焊工工艺学 教学课件 作者 王滨涛 1_第三章　焊接接头及质量检验.pptx

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1、焊工工艺学HG1第三章　焊接接头及质量检验1了解焊接接头的组织和性能。2掌握焊接接头缺陷的产生原因及防止措施。3掌握焊接接头的质量检验方法。HG1第一节　焊接热过程及冶金过程一、焊接热过程的概念熔焊时，被焊金属在热源作用下将发生加热和局部熔化过程。因此，在被焊金属中必然存在热量的传播和分布，这种热量的传播和分布通常被称为焊接热过程。二、焊接冶金过程的特点1温度高、温度梯度大焊接电弧的温度很高，一般可达6000~8000℃，使金属剧烈蒸发，电弧周围的气体CO2、N2、H2等大量分解，分解后的气体原子很容易溶解在液态金属中形成气孔。熔池温差大，熔池的平均温度

2、在2000℃以上，并被周围的冷却金属包围，温度梯度大，因此，焊件易产生应力并引起变形，甚至产生裂纹。HG1第一节　焊接热过程及冶金过程2熔池体积小，熔池存在时间短焊接熔池的体积极小，焊条电弧焊熔池的重量通常在06~16g之间，氩弧焊熔池的重量一般不超过10g。同时加热及冷却速度很快，由局部金属开始熔化形成熔池，到结晶完成的全部过程一般只有几秒钟的时间，因此，整个冶金反应不能充分进行，易形成偏析。3熔池金属不断地更新焊接时随着焊接热源的移动，熔池中参加反应的物质经常改变，不断地有新的铁液及熔渣加入到熔池中参加反应，增加了焊接冶金的复杂性。HG14反应接触面大

3、，搅拌激烈焊接时，熔化金属是以滴状从焊条或焊丝端部过渡到熔池中的，熔滴与气体及熔渣的接触面大，有利于冶金反应快速进行。同时气体侵入液体金属中的机会也增多了，使焊缝金属易产生氧化、氮化及气孔。此外，熔池搅拌激烈有助于加快反映速度，也有助于熔池中气体的逸出。三、焊接气体与金属的作用第一节　焊接热过程及冶金过程HG1在焊接过程中，熔池周围充满各种气体，这些气体主要来自以下几个方面：①焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体；②来自周围的空气；③焊芯、焊丝和母材在冶炼时残留的气体；④焊条药皮或焊剂未烘干在高温下分解成的气体；⑤母材表面未清理干净的铁锈、水分、油、漆等，在电弧作用下分

4、解出的气体。这些气体都不断地与熔池金属发生作用，有些还进入到焊缝金属中去，其主要成分是CO、CO2、H2、O2、N2、H2O以及少量的金属与熔渣的蒸汽，气体中以O2、N2、H2对焊缝的质量影响最大。第一节　焊接热过程及冶金过程HG11氧对焊缝金属的作用焊接区的氧气主要来自电弧中氧化性气体（CO2、O2、N2O等）。药皮中的高价氧化物和焊件表面的铁锈、水分等的分解产物。氧在电弧高温作用下分解为原子，原子状态的氧比分子状态的氧更活泼，能使铁和其他元素氧化。其中FeO能溶解于液体金属，由于有FeO存在，还使其他元素进一步氧化。第一节　焊接热过程及冶

5、金过程HG1由于氧化的结果，使焊缝中有益元素大量烧损，氧化的产物一般上浮到熔渣中，有时也会以夹杂形式存在于焊缝中。焊缝金属中的含氧量增加，使它的抗拉强度、屈服强度、塑性和冲击韧度降低，尤以冲击韧度降低更为明显。此外，还使焊缝金属的耐腐蚀性能降低，加热时有晶粒长大趋势，冷脆的倾向增加。氧与碳、氢反应，生成不溶于金属的气体CO和H2O，若这种反应是在结晶时进行的，那么，由于熔池已开始凝固，CO和H2O不能顺利地逸出，便形成气孔。第一节　焊接热过程及冶金过程HG1由于氧有这些危害作用，所以焊接时必须脱氧。焊条电弧焊焊缝中氧的含量除与焊条的成分有关以外，还与焊接电流

6、、电弧长短有关。电流越大，熔滴越细，会增大熔滴与氧的接触面积；电弧越长，熔滴过渡的路程越长，从而会增加熔滴与氧的接触机会与时间，结果都会使焊缝金属的含氧量增加。第一节　焊接热过程及冶金过程HG12氢对焊缝金属的作用焊接区的氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的水分、焊条药皮中的有机物、焊件表面的铁锈、油脂及油漆等。通常情况下，氢不和金属化合，但是它能够溶解于FeNiCuCrMo等金属、氢在铁中的溶解度如图3-1所示。氢在铁中的溶解度与温度和铁的同素异构体有关，还与氢的压力有关。氢在铁中的溶解，只能以原子状态或离子状态溶入。由图3-1可以看出，温度越高，氢溶解在金属中的数

7、量也越多，而在相变时气体的溶解度发生突变。焊接时的冷却速度很快，容易造成过饱和氢而残留在焊缝金属中，当焊缝金属的结晶速度大于它的逸出速度时，就会形成气孔。第一节　焊接热过程及冶金过程HG1氢是还原性气体，它在电弧气氛中有助于减少金属的氧化，但是，在大多数情况下，这种好作用不仅完全被抵消，而且还产生许多有害作用，如引起氢脆性，白点、硬度升高，使钢的塑性严重下降，严重时还将引起裂纹。3氮对焊缝金属的作用第一节　焊接热过程及冶金过程图3-1压力为0.1MPa时氮和氢在铁中的溶解度HG1焊接区中的氮主要来自空气，它在高温时落入熔池，并能继续溶解在凝固的焊缝金属中。氮随