常见合金元素的过渡系数

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1、焊接物理(WeldingPhysics)山东大学材料科学与工程学院孙俊生3-4合金过渡一、合金过渡的目的补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失。消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能。向焊缝中添加Mn，以消除S引起的结晶裂纹；向焊缝中过渡微量Ti与B，细化晶粒，提高焊缝韧性。获得具有特殊性能的堆焊金属。过渡Cr、Mo、W等。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。二、合金过渡的方式药芯焊丝或药芯焊条药芯中合金成分的配比可调，可获得任意成分的堆焊

2、金属，合金成分损失较少。制造容易，在再制造领域应用前景广阔。合金药皮或粘结焊剂简单方便、制造容易、成本低。但氧化损失较大、一部分合金元素残留在熔渣中，合金元素利用率较低、合金成分不够稳定与均匀。合金粉末合金成分的比例调整方便，不必经过轧制和拔丝等工序、合金损失较小；但合金成分均匀性较差，制粉工艺较复杂。合金焊丝或带极可靠，焊缝成分均匀、稳定，合金损失少。但制造工艺复杂、成本高，对于脆性材料（如硬质合金）无法轧制、拔丝，不能采用这种方式。三、合金过渡系数及其影响因素1.焊接材料中合金过渡系数焊接时

3、焊接材料中的合金元素并非全部过渡到了焊缝金属中。其中一部分在过渡过程中因高温氧化或蒸发而损失，还有一部分则残留在熔渣中。通常采用合金过渡系数来说明焊接过程中合金元素利用率的高低。焊接材料中合金元素过渡系数η定义为：某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含量之比。Cd―合金元素在熔敷金属中的实际含量；Ce―合金元素在焊接材料中的原始含量。已知合金元素的过渡系数及其在焊接材料中的加入量，便可计算出合金元素在熔敷金属中的含量。根据对熔敷金属成分的要求，可求出合金元素在焊接材料中应具有的含量

4、。合金过渡系数对于设计和选择焊接材料具有实用价值。2.影响过渡系数的因素研究此问题的目的在于寻找提高合金过渡系数的途径。影响过渡系数的主要因素有：合金元素的物化性质合金元素的含量合金剂的粒度药皮（或焊剂）的成分药皮质量系数（药芯焊丝的填充率）(1)合金元素的物化性质合金元素的沸点越低，其蒸发损失越大，过度系数越小。合金元素对氧的亲和力越大，其氧化损失越大，过度系数越小。1600℃时常见元素对氧的亲和力由小到大顺序为：Cu、Ni、Co、Fe、W、Mo、Cr、Mn、V、Si、Ti、Zr、Al焊接钢时

5、，位于Fe附近的元素氧化损失小，过渡系数大。Fe右面远离Fe的元素，如Ti、Zr、Al等对氧的亲和力很大，氧化损失严重，一般很难过渡到焊缝中.当同时过渡几种合金元素时，对氧亲和力大的元素依靠自身的氧化可减少其它元素的氧化，提高它们的过渡系数。如碱性药皮中加入Al、Ti可提高Si、Mn的过渡系数。(2)合金元素的含量随着药皮或焊剂中合金元素含量的增加，其过渡系数逐渐增加，最后趋于一个定值。(3)药皮（或焊剂）的成分药皮或焊剂的氧化势越大，则合金元素过渡系数越小。当合金元素及其氧化物在药皮中共存时，

6、能够提高该元素的过渡系数。若其他条件相同，则合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同时，有利于提高过渡系数；性质相反，则降低过渡系数。SiO2是酸性的，故随着熔渣碱度的增加，Si的过渡系数减小；MnO是碱性的，故随着碱度的增加Mn的过渡系数增大。(5)药皮质量系数Kb药皮中合金剂含量相同时，Kb↑，则η↓。因药皮加厚，合金剂进入金属的平均路程增大，使氧化和残留损失均有所增加。(4)合金剂的粒度增加合金剂的粒度，其表面积和氧化损失减少，而残留损失不变，故过渡系数增大。但粒度过大，则不易熔化，过度系数减小

7、。第4章焊条设计基础电焊条是涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，由药皮和焊芯两部分组成。焊芯是填充金属的主要部分，焊条规格指焊芯的直径（mm），如2、2.5、3.2、4、5等。药皮是由具有不同物理和化学性质的细颗粒物质所组成的密实的混合物。4.1电焊条设计的原则和方法1.电焊条的设计原则电焊条设计的依据：（1）依据被焊母材的化学成分、力学性能或其他特殊性能要求(如高温、低温；高压、低压；耐磨耐腐蚀等等)。成分和性能（2）依据被焊工件的工作条件要求。工况（3）依据施焊现场设备(如交、直流

8、弧焊机)和施工条件(如室内、室外、高空、水下等)要求。施焊条件（4）依据电焊条制造工艺(如手工蘸制，机械涂压)和设备(如螺旋机、油压机)要求。焊条生产设计原则：技术上必须可靠，制造上必须可能，经济效益好，卫生指标先进。2.电焊条的设计方法同种电焊条的规格不同，其药皮配方也有区别，一般设计上选择4的焊条作为突破口，其他规格的焊条配方以4的为基础进行调整，这有利于提高工作效率。电焊条配方设计的方法很多，常见的有：直观计算法；三角渣系图法；优选法；正交回归设计法；计算机辅助设计法等。4.2电焊条的