第四章 材料成型过程化学冶金课件.ppt

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1、第四章材料成型过程化学冶金概述……材料成型过程化学冶金过程：高温条件下，液态金属与各种物质之间的的相互作用过程4.1、材料成型过程化学冶金特点1：铸造化学冶金特点⑴、金属与铸型的热作用型砂传热是一个不稳定的导热过程。如书上图4-1—4-3图?湿型水分分布图⑵、金属与铸型的机械作用?⑶、金属与铸型的物理化学作用?4.1、材料成型过程化学冶金特点2：焊接化学冶金特点⑴、焊接金属应在保护环境中进行如图⑵、焊接金属应在保护环境分区域连续进行?药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区；叙述熔滴过渡概念?如书上图4

2、-4—4-5图4.1、材料成型过程化学冶金特点钢铁熔化温度?一般炼钢温度1600℃，焊接温度达1600℃～2000℃，平均温度达℃。焊条熔滴?⑶、焊接化学冶金反应高温特征?4.1、材料成型过程化学冶金特点界面大，热不稳定，搅拌强烈（各种机械力、液态金属密度差、表面张力等作用下发生强烈搅拌）；时间短。如书上图4-7图与熔池图?⑷、焊接化学冶金反应完全有利与不利因素?4.1、材料成型过程化学冶金特点⑸、焊接化学冶金反应填充金属与合金过渡?Ap—焊缝母材金属面积Ad—焊缝填充金属面积θ—溶合比（稀释率）

3、如表4-1C0—焊缝金属A元素含量Cw—实际焊缝金属A元素含量Cb—母材金属A元素含量Ce—焊条金属A元素含量Cd—熔敷金属A元素含量4.1、材料成型过程化学冶金特点m药—单位长度药皮质量m芯—单位长度焊芯质量药皮重量系数Kb焊条剖视图渣熔率Kf：每熔化1g焊丝所熔化渣的数量，焊接参数对渣熔率的影响（如书上4-9图P157）。还原IKfUKf反接焊渣熔率Kf大于正接焊。4.2、气体对金属的作用1、焊接过程气体的来源4.2.1、气体的来源及存在形式气体的来源焊接材料周围气体表面吸附金属、熔渣蒸发4.

4、2、气体熔融金属的作用2、铸造过程气体的来源3、气体的成分与存在形式气体的来源炉料炉气炉衬氧化剂与还原剂等4.2、气体熔融金属的作用1、氮在金属中的溶解4.2.2、气体在液态金属中的溶解与对金属质量的影响金属与氮作用分为两类：一类既不溶解氮又不与氮反应（Cu、Ni等）；另一类能溶解氮且与氮反应（Fe、Ti、Mn、Si、Cn等）。氮在空气中存在形式看书上图4-10，p159。一、气体氮4.2、气体熔融金属的作用空气中存在N、O时，一定条件下发生如下反应：液态金属的氮溶解度KN2—氮溶解平衡常数SN—

5、液态金属的氮溶解度pN2—气相中分子氮分压4.2、气体熔融金属的作用在焊接条件下，当如图2、氮对焊接质量的影响氮的影响时效脆化Fe4N气孔合金化4.2、气体熔融金属的作用1、氢在金属中的溶解金属与氢作用分为两类：一类与氢反应形成稳定化合物（Ti、Zr、V、Ta、Nb等）温度升高溶解度下降，注意防止固态吸氢。另一类与氢不反应形成稳定化合物（Al、Fe、Ni、Ce、Cr、Mo等），溶解是吸热反应，温度升高溶解度增大，注意防止高温熔氢。二、气体氢4.2、气体熔融金属的作用以第二类金属为例，溶解氢的影响因

6、素。⑴、液态金属的氢溶解度KH2—氢溶解平衡常数SH—液态金属的氢溶解度水蒸汽分解如书上图4-12？4.2、气体熔融金属的作用⑵、纯铁氢溶解度随温度变化关系⑶、熔渣的作用⑷、焊接正反接的影响如图？如图⑸、合金元素的影响Ti、Zr、Nb使氢溶解度增高；Mn、Ni、Cr、Mo影响不大；C、Si、Al使氢溶解度下降。4.2、气体熔融金属的作用如图？⑹、焊接后存放时间的影响扩散氢、氢原子（离子）直径小，能在金属晶格中自由扩散，此类氢称为扩散氢。剩余氢、分子氢直径大，不能自由扩散，称为剩余氢。4.2、气体熔

7、融金属的作用2、氢对焊接质量的影响氢的影响氢脆白点冷裂纹气孔4.2、气体熔融金属的作用1、氧在金属中的溶解金属与氧作用分为两类：一类是固、液态不溶解氧，与氧强烈反应形成高熔点化合物，如（Mg、Al等），；另一类是有限溶解氧，与氧高温下反应形成氧化物，如（Fe、Ni、Ce、Ti等）。二、气体氧4.2、气体熔融金属的作用⑴、液态铁氧溶解度Ko—氢溶解平衡常数So2—液态金属的氢溶解度⑵、纯铁氧最大溶解度随温度变化关系4.2、气体熔融金属的作用⑶、金属是否氧化判断—系统氧化物分（解）压po2—金属氧化物

8、分解压焊接工艺对焊缝氢、氮、氧含量的影响如书上表4-34.2、气体熔融金属的作用2、氧对焊接质量的影响氧的影响性能下降物化性能变差工艺性变差合金烧损4.2、气体熔融金属的作用1、氮的控制4.2.3、气体的控制减少焊缝氮含量措施：用渣、气保护，隔离与空气接触；减少焊接电压；增大焊接电流；采用直流反接；利用合金去氮；限制型砂氮含量。4.2、气体熔融金属的作用2、氢的控制减少焊缝氢含量措施：烘干焊条，选用低氢碱性焊条；清理焊丝；冶金处理；增大焊接电压；减少焊接电流；去氢退火。4.2、气体