河北工程大学材料成型理论基础练习题第8章

第8章液态金属与熔渣的相互作用

一、填空题

1. 熔渣对于焊接、合金熔炼过程的主要作用有机械保护作用、冶金处理作用和改善成形工艺性能作用。熔渣也有不利的作用，如强氧化性熔渣可以使液态金属增氧，可以侵蚀炉衬；密度大或熔点过高的熔渣易残留在金属中形成夹渣。

2、熔渣是多种化合物构成的复杂混合物系统，按其构成属性可分为盐型、盐—氧化物型和氧化物型熔渣三类。氧化物型熔渣具有较强的氧化性，一般用于低碳钢、低合金高强钢焊接。

3、随温度增高粘度缓慢下降的渣称为长渣，而随温度增高粘度急剧下降的渣称为短渣。全位置焊接时短渣有利于焊缝的外观成型，长渣只能用于平焊位置焊接。

4、氧化性较强的熔渣称为活性熔渣，熔渣的氧化性通常用渣中FeO的含量高低及该氧化物在熔渣中的活度来衡量。

5、FeO 在熔渣中的活度随熔渣中碱性氧化物含量的增多而增大，随酸性氧化物的增多而减小。当熔渣中碱性氧化物含量大约为酸性氧化物含量的2倍时，熔渣中FeO 的活度系数最大。

6、熔渣中的FeO 既溶于渣又溶于液态钢，其在两相中的分配律L 随温度升高而减小，即在高温下FeO 更容易向金属中分配。焊接时在高温下FeO更容易向金属中分配，在熔池尾部温度较低，FeO向熔渣中扩散。

7、按照熔渣的分子理论的观点，液态熔渣是由自由状态化合物和复合状态化合物的分子所组成，而离子理论的观点认为液态熔渣是由正离子和负离子组成的电中性溶液。

8、熔渣的碱度定义为熔渣中的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值。若比值小于1为酸性渣，比值大于1 为碱性渣。

9、一般情况下熔渣中的碱性氧化物容易生成自由氧离子，其对应的碱度系数大于零，而酸性氧化物容易捕获熔渣中的自由氧离子，生成复杂阴离子，其对应的碱度系数小于零。

10、碱性焊条又称为低氢型焊条。碱性熔渣与熔滴间的界面张力较大，焊接时较易发生熔滴粗化、飞溅。酸性焊条施焊时，熔滴过渡的颗粒较小，焊缝鱼鳞纹细密，外观成形好。

二、判断题

1、碱性熔渣中FeO 的活度较大，因此熔渣的氧化性比酸性渣强。

错误：碱性熔渣中FeO 的活度系数较大，但熔渣的氧化性强弱还要看渣中FeO 的含量多少。

2、相同成分的熔渣对于钢的熔焊过程比熔炼过程具有更强的氧化性。（T）

3、如果熔渣里含有MnO 或者SiO2 时，便会与液态铁发生置换反应，使金属氧化。

错误：置换氧化反应是否会发生还要看熔渣中MnO、SiO2、FeO 的浓度和液态金属中Si、Mn 的原始含量。

4、酸性渣中MnO 与SiO2 的含量高于碱性渣，因此酸性焊条焊接时熔池中的含氧量高于碱性焊条。

错误：只能说酸性渣的置换氧化性高于碱性渣，最终熔池中的含氧量还受许多其他因素的影响。

5、对于钢的熔炼与熔焊过程来说，（MnO）的氧化性始终高于（SiO2）。

错误：在2200℃以上的熔滴反应区，（SiO2）的氧化性可以超过（MnO）。

三、简答题

1、由熔渣的离子理论可知，液态碱性中自由氧离子的浓度远高于酸性渣，这是否意味着碱性渣的氧化性要比酸性渣更强？为什么？

答：不一定比酸性渣强。因为离子理论把液态熔渣中自由氧离子的浓度定义为碱度。渣中自由氧离子的浓度越大，其碱度就越大，虽然液态碱性渣中自由氧离子的浓度远大于酸性渣，但是它不一定与熔渣中的某些物质反应，进而不能体现出其具有氧化性，而酸性渣则可以，熔渣的氧化性通常是用渣中含有最不稳定的氧化物FeO 的高低及该氧化物在熔渣中的活度来衡量的。

2、1600摄氏度时，炼钢熔池中熔渣的成分为：

氧化物Cao Mgo Mno Feo Fe2O3 SiO2 P2O5

重量（%）46.59 3.2 5.68 13.82 4.47 24 2.24

钢水含氧0.07%，问熔渣对钢水而言是氧化渣还是还原渣？

解：W（SiO2+P2O5）=26.24%

W(Cao+Mgo+Mno)=55.47%

查图8-4得：Feo的碱度系数为0.65

Lg[%O]max= -6320/T+2.734

当T=1600时，[%O] max =0.23

因为[%O]= [%O] max *0.65=0.23*0.65=0.15

在1600摄氏度时熔渣与液态金属构成的系统达到平衡时的液态金属中含氧量为0.15%，而实际中钢水含氧0.07%〈0.15%，固熔渣对钢水而言是氧化渣。

3、为什么FeO在碱性渣中活度系数比在酸性渣中大？这是否说明碱性渣的氧化性高于酸性渣？为什么？

答：1）渣中SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO大部分以自由态存在，即FeO在渣中活度系数比在酸性渣中大。2）但这并不能说明碱性渣的氧化性大于酸性渣3）虽然碱性渣中FeO的活度系数大，但碱性渣中FeO的含量并不高，因此碱性渣对液态金属的氧话性比酸性渣小。

4、右图为1600℃时多元渣系相图(不全)及

FeO等活度图。①粗虚线表达：除其它组元，

熔渣中恒定含有50%的

CaO+MgO+MnO ；沿其箭头起始方向，组

元 FeO 由0%增至50%。②粗实线表

达：熔渣中恒定含有50%的 FeO ，沿其箭

头起始方向，组元 SiO2+P2O5由11%增至

50%，由其相交于FeO的不同等活度线可

见，随熔渣酸性增加FeO活度降低。

③细弯曲虚线表达：当熔渣中碱性氧化

物与酸性氧化物含量之比为2左右

时，所对应的熔渣氧化性最强。