材料连接原理课后答案全

1.焊接热源有哪些共同要求描述焊接热源主要用什么指标(简）

答：能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。

主要指标：最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。

2.试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。

答：（1）预压阶段；（2）通电加热阶段；（3）冷却结晶阶段。

对焊接质量的影响：

3.溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响

答：熔滴的表面积Ag与其质量之比称为熔滴的比表面积S。

熔滴的比表面积越大，熔滴与周围介质的平均相互作用时间越长，熔滴温度越高，越有利于加强冶金反应。

4.焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式真正反映焊接生产率的指标是什么

答：焊条金属的平均融化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度；

损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发而损失的金属质量与熔化的焊芯质量之比；

平均熔敷系数（真正反映焊接生产率的指标），由于损失系数不等于零，单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。

5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因有什么解决措施（简）

答：药皮发红的原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条融化系数小造成焊条融化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。

解决措施：调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡，提高焊条的融化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。

6.熔合比的表达式和影响因素多层焊时，如果各层间的熔合比是恒定的，试推导第n层焊缝金属的成分

答：表达式：

影响因素：焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。

7.从传热学角度说明临界板厚δcr的概念某16Mn钢焊件，采用手工电弧焊，能量E=15KJ/cm 求δcr

答：由传热学理论知道：在线能量一定的情况下，板厚增加冷却速度Wc增大，冷却时间t8/5变短，当板厚增加到一定程度时，则Wc和t8/5不再变化，此时板厚即为临界板厚δcr。

δ==

1.95

cr cm

8.手工电弧焊接厚12mm的MnMoNbB钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度，求t8/5附λ=(cms℃) CP= J/(cms℃)

85000.731.20.750.55,

0.982-T 800-T cr cr cm cm cm E t s δδδπλ===>==11（+）=500

9.直流正接为何比直流反接时焊缝金属熔氢量高

答：（1）直流正接：工件接正极。直流反接：工件接负极。

（2）带电质点H + 在电场作用下只溶于阴极

（3）处于阴极的熔滴不仅温度高而且比比表面积大，其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。

10.一：试简述氮对低碳合金钢焊缝金属性能的影响（简）

答：（1）N 引起焊缝金属时效脆化，使焊缝金属强度提高，塑性韧性降低，尤其是低温韧性；

（2）促使焊缝产生氮气孔；

（3）N 有时是有益的，但必须有弥散强化元素存在并在正火条件下使用。 控制含氮量的措施：

（1）焊接区中的氮主要来自空气，必须加强对焊接区机械保护

（2）合理选择焊接工艺参数

（3）利用合金元素控制焊缝含氮量。碳的氧化引起熔池沸腾，有利于氮逸出，同时炭氧化生成CO 、CO2，加强焊接区保护降低氮的分压，因此碳可降低氮在金属中的溶解度；选含有能够生成氮化物元素的焊丝进行焊接，这些元素与氮的亲和力大易形成稳定的氮化物，并通过熔渣排出氮化物，因此有效的控制焊缝中的含氮量。

综上所述，加强保护是控制焊缝含氮量的最有效措施。

二：试简述氢对结构钢焊接质量的影响

答：氢脆；白点；气孔；冷裂纹；组织变化。

控制含氢量措施：

（1）限制氢的来源：限制焊接材料中的含氢量，焊前要对焊条和焊剂进行严格的烘干；气体保护焊所用的气体，焊丝和工件表面的油污、铁锈和水分都是氢的重要来源。

（2）进行冶金处理：通过适当的化学冶金反应，降低气相中的氢分压，从而降低氢在液态金属中的溶解度

（3）控制焊接材料的氧化还原势

（4）在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素

（5）控制焊接工艺参数

（6）焊后脱氧处理：焊后把工件加热到一定温度，促使氢扩散外逸

总之，对氢的控制首先应限制氢的来源；其次应防止氢溶入金属；最后应对溶入金属的氢进行脱氧处理。

三：试简述氧对焊接质量的影响

答：（1）随着焊缝含氧量增加，焊缝强度、塑性、韧性下降；尤其是焊缝的低温冲击韧性急剧下降，引起焊缝红脆、冷脆，时效硬化倾向增加；

（2）影响焊缝金属的物理化学性能，如降低导电性、导磁性、耐蚀性等；

（3）形成CO 气孔；

（4）造成金属飞溅，影响焊接过程的稳定性；

（5）焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊接性能；

综上，氧对焊接过程及焊缝是有害的，但在特殊情况下具有氧化性是有利的。

11.试以硅的沉淀脱氧为例，叙述提高脱氧效果的途径（简08）

答：（1）硅的百分含量升高，氧化亚铁的百分含量降低

（2）B增加和减少渣中的二氧化硅，二氧化硅百分含量降低，氧化亚铁的百分含量降低（3）温度降低，反应向右进行，氧化亚铁的百分含量降低

12.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧为什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值（问）

答：增加锰在金属中的含量，或减少MnO的活度，都可以提高脱氧效果。

酸性焊条宜用锰铁脱氧：[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)，在酸性渣中含SiO2和TiO2较多，脱氧产物转化为MnO·SiO2和MnO·TiO2复合物,减少了MnO的活度系数，提高了脱氧效果。

碱性焊条宜用硅锰联合脱氧：在碱性渣中MnO活度系数较大，不利于Mn的脱氧，而且碱度越大，脱氧效果越差。故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2),SiO2与MnO生成复合物MnO·SiO2，使MnO活度系数降低。而MnO·SiO2密度小、熔点低，易易于上浮到渣中，故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。

W[Mn]/W[Si]过大，出现固态MnO；W[Mn]/W[Si]过小，出现固态SiO2；均会导致焊缝中夹杂物过多，只有W[Mn]/W[Si]合理时，才会生成低熔点的不饱和液态硅酸盐，使焊缝中的含氧量降低。

13.酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高（简09）

答：（1）酸型焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好

（2）酸型焊条碱度B小，有利于渗硅反应的进行，使焊缝含氧较高

（3）酸型焊条为了控氢的目的，导致焊缝含氧

14.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因（简）

答：（1）药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源；

（2）药皮中加入了大量的造气剂CaCO3、降低了PH2；

（3）CaF2的去氢作用；

（4）焊条的烘干温度高。

15.为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低

答：碱性焊条熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO的活度大，易向焊缝金属扩散，使焊缝增氧。因此在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质，并要求清除焊件表面的铁锈和氧化皮，否则不仅会增加焊缝中的氧，还可能产生气孔等缺陷，所以碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大。

碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条低，是因为碱性焊条的药皮氧化势小的缘故。

16.J422焊条药皮中含W（TiO2）=28%，W(SiO2)=%，W(CaO)=%，W(锰铁)=12%，焊芯含W[Si]=%，W[O]=%，而熔敷金属中却含W[Si]=%，W[O]=%，试分析其原因。

答：该焊条酸性焊条，焊后视像为[Si]和[O]含量增多，熔渣与液态铁发生渗硅反应，酸性焊条有利于渗碳（SiO2）+2[Fe]=[Si]+2[FeO]。反应结果使焊缝中增加大部分进入熔渣，一小部分进入液态钢中使焊缝增氧。4（TiO2）=2[Ti2O3]+[O2]释放出O2，该气氛中的氧化性气体