焊接区内气体与金属的作用ppt课件.ppt

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1、河北科技大学材料学院第二节焊接区内气体与金属的作用11.2焊接区内气体与金属的作用本节重点：气体对金属的作用规律2气体与金属的作用1.2焊接区内气体与金属的作用焊接区内的气体3一、焊接区内的气体气体的种类和来源气体的分解和气相的组分4对焊接质量影响较大的是：N2、H2、O2、CO2和H2O焊接区的气体间接分解直接进入(一）气体的种类和来源有机物分解；蒸发；高价氧化物、碳酸盐分解；冶金反应产生；1、气体的种类5有机物的分解和燃烧碳酸盐和高价氧化物的分解物质的蒸发及冶金反应直接输入或侵入2、气体的产生途径6（1）有机物的分解和燃烧焊条药皮（造气、粘结、成形剂）

2、中的淀粉、纤维素、糊精等有机物热氧化分解反应220~250℃以上发生，800℃左右完全分解CO2、CO、H2、水气等有机物的含量较高的焊条烘干温度在150℃左右。7（2）碳酸盐和高价氧化物的分解1）碳酸盐的分解CaCO3=CaO+CO2↑MgCO3=MgO+CO2↑（545℃～910℃）（325℃～650℃）含有碳酸盐的焊条烘干温度的确定需注意低于分解温度。82）高价氧化物的分解6Fe2O3=4Fe3O4+O22Fe3O4=6FeO+O24MnO2=2Mn2O3+O26Mn2O3=4Mn3O4+O29（3）物质的蒸发及冶金反应水蒸气焊接材料和母材表面的水分

3、低沸点金属元素或化合物，如：Zn,Mg,Pb,Mn；KF,LiF,NaF；金属蒸气某些冶金反应的产物气态产物合元损失；产生缺陷；增加焊接烟尘，影响焊工身体。10（二）气体的分解和气相的组分气体的分解气相的组分11（1）简单气体的分解；1、气体的分解指N2、H2、O2、F2等双原子气体12(2)复杂气体的分解指CO2和H2O等分解产物在高温下还可进一步分解和电离。13碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分药皮类型气相成分（体积分数）/%备注COCO2H2H2O高钛型（J421）46.75.334.513.5焊条在110℃烘干2h钛钙型（J422）50.75.9

4、37.55.7钛铁矿型（J423）48.14.836.610.5氧化铁型（J424）55.67.324.013.1纤维素型（J425）42.32.941.212.6低氢型（J427）79.816.91.81.5H2和H2O的含量很少2、气相的组分14气体在金属中的溶解二、气体与金属的作用氧化性气体对金属的氧化15溶解反应热力学（一）气体在金属中的溶解氮在金属中的溶解氢在金属中的溶解氧在金属中的溶解16一般：气体分子→分解为原子－溶入液态金属。1、溶解反应热力学双原子气体溶入金属液的两种方式：吸附—分解—溶入；分解—吸附—溶入；17双原子气体溶入金属液的两种

5、方式温度不够高或气体难以分解时焊接温度下氢、氧等气体的溶解18第一种情况下：X在金属中的溶解度S（X）＝K（X2）.［p（X2）］1/2常数气相中X2的分压第二种情况下：X在金属中的溶解度S（X）＝K（X）.p（X）常数气相中X的分压192、氮在金属中的溶解不发生作用―Cu、Ni―不溶解+不反应--作焊接保护气体；（2）氮与金属的作用方式发生作用―Fe、Ti―溶解+形成氮化物；（1）氮的来源20（3）氮在金属中的溶解氮、氢在金属凝固时溶解度陡降。氮、氢在奥氏体中的溶解度大于铁素体。氮、氢在液态铁中的溶解度随温度升高而增大。在铁的气化温度附近，气体溶解度陡降

6、。21氮在金属凝固时溶解度陡降－－部分残留在焊缝中－－影响性能。实际弧焊熔池的溶氮量比公式计算出的量要多,图2-8。223、氢在金属中的溶解（2）氢与金属作用分两类：不形成稳定氢化物―吸热反应―Cu、Al、Fe、Ni等形成稳定氢化物――放热反应――Nb、Ti、V、Zr等焊接此类金属时要防止温度较低时吸收大量的氢。（1）氢的来源23（3）氢在金属中的溶解氢在金属中的溶解氢在焊缝中的扩散通过熔渣扩散－OH－形式；通过气相扩散－分子、原子或质子的形式；241）氢在金属中的溶解度氢在金属凝固时溶解度陡降－－部分残留在焊缝中－－影响性能，图2-9。25实际弧焊熔池的

7、溶氢量比公式计算出的量要多，图2-10。合金元素对氢在铁中的溶解度有影响，图2-11。262）氢在焊缝中的扩散：扩散氢－原子或离子形式－间隙固溶体－占总氢量80％～90％－t↑扩散氢↓残余氢－分子形式－晶格缺陷、裂纹和非金属夹杂物的边缘－t↑残余氢↑－获得足够能量可变扩散氢。a）氢在焊缝中的存在形式27b）焊缝中的含氢量与时间的关系28所有的焊接方法都使焊缝金属增氢。29c）氢在不同组织中的扩散速度不同F或PSTMA4.0x10-73.5x10-73.2x10-72.5x10-72.1x10-12扩散系数cm2/s304、氧在金属中的溶解温度T/℃溶解度氧

8、在液态铁中的溶解度与温度的关系（1）氧的来源（2）溶解a)液态铁中