焊接冶金学课件.ppt

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1、第一章焊接化学冶金1第一节焊接化学冶金过程特点第二节气相与金属的作用第三节熔渣与金属的作用第四节合金过渡第一章--焊接化学冶金2重点内容1、焊接化学冶金过程特点2、熔敷速度、熔合比3、气相对金属的作用（H）4、焊接化学冶金的一般规律5、熔渣的作用性质6、合金过渡问题3焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。§1-1  焊接化学冶金过程特点4普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在放牧特定的炉中进

2、行。焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当高炉。二者共同点：金属冶炼加工。5不同点：1）原材料不同普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。2）目的不同普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能6一、焊条熔化及熔池的形成（一）焊条的加热及熔化1、焊条的加热电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。72、焊条金属的熔化速度焊条金属的平均熔化速度gM=G/t=αpIαp为

3、焊条熔化系数gM焊条金属的平均熔敷速度gD=GD/t=αHIgD为焊条的平均熔敷速度损失系数Ψ=(G-GD)/G=(gM-gD)/gD=1-αH/αPαH=(1-Ψ)αP83、焊条金属熔滴及过渡特性熔滴过渡形式短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡、射流过渡、旋转射流过渡。碱性焊条：短路过渡和大颗粒过渡；酸性焊条：细颗粒过渡和附壁过渡。9102)熔滴的比表面积和作用时间熔滴的比表面积S：熔熵的表面积与其质量之比。S=Ag/ρVg=4ДR2/(4/3ДR3ρ)=3/RρI↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。熔滴的平均

4、作用时间是指熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。113)熔滴的温度实测手工电弧焊碳钢焊条：2100-2700K，熔渣平均温度：1600C012（二）熔池的形成1、熔池的形状和尺寸熔池为半椭球，几何尺寸为L=P2IU其中，P2是比例系数，取决于焊接方法和规范。I是焊接电流，U是焊接电压，上式适用于点状热源。13142、熔池质量和存在时间tmax=L/vtcp=Gp/ρvAwAW焊缝的横截面积3、熔池温度熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部。15161）液态金属密度差引起自由对流运动2）表

5、面张力差强迫对流运动3）熔池中各种机械力搅拌4）对焊接质量的影响4、熔池运动状态17二、焊接过程中对熔融金属的保护1、气渣联合保护2、渣保护3、气保护4、真空保护5、自保护保护方式18三、焊接化学冶金反应区及反应条件1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。焊接方法不同，冶金反应阶段也不同。以手工电弧焊为例，加以讨论1)水分蒸发2)某些物质分解3)铁合金氧化19202）、熔滴反应区指熔滴形成.长大.脱离焊条.过渡到熔池之前特点:１).温度高２).与气体.熔渣的接触面积大３).时间短

6、速度快４).熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合.213、熔池反应区1）、熔池T1600～1900℃低于熔滴T比表面积2)、接触面积小3～1303）、时间长手工焊3～8秒埋弧焊6—25s4）、搅拌没有熔滴阶段激烈5）、熔池温度不均匀的突出特点熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应22四、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系（一）、熔合比的影响焊接规范：焊接金属（焊条、焊丝）和局部熔化的母材组成。熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。①=②：

7、熔合比F1：熔化母材的面积F2：填充金属的面积23①焊接电流I的变化冶金反应不充分（二）、（化学反应条件的影响）熔滴过渡特性的影响②焊接电压V的变化U弧长冶金反应充分本节结束24§1-2气相与金属的作用一、焊接区内的气体（一）气体的来源和产生来源：1.焊接材料2.气体介质3.焊丝和母材表面上的油锈等杂质。4.金属和熔渣的蒸发产生的气体成分：金属及熔渣蒸气2526二、氮与金属作用来源：主要是焊接区周围的空气。氮与金属作用有两种情况。1、不与氮发生作用的金属，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N作为保护气体。

8、2、与氮发生作用的金属，即能溶解氮又能形成氮化物，这种情况下就要防止焊缝金属的氮化。27(一)氮在金属中的溶解1）原子形式溶于液态金属2）以NO形式溶入3）以氮离子形式溶入（二）氮对焊接质量的影响1)时效脆化2)气孔3)有利一面：可作为合金元素加入钢中，一般指高合金钢。2829（三）影响焊缝含氮量的因素及控制措施1）、机械保护：气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。对于适渣型焊条：保护效果取决于药皮的数量及成分2）、焊接工艺规范影响：3）、