焊接冶金学复习

一、论述题

1 按功能划分，举例说明焊条药皮有哪些组成？

A稳弧剂：稳弧剂是能提高电弧燃烧稳定性并能改善引燃性能的物质，含电离点位低的元素的材料都有稳弧作用，如碳酸钾。水玻璃等；

B造气剂：造气剂是焊接时能燃烧或分解产生气体从而使焊接区得到保护的物质。常用造气剂包括有机物和碳酸盐；

C造渣剂：造渣剂是焊接是能融化形成一定物理化学性质的熔渣从而使焊接区得到保护的物质，如钛铁矿、大理石等；

D脱氧剂：脱氧剂是能通过冶金反应降低药皮或熔渣氧化性以及焊缝含氧量的物质，对氧亲和力比铁大的金属及其合金都可用作脱氧剂，如锰铁、硅铁等；

E合金剂：合金剂适用于补偿合金元素烧损并向焊缝添加必要合金成分的物质，如锰铁、硅铁等；

F粘结剂：粘结剂是将药皮涂覆到焊芯上并使之具有一定强度的物质，如水玻璃；

成形剂：成形剂是使药皮具有一定的弹塑性、流动性，保证药皮压涂时光滑而不开裂的物质，如白泥、云母等。

2焊条工艺性能包括哪几个方面？影响因素是什么？

A焊接电弧稳定性，它是指电弧维持稳定燃烧的能力。影响因素有焊条药皮的组成、熔点和厚度等，其中焊条药皮的组成对电弧的稳定性有决定性作用；

B焊接位置的适应性，它是指焊条对不同空间位置焊接难易程度的适应能力，影响因素有焊接熔渣的熔点、粘度和表面张力、电弧和气流的吹力；

C焊缝成型，它是描述焊缝表面光滑程度、表面是否存在缺陷以及几何形状和尺寸是否正确的宏观指标，从焊条的角度来看，影响焊缝成形的主要因素就是焊接熔渣的物理性质，如熔渣凝固温度、粘度和表面张力；

D焊接飞溅和熔敷效率。焊接飞溅是指焊接过程中从熔滴或熔池中飞出的金属颗粒，影响焊接飞溅的因素有电源的种类和焊接参数等工艺因素，也包括焊条类型和制造缺陷等材质因素。熔敷效率是反映焊接生产率高低的指标。凡是影响焊接飞溅大小的，均影响熔敷效率，影响熔敷效率的因素有药皮类型和所有影响焊接飞溅因素；

E脱渣性，它是指焊后从焊缝表面清除焊接渣壳的难易程度，影响因素有熔渣线膨胀系数、熔渣氧化性和熔渣松脆性；

F焊接粉尘，它是指在电弧高温作用下而产生的高温金属和非金属蒸汽，在电弧周围空间被氧化和冷凝而形成的细小的固态颗粒。影响因素有药皮类型，低氢型焊条的发尘速度和发尘量均高于其他类型焊条；

G焊条药皮的发红，它是指焊条在使用到后半段时由于温升过高二是要皮发红、开裂甚至脱落的现象。影响因素有焊芯的物理性质、焊条药皮配方和熔滴过渡形式。

3酸性焊条与碱性焊条采用不同脱氧剂的原因。

答：酸性焊条是指药皮中含有较多的酸性氧化物，焊接熔渣微酸性的焊条。酸性焊条常用锰铁作为脱氧剂。原因是沉淀脱氧中的锰的脱氧反应[FeO]+[Mn]=(MnO)+[Fe]，由于酸性渣中含有较多的SiO2和TiO2，它们能与脱氧产物MnO生成复合物MnO·SiO2和MnO·TiO2，降低了渣中的MnO活度，故脱氧效果好，而碱性渣正好相反，碱度越大，渣中的MnO的活度越高，锰的脱氧效果越差。

碱性焊条是指药皮中含有较多的碱性氧化物，焊接熔渣为碱性的焊条。药皮中含有较多的大理石和氟石等成分。在碱性焊条药皮中，常常加有锰铁和硅铁作为联合脱氧剂。原因是

沉淀脱氧中的硅的脱氧：2[FeO]+[Si]=(SiO2)+2[Fe],由于硅的脱氧产物SiO2为酸性氧化物，故提高熔渣监督有利于脱氧，但SiO2的熔点高，容易形成夹杂，而使用锰硅联合脱氧的产物MnO·SiO2密度小、熔点低在钢液中处于液态，易于聚合成大的质点而浮到熔渣中，使焊缝夹杂减少，进一步降低焊缝的含氧量。

4对比说明酸性焊条对焊缝金属的净化作用。

A对氧的控制：酸性焊条采用锰铁进行脱氧能去的较好的效果，碱性焊条采用Si-Mn和Si-Ti 联合脱氧效果很好，焊缝金属的含氧量很低。

B对氢的控制：酸性焊条的氧化物具有一定的脱氢能力，但焊缝金属的含氢量还相对较高；碱性焊条焊接过程中的CO2具有较强的脱氢能力，而药皮的氟石脱氢能力更强，焊缝金属的含氢量很低。

C对氮的控制：酸性焊条含有大量的造渣剂和相当数量的造气剂，形成以渣为主的渣-气联合保护，焊缝金属的含氮量较低碱性焊条中有大量的碳酸盐做造气剂，还有许多其他的造渣剂，隔绝空气效果更好，含氮量更低。

D对硫的控制：酸性焊条中的锰铁具有较好的脱硫效果，同时熔渣中的MnO和CaO也有脱硫效果，但由于酸性渣的碱度低以及FeO的含量较高而使脱硫效果有所减弱；碱性焊条中有大量的CuO和很少的FeO，碱度相对较大，有利于脱硫，药皮中氟石也能起到增强脱硫作用。总的来说脱硫效果与酸性焊条相差不大，而且不够理想。

E对磷的控制：酸性焊条熔渣中的FeO和CaO共同脱磷，但由于碱度低，CaO含量少，脱磷效果差；碱性焊条中的FeO和CaO脱磷，且碱度高，CaO含量高，且有大量的氟石辅助，因而使脱磷效果好于酸性焊条，但总的来看脱磷效果仍然受到限制。

综上所述，从冶金性能来看，碱性焊条优于酸性焊条，焊缝具有良好的力学性能和抗裂性，适合重要结构的焊接，但碱性焊条的工艺性能差，而且由于熔渣不具有氧化性，对铁锈、油污和水分非常敏感，所以必须严格控制含氢物质直接侵入熔池。

5焊接保护措施有哪些？为什么要对焊接区进行保护？

答：所谓保护，就是利用某种介质将焊接区与周围的空气隔离开来，从保护介质来看，保护可分为气体保护、熔渣保护、渣气联合保护、真空保护以及自保护等。所有熔焊方法都是以这些保护方式实现焊接的。

在焊接过程中对焊接区内的金属进行保护是焊接化学冶金的首要任务，当在空气气氛下不采用任何保护措施进行焊接时，焊缝金属的成分和性能将会不同于母材和焊丝，而且焊接工艺性能也很差。具体表现如下。

A焊缝成分显著变化：无保护焊接可造成焊缝金属中氧和氮等有害杂质显著增加，同时，焊缝中锰和碳等有益合金元素因强烈烧损和蒸发而减少。

B焊缝力学性能降低：正是由于焊缝金属中氧和氮等有害元素的显著增加以及锰和碳等有益合金元素的减少，焊缝金属的塑性和韧性显著降低，因而氮的部分强化作用使得焊缝金属的强度变化不大。

C焊接工艺性变差：由于焊接过程中没有任何保护，电弧空间电离度低，电弧不稳定，焊接飞溅也大，焊道表面成形差，焊缝中也易产生各种类型的气孔。

6焊条电弧焊，MIG，TIG各有几个反应区？熔滴反应区的特点是什么？

答：TIG——熔滴反应区，MIG——熔滴反应区和熔池反应区，焊条电弧焊——药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。

熔滴反应区的特点是：反应温度高、接触面积大、反应时间短、相的混合强烈。