金属学第七章习题答案

思考题与习题

1．何谓焊接？它有哪些特点？主要分为哪几类？

答：焊接是现代工业生产和工程建设中连接金属构件的重要方法。它是通过加热或加压（或两者并用），以及用或不用填充材料，使被焊金属原子之间相互溶解与扩散，从而实现连接的加工方法。

焊接的主要特点

(1)节省材料，减轻重量焊接的金属结构件可比铆接件节省材料10%~25%；采用点焊的飞行器结构，重量明显减轻，油耗降低，运载能力提高。

(2)简化复杂零件和大型零件的制造过程焊接方法灵活，可化大为小，以简拼繁，加工快，工时少，生产周期短。许多结构都以铸焊、锻焊的形式组合，简化了加工工艺。

(3)适应性强多样的焊接方法几乎可焊接所有的金属材料和部分非金属材料，可焊范围较广，而且连接性能较好。焊接接头可达到与工件金属等强度或相应的特殊性能。

(4)满足特殊连接要求不同材料焊接在一起，能使零件的不同部分或不同位置具备不同的性能，达到使用要求，如防腐容器的双金属筒体的焊接、钻头工作部分与柄的焊接、水轮机叶片耐磨表面堆焊等。

尽管如此，焊接加工在应用中仍存在一些不足之处。例如，不同焊接方法的焊接性能有较大差别，焊接接头的组织不均匀，焊接过程所造成的结构应力与变形以及各种裂纹问题等，都有待于进一步研究和完善。

焊接方法的种类很多，按焊接过程的特点，可归纳为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。

2．什么叫焊接电弧？焊接电弧基本构造及温度、热量分布怎样？

答：焊接电弧是电极与工件之间的强烈而持久的气体放电现象。

焊接电弧由阴极区、阳极区和弧柱区三部分组成。弧柱区温度最高，其中心温度可达5700℃以上。使用直流电源焊接时，阴极区放出的热量约占电弧总热量的38％，阳极区放出的热量约占电弧总热量的42％，弧柱区放出的热量约占电弧总热量的20％。

3．什么是直流弧焊机的正接法、反接法？应如何选用？

答：用直流电焊机焊接时，由于正极和负极上的热量不同，有正接和反接两种接线方法。若把阳极接在工件上，阴极接在焊条上，则电弧热量大部分集中在工件上，使工件熔化，适于厚板焊接，称为正接法。反之，称为反接法，适于薄板和有色金属的焊接。但在使用碱性焊条时，均采用直流反接。

4．焊芯的作用是什么？焊条药皮有哪些作用？

答：焊芯是焊条中被药皮包覆的金属芯，主要作用是导电，产生电弧，提供焊接电源；作为焊缝的填充金属，与熔化的母材共同形成焊缝。焊芯在焊缝中约占50%~70%，焊芯的化学成分和杂质直接影响到焊缝的质量。

药皮是压涂在焊芯表面的涂料层，由矿石粉和铁合金粉等原料按一定比例配制而成。它的作用是利用渣、气对焊接熔池起机械保护作用；进行物理和化学反应去除杂质，补充有益元素，保证焊缝的成分和力学性能；具有良好的工艺性能，能稳定燃烧、飞溅少、焊缝成形好、易脱渣等。

5．下列电焊条的型号或牌号的含义是什么？

E4303 E5015 J423 J506 E308

答：E4303：E表示焊条；43表示熔敷金属抗拉强度的最小值为430Mpa；0表示焊条属于全方位焊接；03表示焊接电流种类及药皮类型。

E5015：E表示焊条；50表示熔敷金属抗拉强度的最小值为490Mpa；1表示焊条属于全方位焊接；15表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接。

J423：J表示结构钢焊条；42表示焊缝金属抗拉强度≥420 Mpa；3表示钛铁矿型药皮，采用交流或直流反接。

J506：J表示结构钢焊条；50表示焊缝金属抗拉强度≥490 Mpa；6表示焊条药皮为低氢钾型，采用交流或直流反接。

E308：E表示焊条；308表示熔敷金属化学成分分类代号。

6．什么叫热影响区？低碳钢焊接热影响区的组织与性能如何？

答：焊接热影响区是母材因受热的影响（但未溶化）而发生在金相组织和机械性能变化的区域。

低碳钢是亚共析钢，在焊接熔池冷却凝固的一次结晶完成后，在一定温度下将发生二次结晶即固态相变，这时的组织应该是铁素体加少量珠光体。其组织质量分数的不同和性能的不同取决于冷却速度，即冷却速度越大，铁素体含量越少，珠光体越高，硬度、强度也随之增高，且组织细小。反之，则组织变粗，铁素体越多，珠光体越少，硬度和强度降低。需要注意的是铁素体的形态，在不同冷却速度下也是不同的，且对性能有影响。

7．影响焊接接头性能的因素有哪些？如何影响？

答：影响因素有很多，像焊接方法、焊材选用、工艺参数（电压、电流、焊速）、操作技能、焊接环境（风速、空气湿度）等等都会影响焊接接头的质量。

8．怎样正确选择焊接规范？

答：焊条电弧焊的焊接参数包括焊条直径、焊接电流、焊接电压、焊接速度和电弧长度等，其中焊条直径和焊接电流为主要参数。为了保证焊接质量和提高劳动生产率，必须选择合理的焊接规范。

1）焊条直径主要取决于被焊工件的厚度。

2）焊接电流的大小是影响焊缝质量和焊接生产率的主要因素。

3）电弧长度一般不超过2 mm～4mm。焊接速度以保证焊缝尺寸符合设计图样要求为准。

9．什么是金属材料的焊接性？低碳钢的焊接性如何？

答：焊接性是指金属材料在一定焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，也是指金属材料对焊接加工的适应性。它包括焊接接头的接合性能和使用性能两方面的内容。接合性能是指在一定焊接工艺条件下，形成焊接缺陷的敏感性，尤其是出现裂纹的可能性；使用性能是指在一定的焊接工艺条件下，焊接接头对使用要求的适应性，包括力学性能以及耐热、耐蚀等特殊性能。

对于低碳钢的焊接，在简单工艺条件下，应用任意一种焊接方法都能获得良好的焊接接头，说明低碳钢的焊接性好。

10．埋弧焊与焊条电弧焊相比具有哪些特点？埋弧焊为什么不能代替焊条电弧焊？

答：埋弧自动焊与焊条电弧焊相比，具有如下优点：

（1）生产率高埋弧焊采用大电流焊接（焊接电流可达800～1000A），电弧热量集中，焊缝的熔深大，较厚的工件不开坡口也能焊透，不需换焊条，生产效率高。

（2）焊接质量好熔池、焊缝受到焊剂和渣壳的可靠保护，焊接热量集中，焊接速度快，焊件变形小，因而焊缝质量和性能得到提高，焊缝表面成形美观，工件变形小。

（3）节省金属材料与电能焊缝可以不开或少开坡口，因此可节省填充金属。另外，由于热量损失、金属烧损和飞溅都少，节省了电能的消耗。

（4）改善了工人的劳动条件埋弧自动焊焊接过程的机械化，大大降低了工人的劳动强度，且埋弧自动焊是在焊剂层下燃烧，无弧光，放出的气体少，劳动条件得到很大改善。