材料连接原理答案

焊接：冶金连接成型是通过加热或加压（或俩者并用）使俩个分离的表面达到晶格距离，并形成金属健而获得不可拆的接头的工艺过程主要用于金属材料的连接，通常称为焊接。与机械连接的区别：机械连接是通过机械力来实现的，随机械力的消除，接头可以松动或拆除，而焊缝不可拆除是通过金属健实现的。

从理论上说明怎样才能实现焊接过程？采用什么样的工艺才能实现焊接？

答1.理论上讲，就是当2个被连接的固体材料表面接近到相距r A时就可以在接触表面进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成键合，达到冶金连接的目的

2.①对被连接件施加压力：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对被连接件材料加热（整体或局部）。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。

焊接方法分类和发展？

分类：①熔化焊典型的液相连接

②钎焊液固相连接

③压焊固相连接

发展：新的扩散连接方法不断涌现，如瞬间液相扩散连接，超塑性成型

焊接热源的共同要求及指标？

要求：能量密度高度集中，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。

指标：①最小加热面积②最大功率密度③正常规范条件下的温度

熔池和一般铸锭结晶过程相比有何特点；焊接热过程特点？

答：1. ①熔池体积小，加热温度高，冷却速度快；

②热源移动结晶过程连续进行并随熔池前进；

③液态金属中不同部位其温度不均匀性巨大，中心过热；

④原始成分不均匀，因熔池存在时间短而来不及均匀化

2. ①加热温度高②加热速度快③高温停留时间短④自然条件下连续冷却⑤局部加热

熔合比的表达式和影响因素？

在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比θ。

θ= Fp / (Fp +Fd) Fp——焊缝中母材所占的面积 Fd ——焊缝截面中填充金属所占的面积

影响因素：焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目及母材的热物理性质、焊接材料种类、焊条（焊丝）的倾角等。

焊接区的气体来源？

①焊接材料②热源周围气体介质

③焊丝和母材的表面上的杂质

试简述H,O,N对结构钢焊接质量的影响？控制措施？

H: 氢脆；白点；气孔；冷裂纹；组织变化。

O:（1）影响焊缝机械性能：塑性、韧性下降；引起热能、冷脆，时效硬化；（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；（6）氧在特殊情况下是有益的，如为了改善电弧特性。降低焊缝金属中的含氢量等。

N: 害造成气孔，引起时效脆化，降低焊缝的塑性和韧性

益 :可以起到沉淀强化和细晶强化的作用提高强度

控制措施：

氢：

（1）限制氢的来源；

（2）进行冶金处理；

（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；

（5）控制焊接工艺参数

（6）焊后脱氢处理；

氮：

（1）加强对焊接区机械保护

（2）控制焊接工艺参数

（3）利用合金元素控制焊缝金属的含氮量。

氧：

（1）控制焊接材料的含氧量，在焊接活性金属及某些合金钢时，应尽量采用不含氧的焊接材料，选用高纯度的惰性气体作为保护气体，在焊接前认真清理焊丝和工件表面。（2）控制焊接工艺参数

（3）采用合理的冶金方法进行脱氧。

酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高？

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

试简述低氢焊条（碱性焊条）熔敷金属含氢量较低的原因？

①药皮不含有机物②药品中加入大量造气剂

③CaF2的去氢作用④焊条的烘干温度高

焊接熔渣的分子理论和离子理论

熔渣的分子理论（第26页）

答：焊接熔渣主要由分子氧化物组成，有时还有氟化物；各化合物呈自由状态，也可呈复合状态，氧化物与其复合物处于平衡状态；只有自由氧化物才能参与和金属的反应。熔渣的离子理论（第27页）

答：液态熔渣是由阴阳离子组成的电中性溶液。离子间的相互聚集、作用及离子的分布取决于离子的综合矩，离子的综合矩越大，其静电场越强，对其他离子的作用力越强。

熔渣与金属的作用是熔渣中的离子与金属原子交换电荷的过程。

脱氧反应有那几种？脱氧剂选择的原则？

1. ①先期脱氧：在焊条药皮加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应叫先期脱氧，药皮受热时，其中的高价氧化物或碳酸盐受热分解出氧、二氧化碳和药皮中的脱氧剂发生反应②沉淀脱氧③扩散脱氧

原则：

（1）在焊接温度下脱氧剂对氧的亲和力必须比被焊金属大。焊接时常用Mn,Sn,Ti,Al等元素的铁合金或金属粉做脱氧剂。

（2）脱氧产物应熔点低、不溶于液态金属而且其密度也应小于液态金属的密度。

（3）考虑脱氧剂对焊缝成分、性能及工艺参数的影响。

扩散氧化的影响因素？

答：对于FeO的分配常数L为：L=w(FeO)/w[FeO]

分配常数与温度和熔渣的性质有关：

（1）随温度升高，L值减小。高温时FeO向液态钢中分配。（2）熔渣的性质对FeO 的分配由很大影响。在同样温度下，碱性渣中FeO更易向金属分配，即在熔渣含FeO

量相同的条件下，碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣多。因为碱性渣中含SiO2,TiO2等酸性氧化物较少，FeO的活度大，故易向金属中扩散，使焊缝增氧。（3）熔渣的碱度对FeO的分配也有影响，在FeO含量相同的条件下，碱度为1.7时FeO的活度最大，碱度增大或减低，FeO的活度均会减少。碱性焊条熔渣的碱度在2左右，最易使FeO的活度增大并向金属中分配。而酸性焊条或高碱性焊剂，由于渣中FeO活度较小，反而对铁锈不敏感。

S ，P的危害？冶金方法脱S,P措施？

答：1.危害

磷在钢中以磷化铁的形式存在，一般用[P]表示

1)能恶化钢的焊接性能；

2)降低钢的塑性和韧性，使钢产生冷脆性，即在低温条件下钢的冲击韧性明显降低；硫在钢中多以硫化物形式存在，如FeS、MnS等，硫对钢性能产生以下影响：

1)使钢产生热脆现象。所谓热脆现象是指钢坯或钢锭在高温条件下(如1100℃)进行轧制时，会产生断裂的现象。

2)对钢的力学性能产生不利影响。

3)使钢的焊接性能降低。

2.冶金方法脱S措施

（1）用合金元素锰脱硫：选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫。锰对硫的亲和力比铁大

（2）用渣中碱性氧化物脱硫：常用熔渣中的碱性氧化物，如MnO、CaO、MgO等进行脱硫。

（3）增加熔渣的碱度（4）氟化钙（降低熔渣粘度）也有利于脱硫

3.冶金方法脱P措施

1增加渣中CaO、FeO的含量有力于脱磷

2增加渣的碱度，可以提高脱磷效果。

3降低渣的粘度，有利于脱磷的反应。

合金元素过度系数的影响因素？

1.合金元素的物理化学性质

2.合金元素的含量

3.合金元素的粒度

4.药皮或焊接的成分

5.药皮或焊接的相对数量及焊接规范

焊条药皮的作用?

（1）保护作用，在焊接过程中药皮产生气体，隔离空气，保护熔滴、熔池和焊接区，防止有害气体侵入焊缝。

（2）冶金作用，焊接时药皮的组成参与冶金反应，去除有害物质，保护和添加有益的合金元素，改善焊缝的力学性能。

（3）改善焊接工艺性，焊条药皮可以时电弧易燃，焊接飞溅小，焊缝易脱渣和成形美观。

焊条的工艺性能：指焊条在焊接操作时的性能

主要包括：焊接电弧的稳定性，焊缝成型，全位置焊接性，飞溅，拖渣性，焊条的熔化，药皮发红的程度及焊条发尘量。

药芯焊丝的特点？烧结焊丝的特点及和熔炼焊接相比有何特点？

(1) 熔敷速度快，因而生产效率高；

(2) 飞溅小；

(3) 调整熔敷金属成分方便；

(4) 综合成本低。