焊接冶金学及材料焊接性

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1、第一章绪论及焊接化学冶金零、绪论部分焊接：通过加热或加压或两者并用，且用或不用填充材料，使被焊工件（同质或异种材质）的材料达到原子间结合而形成永久性连接的工艺过程。比热流：单位时间内通过单位面积传入焊件的热能。线能量：热源功率Q与焊接速度v之比，q=Q/v（J/cm）热输入：熔焊时焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。焊接温度场：焊件上某一瞬时温度的分布，T=f（x,y,z,t）2、焊接过程的物理本质（怎样才能实现焊接）：（1）金属：形成金属键结合，共同的晶粒；（2）塑料：形成共同的分子链。3、焊接热源的种类：电弧热、化学热、电阻热、高频感应热、摩擦热、等离子焰

2、、电子束、激光束、超声波一、焊接化学冶金焊条的平均熔化速度：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度，gM=G/t=αPI(g/h)平均熔敷速度：在焊接过程中并非所有熔化的焊条金属都进入熔池形成焊缝，平均熔敷速度指单位时间内真正进入焊缝金属的那部分金属的质量，gD=GD/t=αHI(g/h)损失系数：在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发损失的那部分金属质量与熔化的焊芯质量之比，Ψ=(G-GD)/G=(gM-gD)/gM=1-αH/αP注：αP焊条熔化系数（g/A·h）单位电流、单位时间内焊芯（或焊丝)的熔化量。αH焊条熔敷系数（g/A.h）单位电流，单位时间内，焊芯（或焊

3、丝）熔敷在焊件上的金属量。它标志着焊接过程的生产效率。1.4、熔滴过渡：熔滴在各种力的作用下，通过电弧空间向熔池的转移过程。1.5、熔滴比表面积：熔滴(假设为球体)表面积Ag与其质量ρVg之比即：S=Ag/ρVg=4πR2/(4/3πR3ρ)=3/Rρ（cm2/kg）1.6、熔合比：焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例。熔合比=Mb/(Mb+Ms)1.7、熔渣的碱度：(1)根据分子理论碱度的定义为：碱度B的倒数称为酸度，从理论上讲，当B>1时为碱性渣；B<1时为酸性渣；B＝1时为中性渣。(2)离子理论把液态熔渣中自由氧离子的浓度（或氧离子的活度）定义为碱度。渣中

4、自由氧离子的浓度越大，其碱性越大。根据离子理论碱度定义为：若B2>0，则为碱性渣；B2<0，为酸性渣；B2＝0，为中性渣。合金过渡：把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去的过程。合金过渡系数：是表征焊接过程中合金元素利用率的高低的。合金过渡系数等于它在熔覆金属中的实际含量与它的原始含量之比1.10、药皮重量系数：单位长度上药皮与焊芯的质量比2、焊接化学冶金过程与普通炼钢冶金过程的异同：二者共同点：均进行化学冶金反应。(1)炼钢冶金过程：金属熔炼加工过程，在特定的熔炼炉中进行，大熔池熔炼，熔炼温度比较稳定（~1500℃）。原材料为矿石、焦

5、炭、废钢铁等。目的是提炼金属，以得到一定成分、组织和性能的钢材。(2)焊接冶金过程:金属在焊接条件下，加热速度快，温度梯度大，熔炼时间短，小熔池熔炼，熔池金属过热度大（1600~1900℃）。原材料为焊条、焊丝、焊剂等。目的是对金属再熔炼，以形成符合特定要求的连接接头。3、3种典型的熔滴过渡形式：短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡附壁过渡是焊条电弧焊和埋弧焊（渣保护）中出现的一种熔滴过渡形式。熔滴沿渣壁流下，落入熔池。4、3个焊接反应区及各自的特点：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。（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。水分蒸发（三种水

6、：吸附水、结晶水、化合水）。当T=200℃~300℃时纤维素发生分解和燃烧（2）熔滴反应区：熔滴形成、长大、脱离焊条过渡到熔池之前。温度高，活性斑点区28000C，接近焊芯的沸点；平均温度18000C~24000C：过热度大（300-900℃）。与气体、熔渣的接触面积大。时间短、速度快。熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌、混合。（3）熔池反应区：熔池温度（1600～1900℃）低于熔滴温度；比表面积小；反应时间稍长；搅拌没有熔滴阶段激烈；熔池温度极不均匀（突出特点）。5、焊接区气体的来源和产生：热源周围的空气；焊接材料，保护气体；焊材表面和母材坡口附近的吸附水、油污

7、、铁锈及氧化铁皮等；焊条药皮、焊剂、药芯中的造气剂、高价氧化物、水分等；有机物的分解和燃烧；碳酸盐和高价氧化物的分解。6.、N对金属的作用：（1）根据氮与金属作用的特点，大致分为两种情况：第一种是不与氮发生作用的金属，如Cu、Ni，既不溶解氮，也不与氮形成化合物。第二种是与氮发生作用的金属，如Fe、Ti等，既能溶解氮，又能与氮形成稳定的氮化物。（2）氮对焊接质量的影响：产生氮气孔；增加焊缝金属强度，降低塑性和韧性（特别是低温韧性）；焊缝金属中过饱和的氮造成时效脆化（针状Fe4N）。6.2、H对金属的作用：（1）根据氢与金属作用的特点可把金属分为两类：第一类：是

8、能形成稳定氢化物的金属，如Zr、Ti、