焊接冶金学及金属材料焊接 电子课件模块四.ppt

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1、模块四焊接冶金缺陷的防止任务1焊缝中气孔的防止任务2焊缝中夹杂物的防止任务3焊接裂纹的分类及其基本特征任务4焊接热裂纹的防止任务5焊接冷裂纹的防止任务6其他焊接裂纹的防止任务一焊缝中气孔的防止一、气孔的分类及影响因素（一）气孔的分类焊缝中的气孔按其所在位置分，有表面气孔和内部气孔。按形成气孔的气体分，有氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔；按照产生气孔的气体来源，有析出型气孔和反应型气孔。1、析出型气孔因溶解度差而造成过饱和状态的气体的析出所形成的气孔，称为析出型气孔。这类气体主要是由外部侵入熔池的氢和氮。2、反应型气孔由于冶金反应而生成所谓反应性气体，这类气体主要是一氧化碳、水蒸气，均为不溶于

2、金属的气体。由这类反应性气体所造成的气孔，称为反应型气孔。（二）影响气孔形成的因素1、气体的来源（1）焊接区周围的空气侵人熔池空气的侵入是焊缝产生氮气孔的重要原因。（2）焊接材料吸潮空气中的水分非常容易吸附在焊接材料上，特别是焊条和焊剂。焊接材料吸潮是氢气孔产生的重要原因之一。（3）工件及焊丝表面物质的作用工件及焊丝表面的氧化膜、铁锈及油污等，均可在焊接过程中向熔池提供氢和氧，是焊缝产生气孔的重要原因。2、母材对气孔的影响金属导热性好，会造成接头具有较大的冷却速度，于是提高了熔池的结晶速度，从而增大了气孔的敏感性。液态金属的粘度对气孔影响也很大，液态金属迅速进入结晶阶段后，由于粘度急剧增

3、大，气泡浮出困难，易于形成气孔。由于气体密度远小于液态金属的密度，因而气泡的浮出速度主要取决于液态金属的密度，其值越小，气泡浮出速度越小。因此，低密度金属(如铝、镁等)焊接时易于产生气孔。3、焊接材料对气孔的影响（1）熔渣氧化性的影响当熔渣的氧化性增大时，则由一氧化碳引起气孔的倾向增加；相反，当熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加。（2）焊条药皮和焊剂的影响一般碱性焊条药皮中均含有一定量的萤石(CaF2)，焊接时它直接与氢发生反应，产生大量的HF，这是一种稳定的气体化合物，即使高温也不易分解。由于大量的氢被HF占据，因此可以有效地降低氢气孔的倾向。（3）保护气体的影响从防止气孔产生的角

4、度考虑，活性气体优于惰性气体。因为活性气体可以促使降低氢的分压和限制溶氢，同时还能降低液态金属的表面张力，增大其活性，有利于气体的排除。（4）焊丝成分的影响在许多情况下，希望形成充分脱氧的条件，以抑制反应性气孔的生成。4、焊接工艺对气孔的影响（1）焊接工艺是通过影响电弧周围气体向熔融金属中的溶入及熔池中气体的逸出而对气孔的形成产生影响的。电弧不稳定或失去正常保护作用，均促使增大外在气体的溶入，从而增大气孔的倾向。（2）电源的种类、极性和所用焊接参数对气孔的形成也有重要影响。一般来讲，交流焊接时的气孔倾向大于直流焊，直流正接时的气孔倾向大于直流反接，降低电孤电压可以减小气孔倾向。（3）熔池

5、存在时间对气体的溶入与排出有明显的影响。存在时间长有利于气体排出，但也会增加气体的溶人。对于反应性气体而言，显然应着眼于创造有利的排除条件，即应适当增大熔池的存在时间。因此，增大热输入是有利的，适当预热也是有利的。对于氢和氮等析出性气体而言，既要考虑气体的溶人，也要考虑气体的逸出。二、氮气孔的防止1、加强焊接区的保护2、合理确定焊接工艺1)尽量采用短弧焊接；2)增大焊接电流。增大焊接电流可增加熔滴过渡频率，缩短熔滴与空气作用时间，因而焊缝中含氮量可减少；3）能用直流焊就不采用交流焊，能用直流反接就不采用直流正接。3、冶金处理在焊丝或药皮中增加碳含量，可以减低产生氮气孔的敏感性。这是由于①

6、碳能降低氮在铁中的溶解度，减少焊缝中的含氮量；②碳氧化生成的CO、CO2加强了焊接区的保护作用和降低氮的分压；③碳氧化时引起的熔池沸腾也有利于氮的逸出。三、氢气孔的防止1、控制氢的来源（1）对焊接材料必须防潮与烘干一般对碱性焊条烘干温度为350～450℃，酸性焊条为200℃。（2）严格清理焊件严格清理工件及焊丝表面的铁锈、油污等。2、冶金处理（1）增加药皮或焊剂中的氟化物，例如萤石。（2）增强气相中的氧化性或增加熔池中的含氧量，都能使氢转变成OH，而OH不溶于液态金属，达到减少焊缝金属中氢溶解的目的，最终消除氢气孔。3、控制焊接工艺参数（1）焊条电弧焊时，适当降低焊接电流。因为电流降低时

7、，熔滴变粗，比表面积减小，熔滴吸氢量较少。（2）在可能的情况下，尽量选择直流反接。因为氢是以质子的形式向液态金属中溶解的。四、一氧化碳气孔的防止1、限制焊丝中的含碳量2、采取冶金措施（1）通常在焊丝中添加Si、Mn等脱氧元素，减少氧化气氛，防止CO气孔生成。（2）在药皮或焊剂中增加SiO2、TiO2等的含量。由于这些氧化物可与FeO生成复合物FeO•SiO2和FeO•TiO2，使FeO减少，从而减少产生CO气孔的可能。3、合理确定焊