最新焊接冶金学(基本原理)习题总结
焊接冶金学课后习题.
第三章：合金结构钢1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。
（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。
（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。
热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。
制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。
2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。
答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。
被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。
；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。
埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。
CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。
最新《冶金原理》课后习题及解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。
2 金属熔体指________、________。
液态的金属、合金。
1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。
3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________四种。
在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。
富集渣、8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。
精炼渣。
9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的______、______和_______。
粘度、密度、渣-锍界面张力。
10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的______.物理化学性质。
11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。
焊接冶金原理知识点总结
焊接冶金原理知识点总结一、焊接的概念和分类1. 焊接的概念焊接是利用热或压力，或两者的联合作用，在接头表面形成一层永久性连接的材料，使毗邻金属连接，在一定程度上具有熔融结合或压力结合作用，从而使接头处的材料成为一个整体的金属连接工艺。
2. 焊接的分类（1）按焊接方式分类：手工焊、气体保护焊、电弧焊、搅拌摩擦焊、激光焊等；（2）按焊接材料分类：金属焊接、非金属焊接、金属与非金属焊接等；（3）按焊接方法分类：熔化焊接和压力焊接；（4）按焊接环境分类：气氛焊、真空焊等。
二、熔化焊接的冶金原理1. 熔化焊接的工艺熔化焊接是利用焊条、焊丝或焊粉，在熔化的金属表面形成永久连接的工艺。
通常分为气焊、电弧焊、氩弧焊和激光焊等。
2. 熔化焊接的冶金原理（1）熔化焊接中金属熔池的形成：熔化焊接时，焊接热能使金属焊件熔化，产生熔池；（2）熔化焊接中金属熔池的流动：在熔池形成后，金属熔池受到表面张力的影响，会形成流动；（3）熔化焊接中金属熔池的凝固：熔化焊接过程中，金属熔池冷却，从而形成焊缝。
三、压力焊接的冶金原理1. 压力焊接的工艺压力焊接是在金属材料表面施加压力，使得其表面产生剪切位移，从而实现永久连接的工艺。
2. 压力焊接的冶金原理（1）压力焊接中金属材料的塑性变形：在压力作用下，金属材料表面发生塑性变形；（2）压力焊接中金属材料的分子力作用：在压力作用下，金属材料表面分子间产生相互吸引，并使得金属材料形成永久连接；（3）压力焊接中金属材料的冷却：压力焊接过程中，金属材料冷却，并形成焊缝。
四、焊接质量控制1. 焊接质量的检测方法（1）焊缝外观检查：检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷；（2）X射线检测：用X射线透射技术检查焊接接头内部是否有气孔、夹渣、非金属夹杂等；（3）超声波探伤：利用超声波穿透焊缝进行波阵面扫描，检测焊缝内部是否有夹杂、裂纹等；（4）磁粉探伤：在焊缝表面施加可磁化的粉末，然后利用磁粉检测设备检测焊缝是否有裂纹等。
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。
焊接冶金学(基本原理)
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。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学(基本原理)
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。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学考点总结
焊接冶金学考点总结第一篇：焊接冶金学考点总结焊接工艺克服阻碍金属表面密切接触的两项措施1对被焊接的材质施加压力2对被焊材料加热（局部或整体）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焊接、钎焊、粘焊本质区别1焊接母材与焊接材料均熔化且二者形成共同的晶粒2钎焊只有钎料熔化而母材不熔化在连接处一般不容易形成共共同晶粒只有在母材与鲜钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合3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木材的粘接作用熔焊热源电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热压力焊钎焊热源电阻热、摩擦热、高频感应热焊接加热区分为活性斑点和加热板点区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变化的过程熔滴过渡形式1短路过度2颗粒状过度3附壁过度短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定尺寸与熔池发生接触形成短路电弧熄灭的现象（同时在各种力的作用下熔滴过渡到熔池中电弧重新引燃）熔滴的过渡形式尺寸和过度频率取决于药皮的成分与厚度、焊芯直径、焊接电流和极性等因素，碱性焊条在较大的焊接电流范围内主要是短路过度和大颗粒状过度，酸性焊条主要是细颗粒状和附壁过度熔滴越细小其比表面积（表面积/质量）越大增大焊接电流或药皮中加入表面活性物质等可使比表面积增大有利于加强冶金反应L（熔池长度）=UI*P(比例系数)熔滴阶段的反应主要是在焊条末端进行的手工电弧焊三反应区药皮熔滴熔池熔滴反应区特点1熔滴温度高2熔滴和气体和熔渣的接触面积大3各项之间的反应时间短4熔滴和熔渣发生强烈的混合熔滴反应区主要物化反应1气体的溶解和分解2金属的蒸发3金属及其合金成分的氧化还原4焊缝金属的合金化（反应时间最短、温度高、接触面积大、有强烈的混合所以冶金反应最激烈，许多反应可达到接近终了的程度，对焊缝成分影响最大）熔合比焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例氮：对焊接质量的影响1促使焊缝产生气孔2是提高低碳低合金钢焊缝强度降低塑性和韧性的元素3促使焊缝金属时效脆化4可作为合金元素进入刚中控制焊缝含氮量措施1坚强焊接区的保护a焊条药皮的保护作用取决于药皮的成分和数量b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a尽量采用短弧焊（U升高电弧变长熔滴与空气接触时间过长）b增大电流，熔滴过渡频率增大接触时间缩短c焊接速度对焊缝的含氮量影响不大d增大焊丝直径，熔滴变粗e单层焊比多层焊含氮量低（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利用合金元素控制含氮量a增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝含氮量（1碳可降低氮在铁中的溶解度2碳氧化生成CO、CO2加强保护作用降低氮分压3碳的氧化引起熔池的沸腾有利于氮的逸出）b添加Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有很大的亲和力，能形成稳定的化合物氢：扩散氢氢原子及氢离子的半径很小可以在焊缝金属晶格中自由扩散残余氢氢扩散到金属的晶格缺陷、显微裂纹或非金属夹杂物边缘的微小空隙中时结合成氢分子，由于分子的半径大而不能自由扩散氢的动态行为金属中的氢含量因扩散的缘故随时间的变化，扩散氢减少残余氢增加而总氢量下降（扩散氢一部分从焊缝逸出一部分变为残余氢）氢对焊接质量的影响1形成气孔（熔池凝固结晶时溶解度突然下降，使氢处于过饱和状态促使发生2H=H2反应生成分子在液态金属中形成气泡，当气泡向外逸出的速度低于熔池的凝固速度时，就在焊缝中形成气孔）2产生冷裂纹焊接接头冷却到较低温度时（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的焊接裂纹成冷裂纹3造成氢脆氢在室温附近使钢塑性严重下降现象称为氢脆，是由于原子氢扩散聚集到钢显微空隙中结合为分子氢造成空隙内产生很高的压力阻碍金属塑性变形导致金属变脆4出现白点白点是出现在焊缝金属拉伸或弯曲试件的断面上的一种白色圆形斑点中心含有微细气孔或夹杂物，周围则为银白色的脆化部分，其形状类似于鱼眼珠中的白点它主要是在外力作用下，氢在微小气孔和夹杂物处的集结造成脆化控制氢的措施1限制焊接材料中的含氢量2清除工件及焊丝表面的污垢杂质工件坡口附近以及焊丝表面上的铁锈油污水分等使焊缝増氢的因素3冶金处理a焊条药皮和焊剂中加入氟化物b控制焊接材料的氧化还原势c在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素Y/Te /Se可大幅降低扩散氢的含量4控制焊接工艺参数5焊后脱氢处理（焊后把焊件加热到一定温度促使氢扩散逸出的工艺叫做脱氢处理）熔渣种类：1盐类熔渣主要是由金属氟酸盐氯酸盐和不含氟的化合物组成的属于这个类型的渣系有CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF等盐型熔渣的氧化性很小，所以主要应用于焊接铝、钛及其他化学活性金属及其合金2盐-氧化物型熔渣主要有氟化物和强金属氧化物组成的CaF2-CaO-Al2O3等都属于这类熔渣它们主要用于焊接合金钢及合金，因为这类型的熔渣氧化性较小3氧化物型熔渣主要有金属氧化物组成这类熔渣含有较多的弱氧化物，因此氧化性较强主要用于焊接低碳钢和低合金钢熔渣在焊接工艺中的作用1机械保护作用2冶金处理作用3改善焊接工艺性能熔渣的活性、粘度和表面张力等都与熔渣的碱度有密切关系熔渣的粘度取决于熔渣的成分和温度，实际上取决于熔渣的结构氧：氧对焊接质量的影响1焊缝的强度韧性和塑性明显的下降尤其是焊缝金属的低温冲击韧度急剧下降，引起焊缝金属的时效硬化、热脆及冷脆等，以及物理机化学性能的变化2形成气孔在熔池阶段，溶解的氧与碳发生冶金反应，反应产物是不容于水的Co如果在熔池进行凝固时Co气泡来不及逸出就会形成Co气孔3烧损有益合金元素从而使焊缝金属性能变坏4形成飞溅在熔滴中所进行的氧与碳的冶金反应生成CO受热膨胀造成熔滴爆炸，形成飞溅破坏焊接过程的稳定性控制氧的措施是预防和脱氧1采用纯度高的焊接材料（尽量采用不含或少含氧量的焊接材料）2控制焊接工艺参数，尽可能的采用短弧焊（增加电弧电压使空气容易侵入电弧并且增加了氧与熔滴接触的时间，致使焊缝含氧量增加）3采用冶金方法进行脱氧通过向焊丝或焊条药皮中加入某种合金元素，是这些合金元素在焊接过程中被氧化从而保护被焊金属及其合金元素不被氧化焊缝金属的脱氧用于脱氧的元素或铁合金称为脱氧剂脱氧就是焊丝焊剂或焊条药皮中加入某种元素使它在焊接过程中夺取氧而自身被氧化，使被焊金属不被氧化或减少氧化目的减少焊缝中的含氧量选择脱氧剂的原则1在焊接温度下脱氧剂的亲和力应大于母材对氧的亲和力，焊接铁基合金时AL、Ti、Si、Mn等可作为脱氧剂2脱氧产物不溶于液态金属其密度也应小于液态金属的密度从而使脱氧产物尽快上浮到液体上以减少夹杂物的数量提高脱氧效果3综合考虑脱氧剂对焊缝成分、力学性能及焊接工艺性能的影响4在满组技术要求的前提下应注意经济实用性先期脱氧药皮加热阶段固态药皮中进行的脱氧反应特点脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系先期脱氧的效果取决于脱氧剂对氧的亲和力、它的粒度、氧化剂与脱氧剂的比例、焊接电流密度等沉淀脱氧是在熔滴和熔池中进行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增加金属中含Mn量减少渣中MnO可提高脱氧效果，一定温度下加入过多Mn会形成固态产物易造成焊缝夹杂扩散脱氧的优点是不会因脱氧而造成夹杂合金过渡把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中的过程合金过渡的目的1补偿焊接过程中由于氧化蒸发造成合金元素损失2消除焊接缺陷改善焊缝金属的组织和性能a向焊缝金属中过渡锰可消除硫引起的热裂纹b向焊缝中加入AL、Ti、Mo等合金元素以细化晶粒提高焊缝韧性3获得特殊性能的堆焊金属合金过度系数焊接材料的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比影响过度系数的因素1合金元素的物理化学性质2合金元素的含量3合金剂的粒度4药皮或焊剂的成分5药皮质量系数 E4315 其中E 表示焊条43表示熔敷金属抗拉强度的最小值（以kgf/mm2计）1表示焊条适用于全位置焊接5表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接；J507 其中J代表结构钢焊条50焊缝金属抗拉强度不低于490MPa（50kgf/mm2）7 低氢型药皮、直流药皮作用1保护2冶金3是焊条具有较好的工艺性能药皮原材料作用1引弧2造渣3造气4脱氧5合金化6粘结7成形种类1金属及铁合金2矿物3化工产品4有机物焊条工艺性能1焊接电弧的稳定性2焊缝成形3焊接位置适应性4飞溅5脱渣性6焊条融化速度7焊皮的发红程度及焊条发尘量焊剂作用隔离空气保护焊接区金属不受空气侵害以及进行冶金处理焊剂质量要求1良好的冶金性能2良好的工艺性能3焊剂颗粒应符合要求4含水量不得大于0.10%5机械夹杂物的含量不得大于0.30%6含硫量不得大于0.06%含磷量不得大于0.08% 高硅焊剂 1高硅无锰或低锰焊剂配合高锰焊丝（Mn=1.5-1.9%）2高硅中锰的含锰焊丝（0.8-1.1%）3（我国之最）高硅高猛焊剂配合低碳钢焊丝或含锰焊丝（焊缝金属含氧量及含磷量较高韧脆转变温度高不宜用于焊接对于低温人性要求较高的结构）影响焊缝成形因素1熔渣凝固温度2熔渣粘度3熔渣表面张力影响脱渣因素1熔渣与焊缝金属的线膨胀系数相差越大冷却时熔渣越容易与焊缝金属脱离2熔渣的氧化性3熔渣松脆性药芯比实心焊丝优点工艺性好飞溅小焊缝成形美观可采用大电流进行全位置焊接熔敷效率高层状偏析由于结晶过程周期性变化而化学成分分布不均匀造成的焊缝断面的分层现象（熔池金属结晶时在结晶前沿的液体金属中溶质的浓度较高同时也富集了一些杂质当冷却速度较慢时这一层浓度较高的溶质和杂质可以通过扩散而减轻偏析程度但冷却速度很快时还没来得及均匀化就已凝固，造成了溶质和杂质较多的结晶层这些分层式由于结晶周期性变化而化学成分不均匀分布造成的）熔池凝固条件及特点1熔池体积小冷却速度大2熔池金属处于过热状态3熔池在运动状态下凝固4联生结晶焊缝三种偏析显微区域层状焊缝希望获得的固相相变组织针状铁素体细珠光体下贝氏体板条马氏体改善焊缝固态相变组织的途径焊后热处理多层焊接锤击焊道表面跟踪回火处理焊缝中产生气孔的根本原因高温是金属溶解了较多的气体在进行冶金反应时又产生了相当多的气体这些气体在焊缝凝固过程中来不及逸出两类气孔的形成①高温时某些气体溶解于熔池金属当凝固和变相时气体溶解度下降来不及逸出残留在焊缝内部的气体如氢氮（焊缝表面）②由冶金反应产生不溶于金属的气体如二氧化碳水等（焊缝内部）焊缝中形成气孔的机理①气泡的生核至少具备两个条件液态金属中有过多饱和气体；生核有能量消耗②气泡的长大气泡核形成后要继续长大气泡长大满足Ph》Po 3气泡上浮当气泡长大到一定程度便开始上浮在不利条件下有可能残留在焊缝中而形成气孔影响生成气孔的因素及预防措施1冶金因素的影响（熔渣的氧化性药皮和焊机的冶金反应保护气体的气氛水分和铁锈等）2工艺因素影响（焊接工艺参数电流种类电压焊接速度等）3工艺操作方面a焊前仔细清除焊件焊丝上的污垢提别是油质b焊条焊剂要严格烘干之后放置时间不得过长最好放在保温桶随用随取c焊接时规范要保持稳定对于低氢型焊条尽量采用短弧焊并适当配合摆动以利气体逸出焊缝中常遇到的夹杂物①氧化物氧化夹杂物主要是SiO2其次是MnO、TiO2和Al2O3这种夹杂物若密集地以块状或片状分布时在焊缝中全引起热烈纹在母材中也易引起层状撕裂焊接过程中熔池脱氧越完全焊缝中氧化物夹杂越少②氮化物夹杂物主要是Fe4N由于是一种脆硬化合物会使焊缝硬度增高塑韧性急剧下降一般焊接条件下焊缝中很少存在氮化物夹杂只有在保护不好时才能发生③硫化物夹杂主要源于焊条药皮或焊剂经冶金反应转入熔池夹杂物主要有两种MnS FeS前者影响小后者影响较大因为FeS沿晶界析出并与Fe或FeO形成低熔共晶是引起热裂纹主要原因之一防止焊缝中夹杂物的措施最重要的就是选择焊条焊剂使之更好地脱氧脱硫其次是注意工艺操作1选用合适的焊接工艺参数以利熔渣的浮出2多层焊时应注意清除前层焊缝的熔渣3焊条适当摆动以便熔渣浮出4操作时注意保护熔池防止空气入侵改善焊缝金属工艺性能的措施焊缝的固溶强化变质处理（微合金化）调整焊接工艺跟踪回火处理每焊完一道焊缝立即用气焊火焰加热加热焊道表面温度来控制在900~1000左右（跟踪回火不仅改善了焊缝的组织同时改善了整个焊接区性能因此焊接质量显著提高）临界板厚随着板厚的增加冷去速度Wc增大而冷却时间T8/5变短当板厚增加到一定程度则Wc和T8/5不再变化此时的板厚δcr 在同样冷却速度下焊接时比热处理时的脆硬倾向小焊接时冷却为什么会有两种不同倾向根据金属学原理可以知道碳化物合金元素只有它们充分溶解在奥化体的内部才会增加奥氏体的稳定性很显然在热处理条件下可以有充分时间使碳化物合金元素向奥氏体内部扩散而在焊接条件下由于加热速度快高温停留时间短所以这些合金元素不能充分溶解在奥氏体中因此降低了淬硬倾向组织脆化析出机理焊接HAZ出现脆硬组织造成根据被焊钢种的不同焊接时冷却条件不同在HAZ出现不同脆硬组织 M-A组元脆化是焊接低合金高强钢时一定冷却速度条件下形成不仅出现在焊缝也出现在HAZ 增大脆性 析出脆化某些金属或合金焊接区处于非平衡态组织化学物理上都明显不均匀性时效和回火过程从非稳态固溶体沿晶界析出碳化物氮化物等提高金属或合金强硬度和脆性 厚板多层焊时按一般规律粗晶区组织将得到细化改善第一道粗晶区性能但某些钢种未改善保留粗晶区组织和结晶学位向关系称为组织遗传这种遗传引起的脆化为遗传脆化机理 在上贝氏体温度范围内因奥氏体含碳量高较大速度下全转变为片状马氏体 由于析出产物出现后阻碍位错运动且析出产物不均匀有偏析和聚集存在提高金属强度硬度 加热调制刚奥氏体形成两种不同机制有序和无序转变新形成的奥氏体与原始非平衡组织有一定位向关系继承了原奥氏体晶粒大小形状取向热应变时效脆化在制造焊接结构的过程中不可避免的进行下料气割焊接和其他热加工等程序而引起的局部应变塑性变形对焊接HAZ脆化有很大影响韧性材料在塑性应变和断裂全过程中吸收能量的能力他是强度和塑性的综合表现冷裂纹金属经焊接或铸造成型后冷却到低温时产生的裂纹特征1产生温度高强钢在Ms点附近或200-300度以下温度区间内2产生的钢种和部位发生在高碳钢中碳钢中合金高强钢热影响区合金元素的超高强刚Ti合金发生在焊缝3裂纹的走向沿晶穿晶4产生时间可焊后立即出现也可焊后一定时间内出现影响因素1钢种的脆硬倾向2接头含氢量及分布3接头所承受的拘束应力状态结晶裂纹焊接结晶过程中在固相线附近由于凝固金属的收缩残余液体金属不足而不能及时填充在应力作用下发生沿晶开裂的现象特征结晶后期由于低熔共晶形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联结在拉伸应力作用下发生开裂（主要产生在含杂质较多的碳钢低合金钢焊缝中和单相奥氏体钢镍基合金以及等些铝合金的焊缝中）再热裂纹原板焊接结构并采用某些沉淀强化合金元素的钢材在消除应力热处理或在一定温度下服役的过程中在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹称为再热裂纹特征厚板焊接结构消除应力处理过程中在热影响区的粗晶区存在不同程度的应力集中时由于应力松弛所产生附加变形大于部位的蠕变塑性冷裂纹的分类及影响冷裂纹的因素？延迟裂纹－这类裂纹是在氢、钢材淬硬组织和拘束应力的共同作用下产生的，形成温度一般在 Ms 以下200℃ 至室温范围，由于氢的作用而具有明显的延迟特征，故又称为氢致裂纹。
焊接冶金学(基本原理)
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。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
swjtu焊接冶金学考试复习总结
焊接冶金学考试复习总结编辑：章敏§金属焊接性及其试验方法一、金属焊接性的定义：金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度以及该接头能否在使用条件下可靠运行。
它包括两方面的内容：工艺焊接性和使用焊接性。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下，能否获得优质、无缺陷的焊接接头的能力。
使用焊接性是指焊接接头或整体结构满足各种使用性能的程度，其中包括常规的力学性能、低温韧性、高温蠕变、疲劳性能、持久强度，以及抗腐蚀性和耐磨性等。
二、影响焊接性的因素内因+外因 1. 材料因素母材、焊接材料 2. 工艺因素焊接方法、焊接工艺参数和焊接顺序、焊后热处理等 3 . 结构因素结构形式、接头形式、接口断面的过渡、焊缝的位臵，以及某些部位焊缝的集中程度造成多向应力的状态等 4. 使用条件工作温度、受载类别和工作环境等。
三、常用焊接性试验方法：斜Y形坡口焊接裂纹试验法主要用于评定母材金属焊接热影响区的冷裂纹倾向。
拘束焊缝为双面焊缝，事先焊好，实验焊缝可在不同温度下施焊，焊后静臵24h再检测解剖计算裂纹率。
§合金结构钢的焊接一、热轧正火钢（热轧：σs=294～343N/mm2，基本上属于C-Mn和Mn-Si系钢种；正火:σs=343～490N/mm2,C-Mn，Mn-Si系基础上加V，Nb，Ti，Mo 等,在固溶强化基础上，通过沉淀强化和细化晶粒来↑σb，保证韧性。
0 （一）热裂纹一般含碳量都较低，含Mn量较高，Mn/S比达要求，抗裂热性好，正常情况下不会出现热裂纹。
当材料成分不合格，或严重偏析使局部C、S偏高时，Mn/S可能低于要求而出现热裂纹。
解决办法：工艺上设法减小熔合比。
选用低碳焊丝，降低焊缝含碳量提高含锰量。
（二）冷裂纹与钢材化学成分（主要是C）、淬硬组织与冷裂倾向三者间存在着密切的联系。
a、在低合金高强钢中，热轧钢的淬硬倾向最小，只有在快冷的情况下才可能出现冷裂纹。
而且随着钢材强度级别的提高，它的淬硬倾向增大。
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。
焊接冶金学(基本原理)课后习题
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。
5.焊剂的作用有哪些？
隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害，以及进行冶金处理作用。
6.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？
见课本p3 ：热源种类
7.焊接电弧加热区的特点及其热分布？（详见：焊接冶金学（基本原理）p4）
热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区；
P:磷的危害: 在熔池快速凝固时，磷易发生偏析。磷化铁常分布于晶界，减弱了晶粒之间的结合力，同时它本身既硬又脆。这就增加了焊缝金属的冷脆性，即冲击韧度降低，脆性转变温度升高。
控制磷的措施：1）限制母村、填充金属、药皮和焊剂中的含s量； 2）增加熔渣的碱度；3）脱磷
22.氢对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氢量的主要措施是什么？
1)活性斑点区 活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能；
2)加热斑点区 在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。
8.什么是焊接，其物理本质是什么？
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。
(完整版)焊接冶金学(基本原理)习题总结
焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案绪论一、什么是焊接，其物理本质是什么?1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用,使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺.2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。
二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？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。
三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？钎焊母材不溶化,熔焊母材溶化.1. 温度场定义,分类及其影响因素。
1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态.2、分类：1) 稳定温度场—-温度场各点温度不随时间而变动;2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动;3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动,热饱和状态；或随热源一起移动。
3、影响因素:1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点?1、药皮反应区：指焊条受热后,直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200℃) 1) 水分蒸发:100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 2) 某些物质分解：形成Co,CO2，H2O ，O2等气体 3) 铁合金氧化 ：先期氧化,降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1) 温度高：1800－2400℃ 2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 3) 时间短速度快:0.01-0.1s ；0。
焊接冶金学(基本原理)
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。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
焊接冶金学(基本原理)习题
焊接冶金学（基本原理）习题绪论1.焊接、钎焊和粘接之间的本质区别是什么？2.如何实现焊接，应具备哪些外部条件？3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？5.焊接接头的形成和工艺，以及它们如何影响焊接质量？6.试着描述提高焊缝金属强度和韧性的方法？7.什么是焊接及其物理本质是什么？8.焊接冶金研究的内容是什么第一章焊接化学冶金1.焊接化学冶金和炼钢在原材料和反应条件上的主要区别是什么？2.控制焊缝化学成分的两种方法是什么？它们如何影响焊缝的化学成分？3.焊接区域的主要气体来源是什么？它们是如何形成的？4为什么在电弧焊接过程中，熔融金属中的氮含量高于其正常溶解度？5.氮气对焊接质量有什么影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？6.手工电弧焊时，氢通过哪些途径溶解到铁水中？写下溶解反应和规律？7.氢气对焊接质量有什么影响？8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金金属中的氢含量小于酸性电极中的氢含量？9.综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。
10.为了制造超低氢电极（[H]<1cm3/100g），在设计涂层配方时应采取哪些措施？11.氧气对焊接质量有什么影响？应采取什么措施来降低焊缝中的氧含量？12.低合金钢的保护焊应使用哪种焊丝？为什么？13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？14.测定的炉渣化学成分为：CaO4194%、28.34%、23.76%、feo5。
78%、7.23%、3.57%、mno3。
74%，4.25%，计算炉渣的碱度和碱度，判断炉渣的酸碱度。
15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的feo，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的feo量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的feo量不同？为什么焊缝中实际含feo量远小于平衡时的含量？16.由于炉渣的碱度越高，自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝的氧含量低于酸性焊条焊缝的氧含量？17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？18.全面分析焊接化学冶金过程中熔渣中CaF2的作用。
焊接冶金学总结
i.保护的原因
a)焊缝金属中的氧(7~35倍)和氮(20~45倍)的含量显著增加；
b)强度变化不大(N的强化作用)；
c)锰，碳等有益合金元素含量减少；
d)焊缝金属的塑性和韧性急剧下降；
e)电弧不稳定，熔渣飞溅，气孔多，成型差。
ii.保护方式和效果
a)埋弧焊通过焊剂熔化后的熔渣隔离空气保护金属，其保护效果取决于焊剂的粒度和结构；
用于熔化焊条的功率qe为
其中U为电弧电压，I为焊接电流， 为焊条加热有效系数。
iii.(化学反应热)
2.焊条金属熔化
i.焊条金属平均熔化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度。
ii.平均熔敷速度：单位时间内真正进入焊缝金属的金属质量。
iii.损失系数：由于飞溅，氧化和蒸发损失的那部分金属质量与熔化的焊芯质量之比。
i.药皮反应区：在固态药皮中进行，温度范围为100度到药皮的熔点。
a)吸附水的蒸发：100度以上；
b)分解反应：有机物，碳酸盐，高价氧化物分解产生大量气体
பைடு நூலகம்A.对熔化金属有机械保护作用；
B.对被焊金属和药皮中的铁合金有很大的氧化作用。
c)氧化反应：温度高于600度时发生铁合金的明显氧化，使气相的氧化性大大下降，即“先期脱氧”。
iii.熔池反应区：从熔滴和熔渣落入熔池，直到金属凝固属于熔池反应区。
反应特点：
a)比起熔滴反应区，平均温度较低，比表面积较小，反应时间更长；
b)熔池会发生有规律的搅拌作用，有利于加快反应速度，有利于气体和非金属夹杂物的逸出；
c)熔池头部(金属熔化和气体的吸收)和尾部(金属凝固和气体的外逸)温度不均，反应方向不同；
c)熔渣的粘度：
焊接冶金学(基本原理)
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。
4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。
如高频焊管等。
5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。
6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。
7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。
8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。
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焊接冶金学（基本原理）部分习题及答案绪论一、什么是焊接，其物理本质是什么？1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。
2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。
二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？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。
三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。
1. 温度场定义，分类及其影响因素。
1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。
2、分类：1) 稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动；2) 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动；3) 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。
3、影响因素：1) 热源的性质2) 焊接线能量3) 被焊金属的热物理性质a. 热导率b. 比热容c. 容积比热容d. 热扩散率e. 热焓f. 表面散热系数4) 焊件厚板及形状第一章二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。
(100-1200℃)1) 水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出2) 某些物质分解:形成Co ，CO2，H2O ，O2等气体3) 铁合金氧化 ：先期氧化，降低气相的氧化性2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池1) 温度高：1800－2400℃2) 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg3) 时间短速度快：0.01-0.1s ；0.0001-0.001s4) 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合.3、熔池反应区1) 反应速度低熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg ；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s2) 熔池温度不均匀的突出特点熔池前斗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3) 具有一定的搅拌作用促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。
然而，没有熔滴阶段激烈。
三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？1、种类： 金属及熔渣蒸气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、供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。
1) 有机物的分解和燃烧:纤维素的氧化分解2) 碳酸盐和高价氧化物的分解四、为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；电弧中的氮离子N +在氧化性电弧气氛中形成NO ，遇到温度较低的液态金属它分解为N 和O ，N 迅速溶于金属。
五、氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？61052222()71210m C H O mO mCO mH +=+23lg (/)8920/7.54p CO CaCO T =-+32CaCO CaO CO =+32MgCO MgO CO =+23lg (/)5785/ 6.27p CO MgCO T =-+22222N O O H H CO CO 、、、、、1、影响：1) 促进焊缝中气孔的形成，金属凝固时氮气来不及逸出；2) 改变焊缝的力学性能，氮能提高焊缝的强度和硬度，但会使焊缝的塑性和韧性降低；3) 时效脆化，针状氮化物Fe4N ，造成塑性和韧性下降。
加入Ti ，Al 可形成稳定的化合物，可抑制这种脆化现象。
2、主要措施：1) 机械保护：气一渣保护、渣保护、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：U ↓, I↑, 直流反接3) 焊丝成分的影响：增加焊丝或药皮中的Ti 的含量可生成稳定的氮化物；增加含碳量可降低氮在金属中的溶解度。
六、手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？1、氢以原子或质子形式溶入（气保焊）2、以 溶入（电渣焊）氢通过熔渣向金属中溶解时，氢先溶于熔渣，然后再以 向金属中过渡七、氢对焊接质量有那些影响?如何加以控制？1、影响：暂态现象：脆化、白点、经时效、热处理可消除永久现象：气孔、改变组织、显微斑点、冷裂纹、不可消除1) 氢脆：氢在室温附近， 氢溶解在金属晶格中，引起钢的塑性严重下降现象2) 白点 ：肉眼可见，直径0.5～3mm 中心处有气孔或小的夹渣，外围有塑性裂断的痕迹，象鱼眼似的也称“鱼眼”.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2、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、吸附水分十、CO2保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？用普通焊丝（H08A ）进行保护焊时，由于碳的氧化在焊缝中产生气体，同时合金元素烧损，焊缝含氧量增大。
所以必须采用含硅、锰高的焊丝（H08Mn2Si ）或药芯焊丝，以利于脱氧，获得优质焊缝。
十一、分子理论和离子理论的主要观点是什么？1、分子理论：1) 液态熔渣由自由氧化物及其复合物的分子组成自由氧化物: SiO2 , CaO , Al2O3氧化物复合物：SiO2·CaO2) .自由氧化物与其复合氧化物处于化合与分解的平衡状态-][OH -][OH 22()2()H O O OH --+2()2()[]2[]2[]Fe OH Fe O H -+++Q SiO CaO SiO CaO +⇔+.)(2SiO CaO k ⋅=当T ↑k ↓自由氧化物↑浓度复合物浓度↓熔渣活性↑T ↓k ↑自由氧化物浓度↓复合物浓度↑熔渣活性↓3) 只有自由氧化物才能与金属作用2、离子理论熔渣的离子理论是在研究熔渣电化学性质的基础上提出的。
与分子理论相比，更接近熔渣的实际情况。
1) 熔滴是由简单和复杂的离子组成的电中性溶液负电性大的元素以阴离子形式存在 负电性小的元素以阳离子形式存在 碱性渣中 少，氧以自由氧离子形式存在酸性渣中 多，形式复杂的离子.之间形成离子团，极性键结合.2) 离子的分布，聚集和相互作用取决于它的综合矩综合矩=Z/r r= 其子Z —离子电荷（静电单位）r —离子半径离子综合矩越大，静电场愈强，与其它离子作用力愈大3) 液态熔渣与金属之间相互作用的过程是原子与离子交换电荷的过程离子理论 由于离子交换电荷、运动、形成电流.3、分子－离子共存理论：十二、什么是长渣和短渣？其适用性有何不同？十三、论述焊接熔渣对金属的氧化途径及影响因素。
1、氧化途径1) 置换氧化：指被焊金属与其他金属或非金属的氧化物发生置换反应而导致的氧化2) 扩散氧化：是指熔渣中的氧化物通过扩散进入被焊金属而使金属增氧2、影响因素1) 置换氧化：活性熔渣对金属的氧化能力与其活性系数AF 有关。
对于熔炼焊剂而言，活度AF 与焊剂组成物的质量分数w 和焊剂的碱度B1有关。
2) 扩散氧化：在一定的温度下，增加熔渣中FeO 的含量，FeO 将向钢液中扩散，从而使焊缝中含氧量增加。
十四、焊缝金属脱氧的途径有哪些？脱氧效果如何？()[][]e e F O C F CO +=+↑2..F Cl O---2..Ca K Fe +++O S i -,,/T r Z r ↑↑↓110nm -][)(2][2)(24Si Fe Fe Si +=+++42422SiO SiO O --=+2O S i 2O S i1、先期脱氧：药皮反应区， 碳酸盐分解为O 2和CO 2温度低，先期脱氧的效果不充分2、沉淀脱氧：是指溶解在液态金属中的脱氧剂将被焊金属及其合金从其氧化物中还原出来，并使脱氧产物浮到熔渣中的脱氧方式。
主要在熔滴和熔池中进行。
常用的脱氧剂为Mn 、Si 。
1) M n 的脱氧2) S i 的脱氧.3) S i/Mn 联合脱氧3、扩散脱氧：是指被焊金属的氧化物通过扩散从液态金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的一种方式。
脱氧的程度由分配定律决定。
1) 扩散脱氧的效果主要与温度和熔渣的性质有关L=(FeO)/[FeO] T ↓ L ↑，FeO 易向熔渣过渡在相同温度下，酸性渣比碱性渣易使Fe 向熔渣中分配2) 扩散脱氧是不充分在熔池的尾部进行的，导致扩散脱氧。
第二章一、焊条药皮的作用及组成?1、药皮的作用：1) 机械保护作用（造渣、造气）2) 冶金处理作用（脱氧、合金化）3) 工艺性能改善作用（稳弧、脱渣、成形）2、药皮的组成：1) 焊条药皮是由具有不同物理性质和化学性质的多种材料混合而成的涂层。
2) 这些材料包括氧化物、碳酸盐、硅酸盐、有机物、氟化物、金属和铁合金等。
3) 按药皮功能可分为稳弧剂、造气剂、造渣剂、脱氧剂、合金剂、粘接剂和成形剂。
二、指出焊条型号所代表的含义，并以E4303和E5015为例加以说明。
焊条的型号是按国家有关标准与国际标准确定的。
以结构钢为例，型号编制法为字母“E ”表示焊条，第一、二位表示熔敷金属最小抗拉强度，第三位数字表示焊条的焊接位置，第三、四位数字表示焊接电流种类及药皮类型。
E 4 3 0 3三、焊条的工艺性能包括哪些方面?1、 焊接电弧的稳定性2、 焊缝成形3、 各种位置焊接的适应性222n mnMe mO Me O +=2n m nMe mCO Me O mCO +=+表示焊条药皮为钛钙型，并可采用交流或直流正、反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示熔敷金属抗拉强度的最小值 表示焊条4、飞溅5、脱渣性6、焊条熔化速度7、焊条药皮发红8、焊接烟尘四、试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能。
1、酸性焊条：1) 氧化性强，对金属有较强的氧化作用，机械性能特别是冲击韧性比碱性低；2) 酸性渣脱硫、磷困难，抗裂性差；3) 焊接工艺性能良好，成形美观，对锈、油、水份的敏感性不大，抗气孔能力强；4) 电源交直流两用，直流正接。
2、碱性焊条：1) 熔敷金属含氢量低，抗裂性好，冲击韧性高；2) 对锈、油、水份敏感，操作不当易产生气孔；3) 电弧稳定性差，只能采用直流，深坡口脱渣性不好，焊接时烟尘较大，要注意通风和防护。