焊接原理ppt电子教案课件第二章焊接化学冶金

《焊接原理ppt电子教案课件第二章焊接化学冶金》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章焊接化学冶金第一节焊接化学冶金过程的特点焊接化学冶金过程:熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程.一、焊接冶金过程的任务以低碳钢光焊丝无保护焊为例：焊缝含氮量高出焊丝20~45倍；含氧量高出焊丝7~35倍后果：焊缝产生气孔，塑韧性降低.1.对焊接区金属进行保护焊接化学冶金的首要任务就是对焊接区金属加强保护，以免空气的有害作用＊保护的必要性保护材料：焊条药皮、焊剂、药芯焊丝、保护气体保护手段：焊接操作工艺＊保护的方式不同的焊接方法具有不同的保护方式3.控制P、S、H等有害元素含量2.焊缝金属合金化二、焊接冶金过程中的特点1.需要对金属进行保护2.焊接冶

2、金过程是分区域（阶段）连续进行的过程，各阶段之间相互联系手工电弧焊有三个区域：药皮反应区熔滴反应区熔池反应区图2-1Ⅰ药皮反应区：100℃~药皮熔化主要化学反应：①水分的蒸发②某些物质的分解③铁合金的氧化T>600℃铁合金明显氧化，气相的氧化性大大降低——“先期脱氧”Ⅱ熔滴反应区：熔滴从形成、长大直至过渡到熔池之中特点：①熔滴温度高②熔滴与气体和熔渣的接触面积大③各相之间反应时间短④熔滴与熔渣发生强烈的混合主要化学反应：①气体的分解和溶解②金属的蒸发③金属及其合金成分的氧化和还原④焊缝金属的合金化Ⅲ熔池反应区：物理条件：①平均温度较低；②比表面积小；③反应时间稍长；④温度

3、分布极不均匀.化学条件：①反应物浓度与平衡浓度之差较小，熔池中的反应较小；②当药皮重量系数较大时，参与和熔池金属作用的熔渣数量比参与和熔滴金属作用的数量多；③溶池中的液体金属在各种力作用下，发生强烈的运动.3.冶金过程与“焊接方法”和“焊接规范”有关(1)熔合比：焊缝金属由填充金属和局部熔化的母材组成.焊缝金属中局部熔化母材所占的比例称为熔合比.(2)熔滴反应时间：熔滴反应时间即熔滴的存在时间.随焊接电流增大而变短，随电弧电压的升高而延长.(3)熔渣有效作用系数θ手弧焊:埋弧焊:4.冶金过程具有不平衡性，但存在平衡趋势温度、时间、相界面等.一、焊接区内的气体第二节气相对金

4、属的作用1.气体的来源（2）铁锈、油污、氧化皮（3）坡口表面氧化物（4）挥发物和蒸汽2.气体的产生（1）有机物的分解和燃烧（2）碳酸盐和高价氧化物的分解碳酸钙：开始分解T=545℃，剧烈分解T=910℃；碳酸镁：开始分解T=325℃，剧烈分解T=650℃。（3）材料的蒸发（1）焊接材料焊接区气相中常见的简单气体有N2、H2、O2等双原子气体。3.气体的分解（1）简单的分解2000400060008000Ta0.80.60.40.20图2-2双原子气体的分解度与温度的关系(P0=101Kpa)H2→2HO2→2ON2→2N设O2的原始分子数为n0，达到平衡时已分解的分子数为

5、n达到平衡时气体的分解度为：a=n/n0---1反应平衡常数：kp=Po2/Po2---2平衡态气体总压力为：P=Po2+PO---3则：P=Po2+PO＝(n0＋n)RT/V---4O2==2O平衡分子数：n0-n2n平衡分压力：Po2=(n0-n)RT/V；PO=2nRT/V将kP=f(T)、P=1atm=101kp等关系代入上式，即可算出上述图2-2所示的a-T关系图.（2）复杂气体的分解CO2、H2O是焊接冶金中常见的复杂气体。二、气体对金属的作用1.氮对金属的作用氮在铁中既能溶解，也能形成稳定的氮化物.（1）氮在铁中的溶解：溶解方式：①分子形式溶入;②原子形式溶

6、入;③NO形式溶入.由质量作用定律得出氮的平衡溶解度：—氮溶解反应的平衡常数—气相中氮分子的分压氮在液态铁中的溶解度与温度的关系：图2-3氮和氢在铁中的溶解度与温度的关系6001000140018002200260001020304050T/℃[H]、[N](cm3/100g)H2N2γδαL图中可看出：(1)氮在液态铁中的溶解度随着温度的升高而增大；(2)当温度为2200℃时，氮的溶解度达到最大值；(3)继续升高温度溶解度急剧下降，至铁的沸点溶解度变为零；(4)当液态凝固时，氮的溶解度突然下降至1/4左右.(1)氮对焊接质量的影响(2)氮的防止措施①加强保护②采用合理的

7、焊接规范③直流反接极④在焊接材料中加入脱氮剂※产生气孔；※提高强度、降低塑性和韧性；※促使焊缝金属时效脆化.2.氢对金属的作用（1）氢的来源：☆焊接材料：水分；含氢物质（有机物）☆空气中的水蒸气；☆氧化皮、油污等.（2）氢在金属中溶解与Zr、Ti、V、Ta等形成稳定的氢化物；与Al、Fe、Ni、Cu、Cr等不形成稳定氢化物.三种溶解方式：分子形式，离子形式，原子形式(3)氢在焊缝金属中的存在形式及其扩散氢在焊缝金属中的存在形式：扩散氢[H]D:以H、H+或H-形式存在于金属焊缝中,形成间隙固溶体.因氢原子和氢离子半径很小，可在