重庆理工大学材料成型第八章课件.pptVIP

焊接过程中或合金熔炼过程中，和液态金属接触并发生化学冶金反应的除了气体介质之外，还有高温下熔融的液态熔渣。了解熔渣的特性，对于控制焊接、铸造过程中的化学冶金反应十分重要。 第一节 渣相的作用与形成 一、熔渣的作用与分类 （一）熔渣的作用,熔渣对于焊接、合金熔炼过程起着积极作用。主要有： 1. 机械保护作用 浮在液态金属的表面，使之与空气隔离，可避免液态金属中合金元素的氧化烧损，防止气相中的氢、氮、氧、硫等直接溶入，并减少液态金属的热损失。 2. 冶金处理作用 熔渣与液态金属之间能够发生一系列物化反应，从而对金属与合金成分给予较大影响。 3. 改善成形工艺性能作用 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。 （二）熔渣的成分与分类 盐型熔渣 主要由金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。 盐—氧化物型熔渣 主要由氟化物和金属氧化物组成。 氧化物型熔渣 含有较多的弱碱金属氧化物。 二、熔渣的来源与构成 （一）药皮焊条电弧焊时的熔渣与药皮 （二）埋弧焊、电渣焊过程中的熔渣与焊剂 焊剂按制造方法分类可以分为熔炼焊剂与非熔炼焊剂两大类。熔炼焊剂是由一些氧化物和氟化物组成的，烧结焊剂碱度可调整范围广，易于添加各种合金元素，有利于改善焊接工艺性能和提高焊缝力学性能。粘结焊剂易于实现焊缝金属的合金化，主要用于堆焊和高强钢、不锈钢的焊接。 （三）熔炼过程中的熔渣,炼钢中的熔渣组成物来源于以下几个方面：（1） 生铁或废钢原材料中所含的各种合金元素,熔炼过程中由于氧化而形成的氧化物；（2） 作为氧化剂或冷却剂使用的矿石和烧结矿等；（3） 原材料带入的泥沙或铁锈；（4） 加入的造渣材料，如石灰、石灰石、萤石、铁矾土、粘土砖块等；（5） 浸蚀下来的炉衬耐火材料；（6） 脱氧、脱硫产物。 第二节 渣体结构及碱度 一、熔渣结构的分子理论 液态熔渣的结构目前存在着分子理论与离子理论。分子理论的要点如下：（1）液态熔渣是由自由状态化合物和复合状态化合物的分子所组成；（2）氧化物与复合物在一定温度下处于平衡状态；（3）只有渣中的自由氧化物才能与液体金属和其中的元素发生作用。 二、熔渣的离子理论 离子理论基于对熔渣电化学性能的研究。要点如下： （1）认为液态熔渣是由正离子和负离子组成的电中性溶液；（2）离子在熔渣中的分布、聚集和相互作用取决于它的综合矩（见表8-3）:综合矩＝离子电荷/离子半径。离子的综合矩越大，静电场越强，与异号离子的引力越大。（3）液体熔渣与金属之间相互作用是原子与离子交换电荷的过程。 三、熔渣的碱度,碱度影响熔渣的氧化能力、粘度和脱硫、脱磷效果。 （一）熔渣碱度的分子理论,熔渣的碱度是熔渣中的碱性氧化物与酸性氧化物浓度的比值。表示为： 第三节 渣相的物理性质 一、熔渣的凝固温度与密度,熔渣是一个多元体系，它的液固转变是在一定温度区间进行的。一般构成熔渣的各组元独立相的熔点较高， 二、熔渣的粘度,熔渣的粘度愈小，流动性愈好，则扩散愈容易，对冶金反应的进行就愈有利。从焊接工艺的要求出发，焊接熔渣的粘度不能过小，否则容易流失，影响对熔池（或焊缝）在全位置焊接时的成形和保护效果。 三、熔渣的表面张力及界面张力,一般认为：酸性渣与液态金属间的界面张力较小，对液态金属的润湿性较好，熔渣在钢液表面易铺展，对钢液的保护效果较好。药皮焊条电弧焊时，覆盖在熔滴表面的熔渣与熔滴间的界面张力过大时，易造成熔滴粗化，飞溅增多。酸性焊条施焊时，熔滴过渡的颗粒较小，鱼鳞纹细密，焊缝圆滑向母材过渡，无咬边，外观成形好。 第四节 活性熔渣对金属的氧化 一、熔渣的氧化性 高温下覆盖在液态金属表面的熔渣，既有对液态金属的保护作用和促进化学冶金反应过程顺利进行的作用，也有因熔渣自身成分与性能特点，对液态金属污染的副作用，其中包括氧化性较强的熔渣对液态金属的氧化。氧化性较强的熔渣又称为活性熔渣。熔渣对液态金属的氧化形式可分为扩散氧化与置换氧化两种。 二、扩散氧化 熔渣中的FeO 既溶于渣又溶于液态钢，在一定温度下，它在两相中的平衡浓度符合分配 College of Materials Science Engineering Chongqing 400050 Chongqing Institute of Technology 第八章 液态金属与熔渣的相互作用 第八章 液态金属与熔渣的相互作用 第八章 液态金属与熔渣的相互作用 第八章 液态金属与熔渣的相互作用 当B1＞1 为碱性渣，B1＜1 为酸性渣，B1=1 为中性渣。 （二）熔渣碱度的离子理论 把液态熔渣中自由氧离子的浓度（或氧离子的活度）定义为碱度。渣中自由氧离子的浓 度越大，其碱度越大。其表