铝热焊接钢轨所用的材料.doc

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1、第七章铝热焊接钢轨所用的材料第一节铝热焊剂铝热焊接的质量与铝热焊剂有直接关系，优良的铝热焊剂才能得到合乎质量要求的铝热到钢。铝热焊剂的质量与铝热焊剂组成材料的选择，化学成分，物理状态，加工工艺和铝热焊剂的合理配方有关。所以应严格按照各项技术规程要求进行。从事铝热焊接人员必须对铝热焊剂的组成、性能、应用范围与保管方法等有一定的了解，才能更好地保管和使用铝热焊剂，在合理的焊接工艺配合下，避免缺陷的产生，从而获得优良的焊接效果。一铝热焊剂的组成铝热焊剂的组成可分为三部分：1.铝热焊剂的主要组成部分：铝粉、氧化铁、铁丁头和铁合金，石墨等。2.铝热焊剂的

2、辅助材料：镁砂等。3.铝热焊剂的引燃剂：高温火柴。二铝热焊剂的配方计算铝热焊剂的配方直接影响着铝热焊剂的质量，铝热焊剂的质量又是影响焊接接头质量的重要因素之一，因此，铝热焊剂配方是较重要的问题。铝热焊剂配方的计算是以钥热化学反应和冶金理论为基础的，同时又根据各种组成材料的化学分析，机械性能检验进行必要的试验，以求得能够满足各项机械性能与化学成分要求的铝热焊剂配方。铝热焊剂配方主要需确定三个问题：1.铝粉和氧化铁的配合比铝粉和氧化铁是铝热焊剂中的主要组成部分，铝热焊剂的计算也主要以这两顶为基础，因此，铝粉和氧化铁的合理配比是铝热焊剂的关键。从理论

3、上说，铝粉和氧化铁的反应，要使氧化铁中的铁全部被还原出来而无剩余的氧化铁存在。铝除保证还原氧化铁外，还要求有微量铝过渡到焊缝中去，对钢起细化晶粒的作用。铝粉以金属铝含量(即铝粉中实际能与氧化铁起作用的部分)，氧化铁以氧化铁中三氧化二铁(Fe２O3)和氧化亚铁(FeO)含量为计算基础。(1)根据化学反应式氧化铁中FeO所需的铝量根据化学反应式(Ⅰ)，可以求出氧化铁中FeO和铝粉起化学反应肘，每克FeO所需铝量d： 3FeO十2Al＝3Fe十Al2O3十199.5千卡(I)215.55克53.96克167.55克101.96克d＝53.96/215

4、.55=0.2503克即每1克FeO需0．2503克铝。(2)根据化学反应式氧化铁中Fe2O3所需的铝量根据化学反应式(Ⅱ)，可以求出氧化铁中Fe2O3和铝粉起化学反应时，每克Fe2O3所需铝量f：Fe2O3十2Al＝2Fe十AL2O3十198.3千卡(Ⅱ)159.7克53.96克111.7克101.96克f＝53.96/159.7=0.3379克即每l克Fe2O3需0.3379克铝(3)铝热焊剂中铝粉加入量的近似计算从上列(I)、(Ⅱ)两式中，可以求出铝热焊剂中FeO和Fe2O3分别所需的铝量(即d和f值)。但由于铝热焊剂组成材料中的铝粉含金

5、属铝量不同，氧化铁中含FeO和Fe2O3的量在不同处理工艺下也不相同，随着铝热焊剂氧化铁的FeO和Fe2O3含量不同，要求铝粉的加入量也不同。铝热焊剂中铝粉加入量可按照下列近似简化计算式计算：（甲）式中：Al焊——铝热焊剂中铝粉加入量(克)；b——氧化铁中氧化亚铁(FeO)含量(%)；C——氧化铁中三氧化二铁(Fe2O3)含量(%)；A金——铝热焊剂铝粉中金属铝含量(％)；H——铝热焊剂量(克)(这里仅包括铝粉和氧化铁)；d、f值见上(I)、(Ⅱ)两式。(4)铝热焊剂中氧化铁加入量根据铝热焊剂中铝粉加入量的计算式(甲)求得铝粉的加入量后，可以由

6、此求出氧化铁的加入量F氧=H—AI焊(乙)式中：F氧——铝热焊剂氧化铁中(FeO十Fe2O3)总量。从以上可以看出，铝热焊剂中铝粉和氧化铁的计算，基本上是按照化学反应式，但实际上，由于考虑到铝粉中金属铝含量和氧化铁中杂质等因素，因此上列(甲)、(乙)两计算式仅为近似计算式，所以在计算实际用量时，还应据据试验，找出校正系数，这样，才能使所配制的铝热剂获得最好质量的效果。2.铁丁头加入量铁丁头加入的作用是调节铝热焊剂反应时的温度和增加铁水，加入的数量和焊剂数量有关。预热法铝热焊时，铁丁头加入量占铝粉和氧化铁总量的10%至20%；如果采用不预热铝热焊

7、时，铁丁头加入量应考虑少加或不加，以便于提高铝热钢水温度。3.铁合金的加入量铁合金的加入主要是使焊缝金属具有一定的化学成分和机械性能。铁合金在铝热焊剂中的加入量要根据铝热钢对化学成分的要求、铝热钢水重量、合金元素含量和铁合金的过渡系数而定。铁合金的过渡系数与其在坩埚中放置高度有关，放置低则过渡系数高，不过在这样的情况下合金元素不能均匀地分布在焊缝金属中。因此，为了使会金元素能均匀分布于焊缝金属中，应进行多次试验以求得合金放置的理想高度。铁合金加入量可以按照下式计算：M＝g×m1/G×m2式中：M——铁合金加入量；g——铝热钢水重量；m1——铝热

8、钢水中该合金元素的含量(%)；G——合金元素过渡系数；m2——铁合金中该合金元素的含量(%)。总之，铝热焊剂的配方计算是以上述各项为基础，根据铝热焊剂