焊接冶金基础讲义教学文案.ppt

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1、焊接冶金基础讲义AdvancedMaterialsResearchCenter焊接的本质被焊材质，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。原子之间的作用力与距离的关系AdvancedMaterialsResearchCenter如何实现焊接?加热、加压或加热＋加压能量:热能、机械能AdvancedMaterialsResearchCenter电弧焊焊条电弧焊AdvancedMaterialsResearchCenter埋弧焊Advanc

2、edMaterialsResearchCenter钨极氩弧焊AdvancedMaterialsResearchCenter熔化极气体保护焊（CO2、MIG或MAG）AdvancedMaterialsResearchCenter焊接冶金基础电弧焊过程加热熔化冶金反应凝固结晶焊缝固态相变形成接头AdvancedMaterialsResearchCenter焊接熔池的形成定义：熔化焊时，焊接电弧作为热源，对焊接材料和焊件进行加热，在焊接热源的作用下，焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分——熔池。组

3、成：熔池由熔化的焊接材料和局部熔化的母材（焊件）金属组成。形状：近似呈半椭球状AdvancedMaterialsResearchCenter焊接熔池的温度分布温度分布：熔池温度分布非常不均匀，在熔池前部在电弧热的作用下，母材不断地熔化，温度较高；在熔池得尾部，熔池金属不断地凝固，温度逐渐降低。AdvancedMaterialsResearchCenter焊接化学冶金气相与焊缝金属的作用：1、气体的来源焊接时焊接区内充满了大量气体。这些气体主要来自焊接材料、焊接热源周围的气体（空气等），也可能来自焊丝

4、表面上的杂质（如油污、铁锈、吸附的水分等）。2、气体的种类电弧区内的气体主要有CO、CO2、H2O、O2、H2、N2以及由这些气体分解的产物及金属和熔渣的蒸气组成。AdvancedMaterialsResearchCenter焊接化学冶金N2与焊缝金属的作用：氮主要来自大气。尽管焊接时采取了各种保护措施，但周围空气中的氮总或多或少地侵入焊接区。根据氮与金属的作用可将金属分为两类：（1）不与N2发生作用的金属（Cu、Ni等），这类金属既不溶解氮，也不反应形成氮化物；（2）与N2发生作用的金属（Fe、T

5、i等），这类既能溶解氮，也能与氮形成稳定的化合物。AdvancedMaterialsResearchCenter氮的危害：（1）形成脆化在碳钢焊缝中氮是极有害的杂质。由于室温下α-Fe中氮的溶解度很小，仅为0.001％。如熔池中含有较多的氮，焊接时冷却速度很大，一部分将以过饱和的形式存在于固溶体中，另一部分以针状氮化物(Fe4N)形式析出，分布于晶界或晶内，使低碳钢焊缝金属的强度、硬度升高，而塑性和韧性，特别是低温韧性急剧下降。焊缝金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随着时间的延长，也将逐渐析出针状Fe

6、4N，使焊缝金属时效脆化。而对于低合金钢，氮促使岛状马氏体的形成，也降低焊缝韧性。AdvancedMaterialsResearchCenter氮的危害：（2）形成气孔液态金属在高温时可以溶解大量的氮、而在凝固时氮的溶解度突然下降。这时过饱和的氮以气泡的形式从熔池中向外逸出，当焊缝的结晶速度大于气泡的外逸速度时，就形成气孔。AdvancedMaterialsResearchCenter防止措施：a.加强焊接区的保护氮和氧不同，一旦进入液态金属就比较难于去除，又由于氮主要来源于焊接区周围的空气，所以加

7、强焊接区的保护，防止空气与液态金属接触，是控制焊缝含氮量最主要、最有效的措施。如采用气-渣联合保护、保护气体等。b.优化焊接工艺参数焊接工艺参数对焊缝含氮量有明显的影响。增加电弧电压即增加电弧长度，导致焊接区保护变坏，氮与熔滴作用时间长，使焊缝金属含N量增加。在自保护药芯焊丝焊接情况下，这一影响尤其显著。因此，应尽量采用短弧焊。增加焊接电流，熔滴过渡频率增加，氮与熔滴作用的时间缩短，增加焊丝伸出长度，降低熔滴过热等都使焊缝含N量下降。值得注意的是，多层焊缝含N量比单层焊时高，这与氮的逐层积累有关。A

8、dvancedMaterialsResearchCenter防止措施：c.利用合金元素脱氮Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有较大的亲和力，能形成稳定的氮化物，且它们不溶于液态金属而进入熔渣；这些元素对氧的亲和力也很大，可减少气相中NO的含量，所以可减少焊缝w(N），起到了控氧和控氮的综合作用。增加焊丝或药皮中的含碳量也可降低焊缝中的w(N)，这是因为碳能降低氮在铁中的溶解度；碳氧化生成CO和CO2加强了保护，降低了气相中氮的分压；碳氧化引起的熔池沸腾有利于氮的逸出。自保