化合；当气焊火焰因风吹歪斜偏离熔池、焊炬过早离开熔池，都使气体火焰不能很好地保护熔池而造成空气中的氧侵入焊接区；再者，焊丝、熔剂和母材中溶解的氧或氧化物，金属表面的油脂、铁锈、油漆等污物及熔剂内部的结晶水等均构成了氧的来源。
(二)氧对焊接和焊接质量的影响由于金属本身在加热到很高温度时非常容易氧化，致使焊缝金属及其合金元素迅速被氧化而形成氧化物。
氧对焊接和焊接质量的主要影响有：1．使焊缝金属及合金元素被烧损，造成焊缝的力学性能下降。
在熔滴和熔池表面，铁被氧化成氧化亚铁(FeO)，当钢中存在过量的氧时便生成三氧化二铁(Fe2O3)，这些铁的氧化物以不规则的点状凝集物或在晶界成不完整的褐色细网的形式存在，在碳钢和合金钢中除了基体铁被氧化，其它元素，例如碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)和铬(Cr)等也会被氧化。
氧化的结果使熔池中有益的元素烧损，使焊缝金属的强度、硬度和塑性等发生明显的下降。
如图2—10所示为氧对低碳钢力学性能的影响。
焊接有色金属时的氧化反应，如焊接紫铜时，当温度接近铜的熔点(1083℃)时，铜很容易被氧化生成氧化亚铜(CuO2)，在焊缝结晶时，氧化亚铜又会和铜形成低熔点共晶(Cu2O·Cu)分布在铜的晶界上，使焊缝容易产生热裂纹，降低其接头性能。
焊接黄铜时，黄铜所含的锌(Zn)很容易在焊接火焰温度下气化、蒸发和氧化，从而改变黄铜的化学成分，使焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能降低。
3.2焊接区内的气体及对其金属的作用
2(OH－) === (O2－) + 2[H] +[O]
结果，焊缝在渗氢的同时也增氧。
college
Sany
氢在金属中的溶解（4）
综上所述，氢是通过熔渣向金属过渡，其溶 解度取决于气相中的氢和水蒸气的分压、含氧量、 熔渣碱度（图1－24）、氟化物含量等。 如果金属内有第一类元 素，则能增加氢的溶解度
（图1－27）。
氧是表面活性元素，可 以减少氢的吸附。
college
Sany
2
焊缝金属中氢的扩散（1）
在焊缝金属凝固时，来不及逸出的氢以原子和 分子两种形式残留氢在焊缝中：
(1) 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。 (2) 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。 随着放置时间的延长或加热，焊缝中的扩散氢减少， 残余氢增加，总的氢量减少。
college
Sany
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控制氢的措施（1）
主要是以控制氢的来源为主。 （1）限制焊接材料中的含氢（水）量：尽量少用或不用含吸附水、结晶 水、化合水的焊接材料，如有机物、天然云母等。 （2）清理焊丝和工件表面杂质：一些金属氧化物常含结晶水，如 FeO·H2O, Al(OH)3, Mg(OH)2，在焊接高温下，释放出的结晶水会增加 焊缝含氢量。
college 手工焊条产生的气体来源（2）
Sany
（2）碳酸盐和高价氧化物的分解
药皮中的CaCO3、MgCO3等，加热到一 定温度开始分解
MCO3 = MO + CO2
lg pCO2
A B T
一般碳酸盐在300℃开始分解，600℃以 上剧烈分解。所以含碳酸盐的焊条烘烤温度 不能超过300℃。
氮氢混合气在激光焊接中的作用
氮氢混合气在激光焊接中的作用1.引言1.1 概述概述氮氢混合气在激光焊接中作为一种重要的辅助气体，发挥着关键的作用。
激光焊接作为一种高效、高精度的焊接方法，已在许多领域得到广泛应用。
而氮氢混合气的加入可以显著改善激光焊接的焊缝形态和焊接质量，提高焊接速度和焊接深度。
本文将介绍氮氢混合气的组成和性质，探讨氮氢混合气在激光焊接中的作用机理，以及其对焊接质量的影响。
在结论部分，将对氮氢混合气在激光焊接中的作用进行总结，并展望其在激光焊接领域的发展前景。
通过深入研究氮氢混合气在激光焊接中的作用，不仅可以为工业界提供指导性意见，优化激光焊接工艺参数，提高焊接质量和生产效率，还可以为相关研究领域提供理论基础和实验依据。
通过总结和展望，将有助于推动氮氢混合气在激光焊接领域的更广泛应用和进一步研究。
文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：本篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言部分（Introduction）1.1 概述（Overview）：简要介绍激光焊接技术的背景和发展情况，强调氮氢混合气在激光焊接中的重要性和研究意义。
1.2 文章结构（Structure of the Article）：说明本篇文章的整体结构，即主要包括正文中的几个部分，以及各部分内容的主要目标和安排。
1.3 目的（Purpose）：阐明文章的研究目标，即对氮氢混合气在激光焊接中的作用进行系统的研究和分析，以期为激光焊接领域的相关研究和应用提供参考。
2. 正文部分（Main Body）2.1 氮氢混合气的组成和性质（Composition and Properties of Nitrogen-Hydrogen Mixture）：介绍氮氢混合气的制备方法、成分比例以及相关物理和化学性质。
2.2 氮氢混合气在激光焊接中的作用机理（Mechanism of Nitrogen-Hydrogen Mixture in Laser Welding）：探讨氮氢混合气在激光焊接过程中的作用机制，包括其参与的化学反应、能量传输途径等。
焊接区气体对焊缝金属的作用
焊接区气体对焊缝金属的作用部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑焊接区内气体对焊缝金属的作用和控制措施潘蛟亮(宁波技工学校, 浙江宁波 315030 > [摘要]：焊接过程中，熔池周围充满了大量的气体，这些气体不断与熔池金属发生作用，影响焊缝金属的成分和性能，决定着焊接接头的质量。
本文简述了焊接区内的气体来源，分析了氢、氧、氮三种气相会对焊接质量产生的影响，并提出了相应的措施。
b5E2RGbCAP关键词：气相，焊接质量，裂纹焊接区内，气体成分比较多，在焊接过程中，熔池周围充满着各种气体。
这些气体和熔渣与熔化金属之间不断地进行复杂的冶金反应<氧化与还原、有害杂质去除等），影响焊缝金属的成分和性能。
所以，首先要知道焊接区气体的来源、成分和数量，并采取有效措施减少和消除气体带来的不利影响。
p1EanqFDPw一、焊接区内的气体焊接区内的气体主要来源于以下几个方面1、焊接材料，焊条药皮、焊剂和焊丝药芯中含有造气剂、高价氧化物和水分都是气体的重要来源。
2、热源周围的气体介质，药皮或焊剂中的造气剂所产生的气体并不能完全隔绝热源周围空气的入侵，空气也有可能进入到焊缝金属中。
DXDiTa9E3d3、焊丝和母材表面上的杂质，如焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、油污、铁锈、吸附的水分等，在焊接高温加热时也会析出气体进入电弧区。
RTCrpUDGiT4、高温蒸发所产生的气体，电弧区的温度很高，达到了金属和熔渣的沸点，是部分金属和熔渣蒸发，以气体的形态存在于电弧的气相中。
5PCzVD7HxA焊接区内的气体主要成分是CO、H2、H2O<水蒸气）、CO2和少量的氮，这些气体在高温时，这些气体在高温时将分解出一定的氧，以及它们分解或电离的产物所组成的混合物。
气体中，以氢、氮、氧三种气体对焊缝金属质量的影响最大。
jLBHrnAILg二、氢对金属的作用及其控制1、氢在金属中的溶解对于氢氧氮这样的双原子气体来说，必须分解为原子或离子才能溶于金属。
焊缝金属扩散氢测
红外光谱法
利用红外光谱技术检测焊 缝金属中氢的特定吸收峰， 从而确定氢的含量。
测定设备的改进与优化
高精度传感器
研发高灵敏度、高分辨率的传感 器，提高氢含量的测量精度。
自动化设备实现焊缝金属扩散氢测定源自自动 化，减少人为误差和操作时间。
选择合适的焊接工艺
优化焊接参数
选择合适的焊接电流、电压和焊接速 度，避免过热和冷却速度过快，以减 少焊缝金属中的扩散氢含量。
采用低氢焊接方法
如采用活性气体保护焊、激光焊接等 低氢焊接方法，以降低焊缝金属中的 扩散氢含量。
加强焊接过程的控制
严格控制预热和层间温度
适当提高预热温度和层间温度，以降低焊缝金属中的扩散氢含量。
在线监测系统
将测定设备与生产线结合，实现 焊缝金属扩散氢的实时监测。
焊缝金属扩散氢测定与其他领域的交叉研究
材料科学
研究不同材料对氢扩散的影响，为新型材料的开 发提供依据。
焊接工艺
结合焊接工艺参数对焊缝金属扩散氢的影响，优 化焊接工艺。
失效分析
通过焊缝金属扩散氢测定结果，分析焊接结构失 效的原因。
THANKS FOR WATCHING
03 焊缝金属扩散氢的测定方 法
直接测定法
真空法
将焊缝金属置于真空环境中，通 过测量氢气在真空中的压力变化 来直接测定扩散氢的含量。
渗透法
利用渗透剂渗透到焊缝金属中， 通过测定渗透剂中氢气的含量来 推算焊缝金属中的扩散氢含量。
间接测定法
热导法
通过测量焊缝金属在加热过程中的热 导率变化，推算出其中的扩散氢含量 。
焊缝金属扩散氢的特性
焊接过程气体对金属的作用
氮对焊接质量的影响
在碳钢焊缝中氮是有害物质。 - 促使生产气孔 - 提高焊缝金属强度，降低塑性和韧性 氮在钢中溶解度低，主要以过饱和形式存在或以针
状氮化物（Fe4N）存在于晶界或晶内导致强度、硬度 ↑，塑性、韧性↓，尤其低温韧性下降明显。
N2的分解度小，基本 以分子形式存在。
➢ 复杂气体的分解
CO2和H2O是焊接 冶金中常见的复杂气体， 高温下进行热分解。
综上所述，电弧区内气体是由CO、CO2、H2O、 O2、H2、N2、金属和熔渣的蒸气以及它们的分 解或电离的产物组成的混合物。
其中对焊接质量影响最大的是：N2 、H2 、O2、 CO2、H2O。
(C6H10O5)m
7 2
mO2
6mCO2
5mH2
试验研究表明：220～250℃开始分解，220 ～320℃质量损失可达50%，800℃完成分解。含 有机物的焊条烘干温度不应超过200℃。
碳酸盐、高价氧化物的分解
冶金中常用碳酸盐有CaCO3、MgCO3、BaCO3和白
云石CaMg(CO3)2，加热超过一定温度发生分解，产
- 时效脆化 金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随时间延长，
过饱和氮将逐渐析出，形成稳定氮化物。使焊缝金属 强度↑，塑性、韧性↓。
加入氮稳定元素，可抑制和消除时效现象。
影响焊缝含氮的因素及控制措施
焊接区保护的影响
焊接工艺参数的影响
焊接U↑，电弧长度↑保护变 差，作用时间增加；
焊接I↑，过度频率↑，作用 时间↓，溶解量↓； 正极性比反极性大。
气体分子在金属表面上分解 气体原子穿过界面，向内部扩散
埋弧焊中的氢对焊缝质量的影响
文章编号：1673-887X(2010)07-0020-02埋弧焊中的氢对焊缝质量的影响新疆维吾尔自治区博州建宏设备安装有限责任公司克西格达拉摘要介绍了焊接氢的来源，指出了焊缝金属中氢的溶解和存在方式，分析了氢对焊缝质量的不利影响，提出了减少焊缝合氢量的对策。
关键词埋弧焊氢焊缝质量预防措施doi：10．3969／j．i ssn．1673-887X．2010．07．008中图分类号1-G423文献标志码A随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法、毛胚制造手段发展成为制造行业中一项生产尺寸精确产品的手段。
而埋弧自动焊凭借焊接速度高、熔深大、生产率高、机械化操作程序高、劳动条件好等优点，越来越广泛地应用于生产中。
如锅炉压力容器制造，锅筒简体的纵横焊缝；钢结制作，如电解槽制作巾，长侧板、底板等平板对接。
钢吊车梁制作中的上下翼缘板的T型焊缝等等。
但是，埋弧自动焊也有其缺点。
通常情况下，接头有可能产生2种类型裂纹，即结晶裂纹和氢致裂纹。
结晶裂纹只限于焊缝金属。
氢致裂纹则可能发生在焊缝金属和热影响区。
这种裂纹多发生在低合金钢、中合金钢和高碳钢的焊接热影响区中，可能在焊后立即出现，也可能在焊后数小时、数天甚至更长时间才出现。
氢致裂纹危害性非常大，因此，应尽可能地减少焊缝中的含氢量，对于提高焊缝质量有重要的意义。
1焊接氢的来源1．1焊剂或焊条中的水分焊条药皮、焊剂中含有较多的结晶水、化合水；而且，焊条的药皮和焊剂也对空气中的水分有较强吸附作用(空气湿度越大，暴露在空气中的时间越长，则这些材料的含水量越大)。
同时，若焊剂不清洁，含有较多的粉尘和杂物时，也会在焊接时分解出大量的氢。
1．2焊丝与焊剂表面的油污油漆吸附水铁锈油是碳氢化合物，在焊接过程中会分懈出氢。
铁锈主要成分是m Fe20，、nH20，其中水约占10％的含量。
在焊接高温下，铁锈将产生化学反应，分解出大量氢。
1．3焊接电弧周围的水蒸气空气湿度越大，则电弧区和焊缝的含氢量就会越大。
10 熔焊基本过程2
以外，还存在者板厚方向的应力σz。三个方向的残余应力
沿厚度方向的分布极不均匀，并强烈地依赖于焊接工艺。
5.4减少焊接应力和焊接变形的工艺措施
• 焊接结构低应力脆断破坏的根本原因在于结构中存在着各 种缺陷和裂纹 • 残余应力和外加应力叠加共同对脆性断裂行为发生影响； 残余应力不影响塑性断裂，因塑性断裂前，有塑性变形， 残余应力可以释放；
• 温度升高,氮在液态铁中的溶解度增加。
• 氮是导致焊缝产生气孔的主要原因之一;
• 氮是促使焊缝金属时效脆化的元素，如果把氮的溶解度限 制在0.001%以下时,则对接头的力学性能无明显影响。
• 一旦进入液态金属，去除就比较困难。
②氮的控制
• 加强对焊接区机械保护。
（3）氧
埋弧焊中的氢及其对焊缝质量的影响
埋弧焊中的氢及其对焊缝质量的影响罗天宝朱旭（胜利钢管有限公司技术中心255082）摘要：本文结合管线钢管焊接生产的实际，分析了埋弧焊接时焊缝中氢的产生、氢对焊缝质量的影响、以及焊缝中氢的控制方法，从一个重要方面提出了提高电弧焊焊缝质量的方法。
主题词：氢焊接氢含量溶解度焊缝质量1 问题的提出随着现在管线钢管不断向大管径、大壁厚、高强度、高韧性方向发展，对钢管的焊接质量提出了越来越严格的要求。
埋弧自动焊以其效率高、质量好在管线钢管的焊接中占有重要的地位。
从现代管线钢管埋弧自动焊时，对焊接质量有重要不利影响的C、S、P、H、O、N 六大元素的分析来看，由于埋弧自动焊属于气-渣联合保护，保护效果好、因此焊接电弧区的N、O等气体的含量较少，对埋弧自动焊焊缝质量的影响相对较小；而现代管线钢由于普遍采用控制轧制、真脱氧空等先进的电炉冶炼技术，因此钢材中的C、S、P、O、N含量普遍相当低，再加上在高强钢的焊接中，选用的焊丝、焊剂都有较强的脱氧作用，因此由于C、S、P、O、N五种有害元素而产生的对焊缝的不利影响如CO气孔、N气孔、裂纹及焊缝塑性和韧性下降等机率大大减少。
而H则由于焊接材料和焊接环境的原因，使得在电弧焊时不可避免地会有氢和焊接金属发生作用。
焊接氛围和焊缝中含氢量的大小主要受控制因素的影响，控制稍有不严，则会使焊缝中的含氢量增大，而焊缝中的氢对焊缝质量有许多重要的有害影响。
因此，研究氢对埋弧焊焊缝质量的影响，尽可能减少氢对焊缝质量的不利影响，对于提高管线钢管焊缝的质量有重要的意义。
2 焊接氢的来源在电弧焊时，氢主要来源于以下几个方面：（1）焊剂或焊条中的水分。
焊条药皮、焊剂中本身就含有较多的结晶水、化合水，在空气中焊条药皮和焊剂也对空气中的水分有较强的吸附作用，空气湿度越大，暴露在空气中的时间越长，则这些材料的含水量越大。
焊剂不清洁含有较多的粉尘和杂物时，也会在焊接时分解出大量的氢。
（2）焊丝、焊件表面的油污、油漆、吸附水、铁锈等。
焊接过程中气体的作用
焊接过程中气体的作用：TIG焊接技巧：灌装线
大桥焊条价格手册GTAW焊接经常进行的的（不加填充金属）时，只需要联合毗连的两端融合。
然而，当需要时，填充材料，可从侧面手动添加，在熔池，或者引入弧线尖端和撤回。
为机械化或自动焊接，以提供更高的焊接沉积速率，焊丝送入由机械馈线，不断线从线轴。
可能是类似的气体金属弧焊用一个可调节进给速度控制和电线在室温什么是冷送丝送入馈线。
然而，对于特殊要求，需要时异常升高，沉积速率，热丝可以提供。
过程是类似上面所述，除了线之间的接触管和由交流提供一个额外的电源供应，从提供的电弧中DCEN电源独立的工件加热电阻。
TIG焊接技巧：保护气体
屏蔽气体通过火炬不断保护熔化的焊缝金属，钨电极，焊丝头，从空气污染，如果使用。
如有必要，焊缝底部清除并取代周围的空气，可提供备份保护气体。
屏蔽始终是必要的，但它可能是关键，尤其是高活性会迅速氧化和破坏，如果在空气中加热金属如钛。
焊钛氩弧焊使用带屏蔽的最高纯度的气体清除手套箱焊接开始前或尾随盾牌，专门设计的配件，提供足够的气体线索，以保护焊接面，直到足够的冷静。
气体的用途主要是氩气和氦气或两者的混合物。
氩气是标准的保护气体。
氦，这是比空气轻，必须提供更高的流量比氩气，因为它往往上升。
相同的电压和电流传输比氩气更热。
因此，它可能需要更高的电导率或厚板加入金属。
灭火时电弧在焊接结束，重要的是让在一定时间内的气体流量，以屏蔽从空中的铁水。
设备提供前关闭气流量的延迟，但焊工必须萦绕只要需要焊接后的火炬
本文来自：/shownews.asp?id=312。
焊接区内气体对焊缝金属的作用和控制措施
焊接区内气体对焊缝金属的作用和控制措施摘要焊接过程中，熔池周围充满了大量的气体，这些气体不断与熔池金属发生作用，影响焊缝金属的成分和性能，决定着焊接接头的质量。
本文简述了焊接区内的气体来源，分析了氢、氧、氮三种气相会对焊接质量产生的影响，并提出了相应的措施。
关键词气相；焊接质量；裂纹焊接区内，气体成分比较多，在焊接过程中，熔池周围充满着各种气体。
这些气体和熔渣与熔化金属之间不断地进行复杂的冶金反应（氧化与还原、有害杂质去除等），影响焊缝金属的成分和性能。
所以，首先要知道焊接区气体的来源、成分和数量，并采取有效措施减少和消除气体带来的不利影响。
1焊接区内的气体焊接区内的气体主要来源于以下几个方面：1）焊接材料，焊条药皮、焊剂和焊丝药芯中含有造气剂、高价氧化物和水分都是气体的重要来源；2）热源周围的气体介质，药皮或焊剂中的造气剂所产生的气体并不能完全隔绝热源周围空气的入侵，空气也有可能进入到焊缝金属中；3）焊丝和母材表面上的杂质，如焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、油污、铁锈、吸附的水分等，在焊接高温加热时也会析出气体进入电弧区；4）高温蒸发所产生的气体，电弧区的温度很高，达到了金属和熔渣的沸点，是部分金属和熔渣蒸发，以气体的形态存在于电弧的气相中。
焊接区内的气体主要成分是CO、H2、H2O（水蒸气）、CO2和少量的氮，这些气体在高温时，这些气体在高温时将分解出一定的氧，以及它们分解或电离的产物所组成的混合物。
气体中，以氢、氮、氧三种气体对焊缝金属质量的影响最大。
2氢对金属的作用及其控制2.1氢在金属中的溶解度如果是双原子气体，例如H2，O2等，只有分解为单原子或者是离子状态才能融入到金属中。
氢和氮气体在铁中的溶解度与温度的关系见图1。
从图中可以看出：1）当T<2400℃时，在液态金属铁中，氢的溶解度随着温度的升高而增大；2）在液固转变点温度时，氢的溶解度突然急剧下降，就会形成氢气孔；3）在铁元素不同晶体结构中，氢的溶解度是不同的，一般在面心立方晶格的溶解度要比体心立方晶格的溶解度要大。
气体对金属的作用
第4章材料成型过程中的化学冶金4.2气体对金属的作用一.气体的来源及存在（依成形方法不同而不同）1.焊接过程中的气体来源（1）来源于焊接材料：一般焊条药皮·粘结焊剂和焊丝药芯都含有造气剂，这些造气剂加热时发生分解或燃烧，析出大量气体；（2）焊接区周围的气体：如空气·保护气体中的水分·保护气体；（3）材料表面吸附蹬气体：焊丝和母材表面上的油·锈等杂志，焊条表面吸附水等；（4）金属和熔渣的蒸发产生的金属气体，主要包括的冶金反应为：①有机物的分解和燃烧：主要形成CO2及H2。
②除水反应生成的气体③碳酸盐的分解：主要产生CO2起到保护作用2.铸造过程中的气体来源主要来源于炉料中的水分·有机物·氢氧化物·氮等；炉气及出炉时周围气氛中的水分·氧·氮等；炉衬及熔炼用具表面吸附的水分；熔炼时使用的氧化剂等。
主要成分为CO·CO2·H2·H2O（气），O2，N2，金属及熔渣蒸汽，这些气体中，对质量影响较大的主要是氮气，氢气和氧气。
二、气体在液态金属中的溶解气体对金属的作用是通过富集在液态金属周围，向液态金属表面运动，吸附在表面后分解成原子、离子、氧化物等形式，溶解在液态金属中，并通过扩散进入液态金属内部1、氮在金属中的溶解（氮主要来源于焊接区周围的空气）金属与氮作用有两种情况：①既不能溶解氮又不能形成氮化物的金属（Cu、Ni等），氮作为保护气存在。
②与氮发生作用的金属（Fe、Ti、Mn、Si、Cr等），能溶解氮又能形成氮化物，此时要防止焊缝金属的氮化。
1）在焊接高温情况下，氮的溶解方式分为以下几种（以氮原子形式融入液态金属为主）：氮分子在高温下发生分解：N2=2N-711.4kJ/mol氮的溶解度大小遵循平方根定律式中K N2为氮溶解反应的平衡常数，取决于温度和金属种类；p N2为气相中分子氮的分压。
氢气在金属加工中的应用
氢气在金属加工中的应用金属是一种广泛应用于各种工业和生活领域的重要材料，在加工过程中需要使用各种技术手段来改变其物理和化学性质。
其中，氢气作为一种常用的处理气体在金属加工中扮演着重要的角色。
氢气的应用能够提高金属的加工效率、改善材料的性能、吸附氧化皮、防止表面腐蚀等。
氢气在焊接加工中的应用在焊接过程中，氢气通常被用作保护气体，以防止空气中的水分和氧气对熔化金属的影响，减少焊接时金属氧化的数量。
通过将氢气通入焊接区域，可以形成一个稳定的保护气氛，从而保护熔池，防止焊缝表面氧化、氢脆破裂等问题的出现。
目前，在焊接中应用氢气保护的技术已经越来越成熟，成为了一种常用的焊接加工方式。
氢气在表面处理中的应用另外，氢气在金属的表面处理中也有广泛的应用。
例如，在冷轧的过程中，氢气被用作一种还原性脱氧剂，以减少碳强化和其他合金元素对表面微观结构的影响。
此外，氢气还可以用于催化和改善表面化学反应，从而提高表面质量，使材料表面更加平滑和光滑。
氢气在热处理中的应用在热处理中，氢气同样也扮演着非常重要的角色。
经过优化的氢气处理可以改变金属晶体结构中的缺陷、孔洞和氧化皮等，从而使材料的强度、硬度、韧性等性能得到提高。
此外，在高温冶炼中，氢气也可以用作还原剂，将金属产物从化合物中析出。
通过氢气在热处理过程中的应用，还可以得到质量更好的轻金属、合金和其他高强度材料。
氢气在防腐处理中的应用最后，氢气还可以用于防腐处理。
通常，金属表面会因为暴露在空气中久而久之而出现腐蚀现象，但是通过将氢气通入金属表面，可以将氢气吸附到氧化皮上，使其脱落。
此外，在金属表面覆盖一层氢气保护膜，也可以实现金属表面不受外界的损害。
总之，氢气在金属加工和处理过程中具有广泛的应用。
通过使用不同的氢气处理技术，可以改善金属的物理和化学性质，提高材料的性能，从而满足不同领域的需求。
在未来的发展中，氢气的应用将会进一步扩大和深入，为人们提供更多高性能、高效率的金属材料。
氢对焊缝金属的作用及控制
氢对焊缝的作用及控制班级：姓名：学号：教学目的：了解氢对焊接造成的四种影响。
掌握相关措施的原理，改善影响的种类。
重点：扩散与残余氢产生的缺陷及相关措施。
难点：不同情况的各种措施。
复习巩固：1．熔渣与焊渣的区别是熔渣为液态，焊渣为。
2．熔渣的三种作用是：机械保护、改善工艺性能与。
3．熔渣的物理性能有：密度、粘度、、表面张力等。
4．一般情况下：立焊比平焊电流小%；横焊比立焊小相同比例的电流。
5．熔渣的碱度公式：B1== 。
6．焊缝中的有害元素主要是：氢、、氧、和磷。
讲授新课：一、氢的来源及形式：1．来源：主要来自焊条、焊剂、水分。
注：母材与焊条表面的油污、铁锈等都是氢气的来源地。
2．H2的加热分解如下（形式）：H2==2H H2=H+H判断：温度越高，其H2分解越激烈。
（）二、氢与熔池中金属的作用：1．氢在铁中的溶解度随温度的升高而加大，如在1530度时，氢在固态铁中的溶解度是室温下的倍左右。
2．当金属从固态转变为液态时，溶解度急剧上升。
例如：氢在γ（液态）相中的溶解度大大高于在α（）相中的熔解度。
3．扩散氢与残余氢：能够在焊缝金属中自由扩散运动的氢称为扩散氢；不能继续扩散而残留在金属中的部分氢叫做。
判断：残余氢是扩散氢的一部分。
（）扩散氢含量，是指焊后立即进行测定所得的结果。
（）三、氢对焊接质量的影响：1．造成氢脆性金属因吸收氢而导致（塑性、韧性）严重降低的现象叫做氢脆，即：氢脆性。
注：可以进行脱氢处理，恢复钢的力学性能。
第2页2．造成白点：当碳钢或合金钢焊缝中含氢量较高时，会在拉伸试件的断面出现光亮的脆性断裂圆点，称为。
判断：焊缝含氢量越大，白点出现的可能性越大。
（）注：关于白点的缺陷可以通过热处理工艺进行防止。
3．产生气孔：焊缝中的氢气体形成气泡→产生空洞，即是气孔。
4．导致冷裂纹：氢是导致焊接接头在较低温度开裂的主要因素之一。
判断：氢造成的冷裂纹，较低温度指300度左右。
（）焊接冷裂纹是危害最严重的焊接缺陷。
焊接区内的气体对焊接质量的影响
焊接区内的气体对焊接质量的影响气焊过程中焊接区内的大量气体是由一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽、氧气、氮气以及由它们分解的产物和金属、熔渣的蒸气等组成的混合气体。
其中对焊接质量影响最大的是氧气(O2)、氢气(H2)和氮气(N2)。
一、氧的影响(一)氧的来源气焊过程中不可避免地有氧气侵入，如气体火焰中自由状态的氧常常进入内焰而侵入熔池．外焰中的二氧化碳和水蒸汽中的氧，也常和熔池内液体金属及其附近的热态金属化合；当气焊火焰因风吹歪斜偏离熔池、焊炬过早离开熔池，都使气体火焰不能很好地保护熔池而造成空气中的氧侵入焊接区；再者，焊丝、熔剂和母材中溶解的氧或氧化物，金属表面的油脂、铁锈、油漆等污物及熔剂内部的结晶水等均构成了氧的来源。
(二)氧对焊接和焊接质量的影响由于金属本身在加热到很高温度时非常容易氧化，致使焊缝金属及其合金元素迅速被氧化而形成氧化物。
氧对焊接和焊接质量的主要影响有：1．使焊缝金属及合金元素被烧损，造成焊缝的力学性能下降。
在熔滴和熔池表面，铁被氧化成氧化亚铁(FeO)，当钢中存在过量的氧时便生成三氧化二铁(Fe2O3)，这些铁的氧化物以不规则的点状凝集物或在晶界成不完整的褐色细网的形式存在，在碳钢和合金钢中除了基体铁被氧化，其它元素，例如碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)和铬(Cr)等也会被氧化。
氧化的结果使熔池中有益的元素烧损，使焊缝金属的强度、硬度和塑性等发生明显的下降。
如图2—10所示为氧对低碳钢力学性能的影响。
焊接有色金属时的氧化反应，如焊接紫铜时，当温度接近铜的熔点(1083℃)时，铜很容易被氧化生成氧化亚铜(CuO2)，在焊缝结晶时，氧化亚铜又会和铜形成低熔点共晶(Cu2O·Cu)分布在铜的晶界上，使焊缝容易产生热裂纹，降低其接头性能。
焊接黄铜时，黄铜所含的锌(Zn)很容易在焊接火焰温度下气化、蒸发和氧化，从而改变黄铜的化学成分，使焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能降低。
焊接水气高温分解为氢原子化学式
焊接水气高温分解为氢原子化学式
焊接过程中，水气在高温下分解为水和氢气。
这是因为高温下水分子中的氢原子和氧原子分开，形成游离的氢气和氧气，其中氢原子的化学式为H。
水气在焊接过程中通常来自于气体，而气体中含有大量的水分子。
当气体被压缩并注入焊接设备中时，水分子也被压缩，然后在高温下分解成水和氢气。
这种过程也被称为“热分解”。
在焊接过程中，高温下的水分子分解成水和氢气，对焊接的质量和安全性都会产生影响。
一方面，水会降低焊接的速度和稳定性，同时也会影响电气性能。
另一方面，高浓度的氢气很容易引起火灾和爆炸，对人们的生命安全造成威胁。
因此，焊接过程中必须提前考虑到水气的存在，采取相应的措施以保证焊接的质量和安全。
其中，一种有效的方法是使用干燥气体代替普通的气体。
干燥气体可以减少水气的含量，从而减少水分子的分解。
此外，在焊接过程中还需要使用适当的保护措施以防止氢气引起的火灾和爆炸。
一种常用的方法是加入一种小量的抑制剂或添加剂，以阻止氢原子的自由漂移。
这种添加剂可以减少氢气的浓度，同时保持焊接设备和工作环境的安全性。
总而言之，在焊接过程中，水气高温分解为氢原子的化学式是H，这个过程对焊接的质量和安全性都有很大的影响。
为了保证焊接的质量和安全性，必须采取相应的措施，例如使用干燥气体、添加剂或保护措施等。
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控制氢的措施
- 限制焊接材料中的含氢量
焊接材料存放时间与吸水量有关
- 清除焊丝和焊件表面的杂质 焊丝和焊件坡口附近表面的铁锈、油污、吸附
水等是增加焊缝含氢的原因之一。
- 冶金处理 降低气相中氢的分
压，可减少氢在液态金 属中的溶解度。通过调整 材料使氢形成比较稳定的 氢化物（HF、OH）。
- 脱氢处理 将焊件加热到一定温
度，促使氢扩散外逸。
金属通过渣进入金属，其溶解度取决于气相中水 和氢的分压、熔渣的碱度、氟化物的含量。
氢通过气相进入金属，溶解度取决氢的状态。如为分子 态，溶解度符合平方根定律
SH KH2 pH2
实际上，电弧焊气相中 氢不完全是以分子态存在， 还有相当多的原子氢和离子 等。电弧焊时氢的溶解度比 用平方根定律计算出来的标 准溶解度高得多。
合金元素对氢在Fe中 溶解有很大影响。
氢在固态钢中的溶解度与 组织有关。在奥氏体的溶解度 >铁素体+珠光体
焊缝金属中的氢及其扩散
扩散氢：以H、H-、H+形式存在，与金属形成间隙固溶 体可自由扩散。 残余氢：聚集到陷阱（晶格缺陷、显微裂纹、非金属夹 杂）中，结合成分子，不能自由扩散。
随放置时间的增加， 扩散氢↓，残余氢↑，总的 含氢量↓。
氢对焊接质量的影响
-氢 脆 氢脆：氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象。
氢脆是由于溶解在晶格 中的氢引起的，变形导致位错 运动堆积，形成显微空腔，氢 在空腔聚集结合成分子，产生 很高的压力，金属变脆。
- 白点 白点：碳钢或低合金钢焊缝，如含氢量高，常在其拉伸 或弯曲断口出现银白色圆形局部脆断点。
甘油法或水银法可测定熔敷金属扩散氢。 熔敷金属的扩散氢含量：指焊后立即按标准方法 测定并换算为标准状态下的含氢量。 真空加热法可测量残余氢含量
氢在焊接接头中的扩散和分布是一个比较复杂的问题， 至今尚未充分认识。
焊接条件下，引起氢扩散的原因有：浓度、温度、组织 结构、应力等，扩散模型建立和试验研究都存在困难。
渣中自由氧离子↑水的溶解 度↑。 渣中含有氟化物，有
(OH ) （F ) (O2 ) HF
渣中水的溶解度↓
氢从渣中向金属中过渡：
（Fe2 ) 2(OH ) [Fe] 2[O] 2[H ] [Fe] 2(OH ) (Fe2 ) (O2 ) 2[H ]
2(OH ) (O2 ) [O] 2[H ]
氢对金属的作用
氢主要来源于焊接材料中的水分、含氢物质及 电弧周围空气中的水蒸气。 氢在金属中的溶解 根据氢与金属作Байду номын сангаас的特点可分为两类：
① 能形成稳定氢化物的金属：Zr、Ti、V、Ta、 Nb等，金属吸收氢是放热反应，较低温度下吸收大 量氢。
② 不形成稳定氢化物的金属：Al、Fe、Ni、Cu、 Cr、Mo等，但能溶解氢，溶解氢是吸热反应。
① 药皮和焊剂中加入氟化物 ② 控制材料的氧化势
[H ] pH2 pH2O [O]
增加熔池中含氧量或气相中的 氧化性可减少熔池中氢的平衡 浓度。
③ 加入微量的稀土或稀散元素
- 控制焊接工艺参数 手工电弧焊， I↑熔滴吸氢↑； U↑焊缝含氢↓。 电流种类和极性对焊缝含氢量 有影响。
通过工艺参数限制氢很有限。
溶解途径
焊接方法不同，氢向金属中溶解的途径不同。 - 气体保护焊，氢以原子或质子的形式溶入金属； - 电渣焊，氢通过渣层溶入金属； - 手工焊和埋弧焊，上述途径兼而有之。
氢通过渣溶入金属，氢或水首先溶入渣中。 对含有自由氧离子的渣
H2O (O2 ) 2(OH )
对不含自由氧离子的渣
H2O (SimOnq ) 2(OH ) (SimOn(q12) )