焊接冶金学.

绪论

1、试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别?

答、焊接：使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒钎焊：只是钎料熔化，而母材不熔化，故在连理处一般不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。

粘接：是靠粘结剂与母材之间的粘合作用，一般来讲没有原子的相互渗透或扩散。

2、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？

答、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。

3、能实现焊接的能源大致有哪几种？

答：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4、焊接线能量对等温线有何影响？

答：采用的焊接线能变量不同，温度场的分布不同①当q=常数时，随焊接速度V的增加，等温线的范围变小，即温度场的宽度和长度都变小，但宽度的减小会大些，所以温度的形状变得细长。②当V=常数时随热源功率q的增加，温度场的范围

也随之增大。③如q/v保持定值，等比例改变q及v时，则此时会使等温线有所拉长。

5、焊接电弧加热区的特点及其热分布？

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

(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。

第一章

1、什么是焊接化学冶金？它主要研究内容和学习目的是什么？

答：在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，称为焊接化学冶金过程。它主要研究各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。学习目的：在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属成分和性能使之符合使用要求，设计创新的焊接材料。

2、焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？

答：原材料：焊接化学冶金原材料：焊丝、焊剂等；

炼钢的原材料：矿石、废钢铁和焦炭等；

反应条件：炼钢是对金属熔炼加工过程，实在特定的熔炉中进行的，而焊接化学冶金是金属在焊接条件下在熔炼的过程，在焊接过程中必须对焊接区的金属进行保护，焊接化学冶金过程是分区域连续进行的，且各区域的反应条件也有较大的差异，焊接化学冶金过程与焊接工艺条件有密切的联系，焊接化学冶金系统是一个复杂的高温，相反应系统。

3、调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？

答、调控焊缝化学成分的两种手段：1）对熔化金属进行冶金处理；2）改变熔合比。

怎样影响焊缝化学成分：1）对熔化金属进行冶金处理，也就

是说，通过调整焊接材料的成分和性能，控制冶金反应的发展，来获得预期要求的焊接成分；2）在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比，改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。

4、焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？答：焊接区内气体的主要来源是焊接材料，同时还有热源周围的空气，焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等，在焊接时也会析出气体。

产生：①、直接输送和侵入焊接区内的气体。②、有机的分解和燃烧。③、碳酸盐和高价氧化物的分解。④、材料的蒸发。

⑤、气体（包括单气体和复杂气体）的分解。

5、N2、H2和O2对焊接金属作用的相同点和不同点？答：相同点：1）N2、H2、O2都会在金属中溶解；2）许多金属以及合金焊接中，N2、H2、O2对焊接有害。

不同点：N2不同于O2，一旦进入液态金属，脱氮比较困难，控制措施不同，防N2是加强保护，防止空气与金属作用，而防H2是适当提高烘焙温度，从而降低材料含水量，降低焊缝中的含氢量。

6、熔滴、熔池以及化学冶金反应区特点

在电弧热的作用下焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。母材上由融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态金属叫熔池。化学冶金反应区分药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区

7、H2对金属的影响

氢脆白点形成气孔产生冷裂纹控制氢的措施：限制焊接材料中的含氢量清除焊丝和焊件表面上的杂质冶金处理控制焊接工艺参数焊后脱氢处理。

8、熔渣对焊缝金属的氧化及焊缝金属脱氧的方式

扩散氧化置换氧化脱氧方式：先期脱氧沉淀脱氧扩散脱氧

9、合金过度及其影响因素

合金过度：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过度到焊接

金属（或堆焊金属）中去的过程。目的：首先是补偿焊接过程中由于蒸发，氧化等原因造成的合金元素的损失。其次是消除焊接缺陷，改善焊接金属的组织和性能。影响合金过渡系数因素：合金元素的物化性质合金元素的含量合金剂的粒度药皮（或焊剂）的成分药皮重量系数

10、焊接冶金过程的四大特点

⑴需要对金属进行保护

⑵焊接冶金过程是分区域（阶段）连续进行的过程，各阶段之间相互联系

⑶冶金过程与“焊接方法”和“焊接规范”有关

⑷冶金过程具有不平衡性，但存在平衡趋势

第二章

1、焊条的工艺性能对焊条及焊接质量有什么意义？

答：1）焊条的工艺性能包括：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；④飞溅；⑤脱渣性；⑥焊条溶化速度；⑦焊条药皮发红；⑧焊接烟尘

2）焊条的工艺性能：是指在焊接操作中的性能，是衡量焊接质量的重要指标之一。意义：可以降低电弧气氛的电离电位，因而能提高电弧的稳定性；焊缝表面成形不仅影响美观，更重要的是影响焊接接头的力学性能如果熔渣的凝固温度过高，就会产生压铁水的现象，严重影响焊缝成形，甚至产生气孔。良好的焊条能适应全位置焊接脱渣性差的不仅造成清渣的困难，降低焊接生产率，而且在多层焊施工时，还往往产生夹渣的缺陷。

第三章

1.焊接熔池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点

1）熔池体积小冷却速度大；2）熔池中的液态金属处于过热状态；3）熔池是在运动状态下结晶。

2.简述熔池的结晶形态并分析结晶速度，温度梯度和溶质浓度对结晶形态的影响

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。这