焊接冶金学
焊接冶金学重点答案
（3）结构因素：主要有焊接结构和焊接接头的设计形式。
1）其影响主要表现在热的传递和力的状态方面；
2）改善措施：减小接头刚度、减少交叉焊缝，避免焊缝过于密集以及减少造成应力集中的各种因素。
（4）焊接结构的使用条件：
焊接结构的工作温度（高温、低温）;
碳当量公式没有考虑元素之间的交互作用，也没有考虑板厚、结构拘束度、焊接工艺、含氢量等因素的影响。因而用碳当量评价焊接性是比较粗略的，使用时应注意条件
2）焊接冷裂纹敏感系数
(1）不仅包括了母材的化学成分，又考虑了熔敷金属含氢量与拘束条件的作用。
(2）根据Pc值可以通过经验公式求出斜y坡口对接裂纹试验条件下，为了防止冷裂纹所需要的最低预热温度To(℃):
（二）间接推算类：碳当量法、冷裂纹敏感指数Pc法、HAZ最高硬度法等
（三）使用性能试验类：力学性能试验、耐压试验等
3-2:选择或制定焊接性试验方法的原则:１)针对性与可比性原则：焊接性试验的条件要尽量与实际焊接时的条件相一致２)可靠性原则：焊接性试验的结果要稳定可靠，具有较好的再现性３)注意试验方法的经济性原则
To=1440 Pc-392()通常的讲就是对冷裂纹发生可能的敏感程度或指标。一般和碳当量同步的，其值越高，裂纹倾向就越大，一般碳当量公式计算结果大于等于0.45 即有冷裂纹的倾向。此外表面硬度越高，裂纹倾向也越大。
3、焊接性的试验方法分类？
焊接性试验方法分类：（一）、直接模拟试验类：１）焊接冷裂纹试验２）焊接热裂纹试验３）再热裂纹试验４）层状撕裂试验５）应力腐蚀裂纹试验６）脆性断裂试验
(二)中碳钢调质状态下焊接时的工艺特点
(1)当必须在调质状态下进行焊接时，除了裂纹外，热影响区的主要问题是：高碳马氏体引起的硬化和脆化；高温回火区软化引起的强度降低。
焊接冶金学共19页文档
从发展趋势看，焊接逐步向高效率、高质量，降低劳动强度，降低能源消耗的方向发展。
焊接能源应当：热量高度集中，可快速实现焊接过程，并保证得到致密而强韧的焊缝和最小的焊接热影响区热源种类电弧热、化学热、电阻热、高频热源、摩擦热、等离子焰、电子束、激光束等等。
焊接过程的热效率热源提供的热量为Q0，有效地用于加热焊件的热量为Q，那一定条件下η是常数，决定于热源性质、焊接工艺方法、焊接材料种类、焊接金属的性质及尺寸形状等。
焊接传热的基本形式:电弧焊条件下，由热源传给焊件主要以辐射和对流为主；母材和焊条获取热量后，以热传导为主。
焊接传热研究内容主要是焊件上的温度变化及其分布。
温度梯度：构件上某点温度最大方向导数。
稳定温度场：焊件上各点的温度不随时间的改变而变。
焊接准稳定温度场：对于正常焊接条件下移动热源，经过一定的时间以后，焊件各点温度虽随时间而变化，但温度能跟随热源一起移动，热源下各点的温度相对保持不变。
加热和熔化焊条的热能：电阻热、电弧热和化学反应热。
电阻加热:电阻加热使焊芯和药皮的温度升高。
焊条金属的熔化: 焊条金属的熔化速度在焊接过程中是不均匀的。
焊条金属平均熔化速度: 单位时间内熔化焊芯的质量或长度，即平均熔化速度，试验表明与焊接电流成正比。
熔敷速度：单位时间内焊接材料进入焊缝金属的质量。
损失系数：飞溅、氧化和金属蒸发损失焊条金属与熔化金属总量之比。
分析可知提高焊条熔化速度的途径：增加电弧在焊条端部析热；提高过渡频率，以细颗粒过渡；在药皮中加入铁粉或其他金属添加剂；适当增加电阻热等研究熔滴过渡的意义：过渡影响焊接过程稳定性、飞溅大小、焊缝成形和缺陷产生；影响高温冶金反应的时间、温度、比表面；调节焊接热输入，影响焊缝结晶、改变热影响区的尺寸和性能；影响焊条金属的溶化速度比表面：熔滴的表面积Fg与其体积Vg或质量之比对低碳钢熔滴平均温度2100～2700K。
电流 I↑，熔滴温度T↑焊条直径Φ↑，T↓熔池的形状、尺寸、温度、存在时间、流动状态对熔池中的冶金反应、结晶方向、晶体结构、夹杂物数量分布、焊接缺陷的产生均有重要影响。
第10讲焊接冶金学(3)
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⑶ 氮的控制 ① 加强焊接区的保护 氮来自空气，故控制氮的主要措施是加强对焊接 区的保护，防止空气与液态金属发生接触。目前生 产上对焊接区的保护措施主要有：气体保护、熔渣 保护、气渣联合保护和抽真空等。
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下表为用不同焊接方范焊接低碳钢时焊缝的含 氮量，说明了各自氮的保护效果。
焊条药皮的保护作用，在很大程度上取决于药 皮的成分和数量。
有利于氮的逸出。
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图 合金元素1600℃下对氮在 铁中的溶解度的 影响
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本讲小结
气体的来源与产生 气体分解 氮在金属中的溶解 氮对焊接质量的影响 氮的控制
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⑵ 气体的产生
焊接区内的气体除了外界侵入或人为直接输入 气体外，一般都是通过如下物化反应产生：
① 有机物的分解和燃烧 如焊条药皮中常用的淀粉、纤维素、糊精等有 机物作通气剂和增塑剂，受热后将发生热氧化分解 反应，产生CO、CO2、 H2和水气等气体。
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② 碳酸盐和高阶氧化物的分解
在焊接冶金中常使用碳酸盐，如CaCO3、 MgCO3等，用来造气和造渣，也有利于稳定电弧。 当加热超过一定温度时，就开始发生分解，产上 CO2气体。
第三章 焊接冶金学
第10讲
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上讲回顾
焊接熔渣的作用 熔渣的结构 熔渣的碱度 熔渣的物理性能：粘度、表面张力、
熔点、导电性
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3.3 氮、氢对金属的作用
焊接时，焊接区内气相成分重要有CO、 CO2 、 H2O、N2、H2、O2 、金属和熔渣的蒸气以及 它们的分解物和电离物等。
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2. 气体分解 焊接区内的气体是以分子、原子及离子等状
焊接冶金学
绪论焊接：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间的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。
焊接实质：当两个被焊的固体金属表面接近到相距r时，就可以在接触表面上A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。
为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，两种措施：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）焊接热源：1.电弧热2.化学热3.电阻热4.高频感应热5.摩擦热6.等离子焰7.电子束8.激光束焊接接头的形成：一般要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头提高焊缝韧性:加入微量合金元素（Ti、Mo、Nb、V、Zr、B和稀土等）排除焊缝杂质（S、P、O、N、H等）焊缝缺陷:偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、脆化等第一章焊接化学冶金1.1熔池：母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有一定几何形状的液体金属叫做熔池熔池中流体的运动：1.原因1）温度分布不均匀由液态金属的密度差造成自由对流运动2）表面张力差所引起的强对流运动3）热源的各种机械力所产生的搅拌作用 2.作用：1）使熔池中焊丝金属和母材金属混合均匀，使冶金反应顺利进行2）获得成分均匀的焊缝金属，有利于气体和非金属夹杂逸出1.2焊接过程中对金属的保护熔渣:埋弧焊、电渣焊、不含造气成分的焊条和药芯焊丝焊接。
利用焊剂以及其熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金属的，焊接的保护效果取决于焊剂的粒度和结构、混合气体）中焊接。
保护效气体：气焊、在惰性气体和其他保护气体（如CO2果取决于保护气的性质与纯度、焊炬的结构、气体的特性等因素熔渣和气体：具有造气成分的焊条和药芯焊丝焊接。
一般由造气剂、造渣剂和钛合金等组成的。
造渣剂融化以后形成熔渣，覆盖在熔滴和熔池表面上将空气隔开。
熔渣凝固以后，在焊缝上面形成渣壳，可以防止处于高温的焊缝金属与空气接触。
焊接冶金学 绪论
第 0章 绪论 第 0章 绪论
3.焊接接头及其形成过程
(2)焊接接头的形成过程
固态相 对于有同素异构转变的材料而言，焊接过程中会发生 固态相变。相变过程既可发生在热影响区，也可出现 变过程 在焊缝。 相变的 焊缝成分是由被焊材料和填加材料共同组成，因而焊 缝相变过程与热影响区有所不同。热影响区中各点所 差异性 经受的焊接热作用不同，因而组织转变也不同。
焊接冶金学
刘会杰
焊接冶金学 焊接冶金学
第0章 绪论
本课程的教学目的和内容
教学方法，教学目的，教学内容。
焊接的本质和途径
焊接的概念及内涵, 实现焊接的途径。
焊接接头及其形成过程
焊接接头的组成，焊接接头的形成过程。
焊接方法的种类和特点
熔焊方法的种类，熔焊方法的特点。
焊接温度场和焊接热循环
温度场类型及成因，热循环参数和特点。
响区的形成过程。
过程 由于各区所经历的焊接 热作用不同，其形成所 差异 经历的过程也不相同。 过程 经历
焊接热过程 固-液状态演变过程 焊接化学冶金过程 固态相变过程
图0-3 焊接接头形成过程描述图 T—温度 t—时间 T0—初始温度 Tr—相变温度 TS—固相线温度 TL—液相线温度 Tm—峰值温度
准稳定温度场形成后，热源周围的温度分布不变。当采用 坐标原点与热源中心重合的移动坐标系时，工件上各点温 度只取决于它们的空间坐标，而与热源的移动距离无关。
第 0章 绪论 第 0章 绪论
5.焊接温度场和焊接热循环
(1)焊接温度场
准 稳 定 温 度 场
恒定功率的热源作 用在工件的固定位 置时，经过一段时 间后，工件上就会 形成等温线或等温 面形状和尺寸不变 的准稳定温度场。
焊接冶金学课后答案
焊接冶金学课后答案第三章：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℃某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。
焊接冶金学
焊接冶金基础三、焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区焊接接头各部位的加热峰值温度分布如图10所示。
加热时各部位组织变化情况是：加热温度超过Ac3开始发生α－γ的转变，在且Ac1～Ac3之间转变继进行，到达Ac3转变完了，温度继续升高达1100℃时，晶粒急剧长大，热影响区各点的组织变化首先取决于峰值温度Tmax不同焊接方法热影响区的平均尺寸如表2所示。
按照Tmax的不同，淬硬倾向小的低碳钢和淬硬倾向大的钢种热影响区的组织可分为以下几个区。
表2 不同焊接方法热影响区的平均尺寸1．低碳钢接头的热影响区组织和性能（1）熔合区焊缝金属和母材之间的过渡区，即半熔化区和未混合区，称为熔合区，其温度处于固相线与液相线宰。
熔合区在化学成分和组织性能上都有较大的不均匀性，在接近母材一侧的金属组织是过热组织，塑性差。
同时又因温度梯度大，所以熔合区是很窄的，但对强度、塑性都有很大的影响。
在许多情况下，熔合区是产生裂纹、局部脆性破坏的发源地。
（2）过热区此区段处于1100℃到固相线温度的高温范围。
在这样高的温度下，奥氏体晶粒严重长大，尤其在1300℃以上时晶粒十分粗大，冷却后就获得粗大的过热组织（气焊时还可能得到魏氏组织），使材料的塑性大大降低，特别冲击韧性的影响尤为显著（通常要降低20％～30％）。
如果焊件的刚性很大，则常在此区产生裂纹。
所以，过热区是焊接接头中最危险的区段。
（3）正火区（相变重结晶区）金属被加热到止Ac3以上稍高的温度下，铁素体和珠光体全部转变为奥氏体。
由于焊接时加热速度很快，在高温下停留时间又短，所以奥氏体晶粒还未十分长大。
故该区空冷下来后，得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，相当于热处理中的正火组织，是接头中综合力学性能最好的区段。
此区的温度范围约在Ac3～1000℃之间。
（4）不完全重结晶区此区段是温度范围在Ac1～Ac3之间的热影响区。
温度稍高于Ac1是地，首先珠光体转变为奥氏体，随温度的升高，在Ac1～Ac3温度范围内只有部分铁素体溶入奥氏体，其余部分铁素体则保留下来。
《焊接冶金学》复习资料
《焊接冶金学》复习资料1.什么是焊接，其物理本质是什么？答：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。
2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？答：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。
3.焊芯和药皮升温过高会引起哪些不良后果？答：(1)熔化激烈产生飞溅；(2)药皮开裂与过早脱落，导致电弧燃烧不稳；(3)焊缝成形变坏，甚至引起气孔等缺陷；(4)药皮过早进行冶金反应，丧失冶金反应和保护能力；(5)焊条发红变软，操作困难。
4.简述焊缝合金化的目的与方式。
答：合金化的目的：补充焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素损失；消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能；获得特殊性能的堆焊层。
合金化的方式：应用合金焊丝或带极；应用药芯焊丝或药芯焊条；应用合金药皮；应用合金粉末。
5.简述焊缝中磷的危害。
答：磷在钢中主要以Fe2P、Fe3P的形式存在。
在液态铁中可溶解较多的磷，固态铁中磷的溶解度很低。
磷与铁、镍可以形成低熔点共晶。
焊缝凝固时，磷易造成偏析。
磷化铁常分布于晶界，减弱晶间结合力，增加焊缝金属冷脆性；磷还能促使形成结晶裂纹。
控制磷的措施：(1）限制原材料的含磷量；（2）用冶金方法脱磷。
6.简述熔池运动原因及对焊接质量的影响？原因：1）液态金属密度差引起自由对流运动使液相产生对流运动。
温度高的地方金属密度小，温度低的地方金属密度大。
由于这种密度差将使液相从低温区向高温区流动。
2）表面张力差强迫对流运动。
3）熔池中各种机械力搅拌电磁力、气体吹力、熔滴下落的冲击力、离于的冲击力等。
焊接冶金学——基本原理
➢ 熔池前部
–母材不断地熔化
➢ 熔池尾部
–熔池金属不断凝固，温 度逐渐降低
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
a. 坐标示意图 b. xoy面上沿x轴的温度分
布 c. xoy面上的等温线 d. yoz面上沿y轴的温度分
•y ’
•y
•vt
•O’
•O
•x
•z ’
•z
➢ 某个热流密度的热源以恒定的速度沿x轴移动，热
源周围的温度分布即“焊接温度场”
1.3 焊接温度场 field of weld temperature
➢ 焊条电弧焊时，焊接 电弧做为热源，对焊 条和母材进行加热
➢ 在焊接热源作用下， 母材上所形成的具有 一定几何形状的液态 金属部分称为熔池
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数 ④ 冷却时间
• 从800oC冷却到500oC时所用时间 – 碳钢、不易淬火的低合金钢
• 从800oC冷却到300oC时所用时间 – 易淬火的低合金钢(马氏体相变点300oC左右)
• 从高温冷却到100oC时所用时间 – 扩散氢
– 加热速度方面的研究还不够充分 – 特别是新工艺、如真空电子束焊接等数据很缺乏
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数 ② 加热的最高温度
– 据焊缝远近不同的各点，加热的最高温度不同
1.4 焊接热循环 weld thermal cycle
➢ 焊接热循环的主要参数 ③ 在相变温度以上的停留时间
焊接冶金学——基本原 理
2024年2月9日星期五
焊接冶金学-焊接化学冶金
§ 2-2 焊接区内气体与金属的作用
一、焊接区内的气体 （一）气体的种类、来源及供给途径 1.种类： CO、CO2、H 2、H 2 O、O2、N 2 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
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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。
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（3）氢在金属中的溶解
1)、氢在金属中的溶解及其影响因素 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
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氢的溶解机制
焊接区为氢可以处于分子、原子和离子状态
① 氢以原子或质子形式溶入（气保焊）
４).熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合.
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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 ～ 25s 2）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。
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2).自由氧对金属的氧化
[Fe] O (FeO)
1 Fe O FeO 2
3).CO2对金属的氧化
[Fe] CO2 [ FeO]
4).H2O气对金属的氧化
[Fe] H2O气 [FeO] H2
5).混合气体对金属的氧化
(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
焊接冶金学结论一、焊接过程的物理本质1、焊接定义被焊工件的材质通过加热或加压或二者并用，用或不用添充材料，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称为焊接。
定义掌握三个要点：一是材料，可以是金属、非金属；可以是同种材料、异种材料。
二是达到原子间的结合。
三是永久性。
2、金属连接的障碍1）金属表面只有个别微观点接触；2）材料表面存在着氧化膜、油、杂质、污物、锈等。
3、解决的方法1）加热加热到熔化状态——熔化焊2）加压（加热或不加热）——压力焊4、分类1）冶金角度分：液相焊接：指熔化焊，利用热源加热侍焊部位，使之发生熔化，利用液相的相溶，达到原子间的结合。
它包括电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。
固相焊接：指压力焊，是焊接时必须使用压力，使待焊部位的表面在固态下达到紧密接触，并使待焊表面的温度升高（一般低于材料的熔点），通过调解温度、压力和时间，造成接头处材料进行扩散，实现原子间的结合。
它包括电阻焊、磨擦焊、超声波焊等。
固-液相焊接：待焊表面并不直接接触，通过两者毛细间隙中的中间液相联系。
在待焊的同质或异质材质固态母材与中间液相之间存在两个固-液界面，由于固液相间能充分进行扩散，可实现原子间的结合。
2）从焊接方法上分：一是熔化焊：a、电弧焊：手工电弧焊、埋弧焊、气电焊。
b、气焊c、电渣焊d、等离子焊e、真空电子束焊f、激光焊二是压力焊：a、磨擦焊、b、接触焊：点焊、对焊、闪光焊、缝焊等。
c、超声波焊d、扩散焊三是钎焊：真空钎焊、火焰钎焊、感应钎焊等。
二、焊接热源种类及其特性1、热源的发展上个世纪80年代发现碳弧焊；1891年金属极电弧焊；本世纪初薄皮焊条电弧焊和氧乙炔气焊；30年代，厚皮焊条电弧焊、氢原子焊、氦气保护焊；40年代，埋弧焊和电阻焊；50年代，CO2气体保护焊和电渣焊；60年代，电子束焊和等离子弧焊与切割；70年代，激光焊焊接与切割；80年代，逐步完善电子束焊接和激光焊接工程；90年代，寻找新能源，如太阳能、微波等。
1焊接冶金学笔记知识点整理
绪论1：焊接的定义：被焊工件的材质，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使材质达到原子间的结合而形成永久连接的工艺过程称为焊接。
2：焊接热源及特点（1）电弧热利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源（2）化学热一利用可燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所生的热能作为焊接热源（3）电阻热一利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源（4）高频感应热一对于有磁性的金属，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。
（5）摩擦热一一由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源。
（6）等离子焰一电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，利用其携带的热量作为焊接热源。
（7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈撞击金属局部表面，是动能转化成热能作为焊接热源。
（8）激光束：使用能量高度集中的激光束作为焊接热源。
3：焊接接头的形成过程经历加热，熔化，冶金反应，凝固结晶，固态相变，直至形成焊接接头。
（1）焊接热过程被焊金属在热源下发生局部熔化。
整个焊接过程始终在焊接热过程中发生。
（与凝固结晶，冶金反应，固态相变，等有重要联系）（2）焊接化学冶金过程：金属，熔渣，气相之间一系列化学冶金反应。
（金属氧化，脱硫等）（直接影响焊接成分，组织，性能）（3）焊接时的金属凝固结晶和固态相变过程：随着热源离开，熔池金属就开始凝固结晶，即由液态转变为固态。
具有同素异构转变的金属，随温度下降，发生固态相变。
（该过程可能产生偏析，夹杂，气孔等多种缺陷）4：焊接接头的组成焊缝——熔合区——热影响区5：焊接的传热方式对流传热，辐射传热、（热传导）6：热导率概念表示金属的导热能力，物理意义——单位时间内，沿法线方向单位距离相差1℃时经过单位面积所传递的热能。
第一章1：熔滴过渡形式：短路过渡，颗粒状过度，附壁过渡（酸性）细颗粒状过度，附壁过渡。
（碱性）短路过渡，大颗粒状过度2：三过渡的形式（1）短路过渡：焊条端部的熔滴长大与熔池发生接触。
焊接冶金学基本原理要点归纳总计.doc
焊接冶金学基本原理要点归纳总计.焊接冶金学基本原理绪论1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（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间的结合而形成永久性连接的工艺过程。
2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别: 焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒；钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合；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，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。
3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。
压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。
4)焊接加热区：可分为活性斑点区和加热斑点区5)焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。
表示方法：等温线或者等温面。
特点：焊接时焊件上各点的温度在每一瞬时都在有规律的变化。
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；;（4）焊件的板厚和形状。
6)稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之7)准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经过一段时间后，焊。
，件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随着热源以同样速度移动。
8)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的变化过程。
9）焊接热传递的三种形式：传导、对流和辐射。
由热源传热给焊件的热量以辐射和对流为主，而母材和焊丝获得热能后热的传播以传导为主。
10）焊接线能量：热源功率q与焊接速度v的比值。
热输入：在单位时间内，在单位长度上输入的热能。
第一章焊接化学冶金1）平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。
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。
(真正反应焊接质量的指标)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。
《焊接冶金学》知识点总结
《焊接冶金学》知识点总结第一篇：《焊接冶金学》知识点总结焊接冶金学，焊接科学中的战斗机，O Ye！1.对被焊材质经过加热加压或者二者并用的方法，并且用或者不用填充材料，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叫焊接。
2.当被焊接的固体金属表面接近相距ra时，就可以在接触面上进行扩散，再结晶等物理化学过程，从而形成金属健，达到焊接的目的。
（原子间的作用力随距离变化的图中，在ra的距离时，吸引力最大。
）3.焊接过程中加压，目的是为了破坏工件表面的氧化物，使结合处增大有效接触的面积，从而达到紧密接触，行成化学键。
4.对被焊工价加热，是为了使金属结合处达到塑性或熔化状态，破坏氧化膜，降低金属的变形阻力，同时增加原子的振动能，促进扩散，再结晶，化学反应和结晶过程的进行。
5.金属成功焊接所需的压力和温度是有关系的，压力大，则温度低，反之亦然。
6.一般焊接和钎焊的区别是：钎焊母材没有熔化，所以只有钎料和母材间原子相互渗透的机械组合，而没有形成共同晶粒，但是一般熔化焊接是通过原子的扩散形成共同晶粒的。
7.粘贴是靠粘贴剂与母材之间的粘合作用，一般讲没有原子的相互渗透和扩散。
8.高频感应热是利用高频感应所产生的二次电流作为热源，实质上也是电阻热的另一种形式。
这种方法热量高度集中，所以可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等，但对于不锈钢和铝等不易导磁的金属难以实现高频焊接。
9.电子束焊接，在真空中利用高速运动的电子撞击金属表面，使之加热熔化，达到焊接的目的。
由于在真空中所以焊接质量比较好而且可焊接得较深的焊缝。
10.等离子焊接，就是利用等离子电弧，是将普通电弧压缩形成的高能量密度的电弧经行焊接。
11.热焊接性，冶金焊接性，工艺焊接性：分别指在不同的热循环，不同冶金过程，和不同的焊接工艺，所能得到优质焊缝的能力。
12.使用焊接性：整个焊接接头能满足技术规范和使用性能的程度。
13.焊接接头形成过程，一般包括：加热，熔化，液晶反应，凝固和固态相变。
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：
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一.名词解释 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。
熔合比（稀释率）：在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。
交互（联生）结晶：熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表面，非自发形核就依附在这个表面上，并以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成所谓交互结晶。
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。
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。
熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标。
g/(A*H)在熔焊过程中，单位电流，单位时间内，焊芯熔敷在焊件上的金属量。
熔敷比表面积：熔滴的表面积Ag 与其质量pVg 之比。
应力腐蚀：金属材料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。
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出现较大的拉伸应力，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。
再热裂纹：焊后再加热，为了消除应力退火或在高温工作时500-700摄氏度产生的裂纹。
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。
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。
焊接线能量：热源功率q 与焊接速度v 之比。
热裂纹:是在焊接高温时晶沿界断裂产生的。
冷裂纹：是焊后冷至较低温度产生的。
焊接线能量：单位长度焊缝得到的电弧热能量 准稳定温度场：当加热一定时间后，若加热源以恒定速度移动，则温度场基本保持不变，仅是随热源一起移动。
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。
焊接的定义：被焊工件的材质 （同种或异种）通过加热或加压或两者并用，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称为焊接。
熔渣的碱度：碱度是熔渣的重要化学性质，是研究熔渣的物化特性的重要依据。
熔合比θ（稀释率）：焊缝中熔化的母材所占的比例 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。
先期脱氧：在药皮加热阶段，发生在药皮反应区的脱氧反应叫先期脱氧。
沉淀脱氧：在熔滴反应区和熔池内的脱氧反应叫沉淀脱氧。
置换氧化：对于一些易分解的氧化物，如SiO2、MnO 等，如果数量较大，则有可能与液态铁发生置换反应，使铁氧化，而该氧化物被还原 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。
长（短）渣：凝固时间长的渣叫长渣，凝固时间短的渣叫短渣 扩散氧化：由于FeO 既溶入液态钢中，又溶入液态熔渣中，平衡时，它在两相中的浓度符合一定比值，当增加熔渣中的氧化亚铁的浓度时，它将向熔池中扩散，使焊缝中的含氧量增加。
合金过渡系数：某种合金元素的过渡系数η等于它在熔敷金属中实际含量Cd 与它的原始含量Ce 之比 MS b W W W药皮重量系数Kb药皮重量比上涂药皮部分焊丝重量熔炼焊剂（HJ）：将矿物在电弧炉中熔炼，然后用水激冷粉碎，烘干使用。
烧结焊剂（SJ）：将原材料粉碎，按一定比例和粘结剂一起混合，制成细粒状，然后在400～1000℃高温烘干。
区域偏析（中心线偏析）：由于焊缝金属结晶是从熔合线向焊缝中心推进，把溶质或杂质赶向焊缝中心，使焊缝中心溶质和杂质浓度偏高层状偏析：因结晶速度呈周期性变化造成焊缝化学成分不均匀的偏析熔合区：母材与焊缝交界的一个区域，是整个焊接接头最薄弱的地带焊接热循环焊件上某一点经历的从低温到高温，又从高温降到低温随时间的变化称为焊接热循环。
t8/3：焊缝从800℃冷却到300℃所用的时间；t100：焊缝从Tm冷却到100℃所用的时间碳当量：把钢中合金元素，按其对淬硬的影响程度折合成碳的相当含量。
熔合区：焊缝与母材相邻的部位，是液－固相结合的部位。
化学成分、组织、性能非常不均匀，是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
焊接热影响区：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称为“热影响区”。
焊接熔合区：焊缝与母材的不规则结合，形成了参差不齐的分界面。
熔滴的比表面积：熔滴的表面积与其质量之比称为熔滴的比表面积。
正（反）极性：焊接时焊件接电源正极，焊丝接负极为正极性；相反，则是反极性。
扩散脱氧：在一定温度下，熔渣中的FeO的浓度与钢液中的氧的浓度间有一定的比值，如果向渣表上加入脱氧剂，使渣中的氧化铁含量将会降低，为了保持比值一定，钢中的氧必然向熔渣中扩散，从而降低钢中的氧，这种脱氧方法就是扩散脱氧。
冷脆性：是指金属材料在低温下呈现冲击韧性明显下降的现象。
热脆性：是指某些钢材在某个较高的温度区间停留后冷却至室温下的冲击韧性明显下降的现象脱渣性：是指焊后从焊缝表面清除渣壳的难易程度。
碱性焊条：焊条的药皮的成分主要是碱性氧化物。
正（反）极性：焊件接电源输出端的正（负）极，电极接电源输出端的负极的接法为正极性。
焊接热源：电弧热、化学热、电阻热、高频热、激光热….。
焊接过程：热过程、化学冶金过程、结晶相变过程。
焊接接头的形成：焊缝、熔合区和热影响区（HAZ）。
焊接温度场：非稳定温度场、准稳定温度场、（一、二、三）维传热。
影响焊接温度场的因素：热源性质、板的厚度、焊接线能量、被焊金属热物理性质。
焊接化学冶金过程特点：温度高、时间短、分区进行（药皮、熔滴和熔池反应区）、在非平衡条件下完成。
熔滴特性：温度高，比表面积S大，存在时间短，过渡形式（短路、颗粒（喷射）和附壁）。
熔池特性：体积小、温度不均匀、存在时间长、液态金属处于流动状态。
气相对焊缝金属的作用：气体的来源，气体分解与吸收，氮氢氧对金属的作用和控制措施。
焊缝中硫和磷的危害及控制：热脆、冷脆、锰脱硫。
焊接中的合金过渡：过渡方式（焊丝、药皮、熔渣），提高过渡系数的措施。
药皮原材料的作用：稳弧、造渣、造气、脱氧、合金化、粘结、成形。
焊条的工艺性能：电弧稳定性、焊缝成形、各位置的适应性、飞溅、脱渣性、焊条发尘量等。
熔池凝固特点：体积小冷速大、液态金属处于过热状态、在运动状态下结晶。
焊接热循环的主要参数：加热速度（ωH）、最高加热温度（Tm）、相变温度以上停留时间（tH）和冷却速度（ωc）或冷却时间（t8/5、t8/3、t100）焊接加热的特点：局部加热、加热温度高、加热速度快、高温停留时间短、自然冷却。
（与热处理加热进行比较）焊接加热过程组织转变特点：AC1和AC3线偏离平衡位置、不利于A体均质化、碳化物来不及溶入A体中，造成成分不均匀。
1）低碳钢和低合金钢焊缝：熔合区、过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区。
（2）淬硬倾向较大钢的焊缝：完全淬火区、不完全淬火区和回火区。
焊接热影响区性能：硬化（碳当量）、脆化（粗晶脆化、组织脆化）、软化，预防措施。
热裂纹：高温下形成，沿奥氏体晶界开裂。
1）与液膜有关的裂纹：结晶裂纹、热影响区的热裂纹。
2）与液膜无关的裂纹：多边化裂纹、再热裂纹（消除应力退火裂纹）。
冷裂纹：发生在高强钢，低温下形成，发生在热影响区，呈脆性穿晶断裂。
由拘束力＋淬硬组织＋氢的共同作用下产生。
（1）延迟裂纹：氢致裂纹。
（2）淬火裂纹：淬硬组织引起的裂纹。
3）低塑性脆化裂纹：低塑性材料焊接裂纹。
层状撕裂：沿压延方向产生的裂纹。
应力腐蚀裂纹：应力＋腐蚀产生的裂纹二.简答1、叙述焊接中氢的来源，对金属的作用，如何降低焊缝中的含氢量？焊接时，氢主要来源于焊接材料的水分，含氢物质及电弧周围空气的水蒸气等。
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面上出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。
d.氢促使产生冷裂纹。
措施：a.限制焊接材料中的氢含量，制造低氢和超低氢型焊接材料和焊剂时，应尽量选用不含或含氢量少的。
b.清除焊件和焊丝表面上的铁锈，油污，吸附水等杂质。
c.冶金处理：在药皮中加入氟化物，控制焊接材料的氧化还原势，在药皮或焊芯中加入微量的稀土和稀散元素，控制焊接工艺参数。
d焊后氢处理，把焊件加热到一定温度，使氢扩散外逸。
2.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁，锰铁和钛铁作为脱氧剂？在酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2，他们与脱氧产物MnO生成复合物MnO. SiO2和MnO.TiO2,从而使γMnO减小，因此脱氧效果较好。
相反，在碱性渣中γMnO较大，不利于锰脱氧，且硬度越大，锰脱氧越差，由于这个原因一般酸性焊条用锰铁做脱氧，而碱性焊条不单独用锰铁脱氧。
4.综合分析碱性焊条药皮中CaF2所起的作用及对焊缝性能的影响？可发生反应：CaF2+2H= Ca+2HF，CaF2 +H2O= CaO+2HF，反映过的产物HF是比较稳定的气体，高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，由于HF生成后与焊接烟尘一起挥发了,所以降低了熔池金属中的含氢量。
对焊缝性能的影响：提高韧性和塑性，消除氢气孔，并抑制冷裂纹的产生，提高焊缝金属的机械性能。
1.是对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能，冶金性能和焊缝金属的力学性能?1酸性焊条它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条c1J。
这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密。
由于药皮中含有较多的Fd2、Ti02、So：等成分，所以熔渔的氧化性强。
酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。
典型的酸性焊条为E4303(J422)。
2．碱性焊条它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。
cl’由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成C02和服，因此降低了焊缝中的含氢量。
所以碱性焊条又称为低氢焊条。
碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。
典型的碱性焊条为E5015(J507)。
2.简述熔池的结晶形态，分析结晶速度，温度梯度和溶质形态影响？晶体形态主要是柱状晶和少量等轴晶，每个柱状晶有不同的结晶形态（平面晶，胞晶，树枝状晶）等轴晶一般呈树枝晶。
3.焊接热循环对被焊金属近缝区的组织，性能有何影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改善HAZ的组织性能？（1）在热循环作用下，近缝区的组织分布是不均匀的，融合去和过热去出现了严重的晶粒粗化，是整个接头的薄弱地带，而行能也是不均匀的，主要是淬硬、韧化和脆化，及综合力学性能，抗腐蚀性能，抗疲劳性能等。
（2）焊接热循环对组织的影响主要考虑四个因素：加热速度、加热的最高温度，在相等温度以上的停留时间，冷却速度和冷却时间，研究它是研究焊接质量的主要途径，而在工艺措施上，常可采用长段的多层焊合短道多层焊，尤其是短道多层焊对热影响区的组织有以定的改善作用，适于焊接晶粒易长而易淬硬的钢种。