金属熔焊原理 教学课件 作者 邓洪军 熔焊原理第三章.ppt

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1、焊接冶金焊接冶金特点气相对金属的作用熔渣及其对金属的作用焊缝金属的硫、磷控制焊缝金属的合金化焊接冶金特点一、焊接时金属的保护1、保护的必要性2、保护方式焊条电弧焊和药芯焊丝的焊接是利用焊条药皮和焊丝药芯中的造渣剂、造气剂、铁合金等来实现对焊缝金属的保护；埋弧焊是指利用焊剂熔化以后形成的熔渣隔离空气保护金属的。气体保护的焊接方式是利用包围在焊接区域的气体将焊缝金属与空气隔离开。真空电子束焊是在真空度高0.01Pa(≈10-4Torr)的真空室内进行焊接的，保护效果最好；自保护焊是利用含有脱氧剂和脱氮剂的特制光焊丝在空气中进行焊接的一种方法。焊接冶金特点二、焊接冶金的特点1、药皮

2、反应区的特点药皮反应区进行的反应属于整个冶金过程的准备阶段，其产物就是熔滴与熔池反应区的反应物，故对冶金全过程有一定的影响。2、熔滴反应区的特点熔滴的温度高，是焊接区温度最高的部分；熔滴比表面积大；作用时间短；液体金属与熔渣发生强烈的混合。3、熔池反应区的特点熔池的平均温度较低，比表面积也比熔滴小得多，而反应的时间较长。焊接冶金特点三、焊接参数对焊接冶金的影响1、熔合比的影响在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。通过改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分，在焊接异种钢时，要根据熔合比选择焊接材料。2、焊接工艺参数影响冶金反应的条件和作用时间熔滴阶段的反应时间随着电流的

3、增加而变短，随着电弧电压的增加而变长。3、工艺参数影响参加冶金反应的熔渣量埋弧焊时，焊接工艺参数可以在很宽的范围内变化，使焊剂的熔化率发生很大的变化。气相对金属的作用一、焊接区内的气体1、焊接区内的气体的来源焊接材料、热源周围的气体介质、焊丝和母材表面上的杂质、高温蒸发所产生的气体。2、焊接区内的气体的种类焊接区内的气体是由CO、H2、H2O、CO2和少量的氮，这些气体在高温时将分解出一定的氧，以及它们分解或电离的产物所组成的混合物。气相对金属的作用二、氢对金属的作用及其控制1、氢在金属中的溶解根据氢与金属作用的特点，可以把金属分为两类：第一类是能形成稳定氢化物的金属，如Zr

4、、Ti、V、Ta、Nb等。第二类是不形成稳定氢化物的金属，如Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等。氢在金属中的溶解度与氢的存在状态有关系。2．氢在金属中的扩散一部分氢可以在焊缝金属晶格中自由扩散，称为扩散氢还有一部分氢结合为氢分子称为残余氢。气相对金属的作用3．氢对焊接质量的影响在结构钢焊接时，氢的有害作用可分为两种类型：一种是暂态现象，包括氢脆和白点，另一种是永久现象，它们一经出现就无法消除，如气孔、裂纹等。（1）氢脆金属在室温时因吸收氢而导致塑性降低的现象叫作氢脆。（2）白点在碳钢或低合金钢焊缝中，如果含氢量高，则常常在其拉伸或弯曲试件的断面上，出现银白色圆形局部脆断点，称为白

5、点。（3）气孔（4）冷裂纹气相对金属的作用4．控制氢的措施（1）限制焊接材料中的含氢量（2）清除焊件和焊丝表面的杂质（3）进行冶金处理1）在药皮和焊剂中加入氟化物；2）在焊条药皮中加入适量的活性氧化剂，如Fe或Mn的高价氧化物；（4）控制焊接工艺参数（5）焊后脱氢处理气相对金属的作用三、氮对金属的作用及其控制1、氮在金属中的溶解气相中的分子氮在液态铁中的溶解过程可分为如下阶段：分子氮向气体-金属相界面上运动；被熔滴和熔池前部的金属表面吸附；在金属表面上分解为原子氮；原子氮过渡到金属的表面层内；并向金属内部扩散。电弧焊时气体溶解的过程比普通的气体的溶解过程要复杂得多。电弧焊时熔

6、化金属的含氮量高于溶解度。气相对金属的作用2、氮对焊接质量的影响在碳钢焊缝中，氮是有害的元素，它对焊接质量影响有以下几方面：（1）形成气孔（2）降低焊缝金属的机械性能（3）时效脆化氮除了对焊缝的性能有害的作用之外，也有有利的影响。3、控制氮的措施（1）加强机械保护（2）选用合理的焊接工艺参数（3）控制焊丝金属的成分气相对金属的作用四、氧对金属的作用及其控制1、氧对金属的作用（1）氧对焊接质量的影响1）影响焊缝金属的性能2）导致气孔的产生3）合金元素的烧损（2）氧在金属中的溶解氧是以原子氧和氧化亚铁FeO两种形式溶于液态铁中的温度升高，氧在液态铁中的溶解度增大。在液态铁中有第二

7、类金属元素时，随着合金元素含量的增加氧的溶解度下降。气相对金属的作用（4）氧对金属的氧化1)自由氧对金属的氧化2）CO2对金属的氧化3）H2O气对金属的氧化4）混合气体对金属的氧化。2、控制氧的措施（1）控制焊接材料的含氧量（2）控制焊接工艺参数（3）脱氧熔渣及其对金属的作用一、熔渣的作用及分类1、熔渣在焊接过程中的作用（1）机械保护作用（2）改善焊接工艺性能的作用（3）冶金处理作用（4）改善热规范的作用2、熔渣的成分和分类根据焊接熔渣的成分和性能可将其分为三大类：第一类盐型熔渣它们主要由金属的氟酸盐、