焊接冶金学及金属材料焊接思考题参考答案

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1、《焊接冶金学及金属材料焊接》部分思考题参考答案模块一1-1答：①熔池金属的体积小，冷却速度快②温差大、过热温度高③动态凝固过程④液态金属对流激烈1-2答：①与电流电压和焊枪的角度有关。②与焊接速度也有关。③与焊材种类有关。④与母材本身的特性也有关。主要与前两者有关，电流越大，熔池越深；电压越大，熔池越宽。1-3答：以平对接焊为例，熔池金属的受力情况如下图示。熔池主要受到的作用力有：电弧的总作用力P；熔池金属的重力Q；熔池金属表面张力F。当熔池金属体积质量和熔宽一定时，熔池深度取决于电弧力P的大小，而熔深和电弧力又与焊接电流密切相关，熔宽则由电

2、弧电压决定。随着熔池金属的体积增大，表面张力F也随着增大，造成表面张力不能平衡电弧作用力P和熔池金属的重力Q，此时熔池金属会下淌，造成熔池烧穿。由此可见，电弧总作用力P和熔池金属的重力Q是使熔池烧穿的力，而表面张力F是阻止熔池下塌或烧穿的力。为使薄板焊接不致于烧穿，则必须想办法提高金属熔池的表面张力F，而要提高表面张力F，就必须控制熔池的热输入，即热输入量。1-4答：在一个由金属、金属氧化物和氧化性气体组成的系统中，采用金属氧化物的分解压Po2作为金属是否被氧化的判据。若氧在金属－氧－氧化物系统中的实际分压为{Po2}，则：{Po2}>Po2

3、时，金属被氧化；{Po2}=Po2时，处于平衡状态；{Po2}

4、态金属中非金属夹杂物的作用。焊接过程中，可通过熔渣向焊缝中过渡合金。③改善成形工艺性能作用适当的熔渣（或焊条药皮）构成，对于熔焊电弧的引燃、稳定燃烧、减少飞溅，改善脱渣性能及焊缝外观成形等焊接工艺性能的影响至关重要；电弧炉熔炼时，熔渣起到稳定电弧燃烧作用；采用熔渣保护浇铸可减少铸件和铸型间的粘合，提高铸件表面质量并降低内应力；熔渣也有不利的作用，如强氧化性熔渣可以使液态金属增氧，可以侵蚀炉衬；密度大或熔点过高的熔渣易残留在金属中形成夹渣。1-6答：有先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧1-7答：在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比，由于焊缝

5、金属的截面积A可由金相磨片测知，因此熔合比θ可通过下式求得：θ=1-8答：硫是焊缝中常存的有害元素之一。硫能促使焊缝金属产生热裂纹、降低冲击韧度和耐腐蚀性，并能促使产生偏析。厚板焊接时，硫还会引起层状撕裂。硫在液态金属中FeS的形式存在，熔渣中的Mn、MnO、CaO具有一定的脱硫作用，其反应式为：[Mn]＋[FeS]＝(MnS)＋[Fe](MnO)＋[FeS]＝(MnS)＋[FeO](CaO)＋[FeS]＝(CaS)＋[FeO]生成的MnS、CaS都进人熔渣中，由于MnO、CaO均属碱性氧化物，在碱性熔渣中含量较多，所以碱性熔渣的脱硫能力比酸

6、性熔渣强，因此具有较高的抗热裂能力。总的来说，熔渣的脱硫能力是不强的，为降低焊缝金属的含硫量，主要应严格限制原材中硫的含量，如H08A焊丝中硫的质量分数应不大于0.03%。1-9答：   （1）应用合金焊丝 把所需要的合金元素加入到焊丝内，冶炼成合金焊丝，再配合碱性焊条药皮或低氧、无氧焊剂进行焊接，使合金元素过渡到焊缝中去。其优点是可靠、焊缝成分稳定、均匀、合金元素损失少，是气体保护焊焊缝金属合金化的主要方式。但是，某些金属材料如硬质合金不宜于轧制、拔丝，所以就不能采用这种方式。（2）应用药芯焊丝 由薄钢带卷成圆形钢管或异形钢管的同时，填进一

7、定成分的药粉料(合金元素如铁合金、纯铁粉），经拉制而成的一种焊丝，叫药芯焊丝。这种合金化的优点是药芯中各种合金成分的比例根据需要可以任意调整，方便灵活，合金的损失比较少。缺点是不易制造，合金成分难以混合均匀。（3）应用合金粉末 将所需要的合金按比例配置成一定颗粒度的粉末，直接撒在焊件表面或坡口内。其优点是不必采用合金焊丝，合金的比例可任意配制，合金的损失不大。缺点是焊缝成分的均匀性较差。（4）应用合金药皮或陶质焊剂 将合金元素以纯金属或铁合金的形式加入焊条药皮或陶质焊剂中去，配合普通焊芯、焊丝使用。其优点是简单方便、制造容易，但由于氧化损失较

8、大，并有一部分残留在渣中，合金利用率较低，碱性焊条一般用此方法。   （5）应用置换反应 在药皮或焊剂中加入金属氧化物，通过熔渣与液体金属之间的还原反应，使合金被还