《金属焊接》2013-5-焊接冶金详解.ppt

氢气孔 致密性 危害 减小有效截面积 应力集中 塑韧性下降 疲劳强度下降 多出现在焊缝表面 形貌 断面如螺钉 表面呈喇叭口形 内壁光滑 内部—小圆球状 限 防 脱 控制措施 限制来源 工艺措施 冶金措施 脱氢处理 电压 电流 电源种类及极性 焊速 提高气相氧化性 加微量稀土元素 氟化物除氢 二、氮气 气体来源 在金属中的溶解 存在形式 对焊接的影响 控制措施 主要内容 氮的来源 焊接周围的空气 氮在金属中的存在形式 氮原子 NO 氮离子 氮的溶解 氮的影响 机械性能 氮气孔 时效脆化 多出现在焊缝表面 多数成堆出现 和蜂窝相似 限 防 控制措施 限制来源 工艺措施 冶金措施 采用短弧焊 增大焊接电流 采用直流反接 加与氮亲和力 大的合金元素 三、氧气 气体来源 在金属中的溶解 存在形式 对焊接的影响 控制措施 主要内容 CO2 O2 H2O 氧的来源 药皮中的碳酸盐 弧气周围的空气 药皮中的高价氧化物 药皮中含水物质及铁锈 保护气或空气中的水分 弧气中的氧化性气体 氧的溶解及存在形式 原子氧 FeO 总氧量 氧化途径 氧化性气体 活性熔渣 焊件表面氧化物 CO2 O2 H2O 置换氧化 扩散氧化 L = (FeO) /[FeO] 扩散定律 降低焊缝的力学性能 增加焊缝的冷脆与热脆敏感性 降低焊缝导电性、导磁性、耐蚀性等 使合金元素烧损，造成飞溅和气孔 氧的影响 形貌 CO气孔 出现在焊缝内部 沿结晶方向分布 形状像虫子 控制措施 限制氧的来源 工艺措施——短弧 冶金措施－脱氧剂 脱 氧 亲和力 先期脱氧 脱氧措施-脱氧剂 脱氧方式 脱氧产物不溶于液态金属 S、P杂质少 扩散脱氧 沉淀脱氧 成本低 脱氧方式 沉淀脱氧 扩散脱氧 先期脱氧 药皮反应区 固态药皮中的脱氧剂与药皮组成物分解的O2和CO2之间的反应 脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系 部位 过程 特点 扩散脱氧 液态金属与熔渣界面 以分配定律为理论基础 不会因脱氧而造成夹杂 不是脱氧 主要途径 置换脱氧 熔滴和 熔池内 溶于液态金属中的脱氧剂和[FeO]反应，把铁还原，且要求脱氧产物浮入渣中 碳脱氧 锰脱氧 硅脱氧 硅锰联合脱氧 最主要的 脱氧方式 四、硫、磷的作用与控制 二、硫、磷的作用与控制 硫的影响 存在形式 硫的危害 控制措施 MnS FeS 低熔共晶 降低韧性 限制来源 冶金脱硫 元素脱硫 稀土脱硫 熔渣脱硫 磷的影响 存在形式 磷的危害 控制措施 Fe3P Fe2P 低熔共晶 冷脆性↑ 限制来源 冶金脱磷 谢谢！ * * * * * * 焊 接 冶 金 机电工程学院材料系 焊接 冶金 熔化焊时，伴随着金属熔化、 凝固、固态相变以及形成接头等过 程，焊接区内的熔化金属、熔渣与气 体三者间所进行的一系列化学反应 过程以及金属的结晶相变过程 焊接 化学冶金 焊接 物理冶金 5.1 焊接化学冶金 的任务与特点 一、定义 焊接化学冶金 熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程，主要研究在各种焊接工艺条件下，冶金反应和焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。 化学冶金 任务 二、任务 防止或减少有害杂质侵入 减少合金元素烧损 对熔化金属进行冶金处理 三、特点 分区连续进行 药皮反应区 熔滴反应区 熔池反应区 三、特点 分区连续进行 熔滴反应区 熔池反应区 药皮反应区 水分的蒸发 物质的分解 合金的氧化 有机物分解 矿物的分解 气体高度分解 氮氢激烈溶解 去氢反应 增氧与渗合金 金属的蒸发 平均温度低 比表面积小 温度分布极不均匀 反应时间稍长 搅拌不太激烈 温度高 反应时间极短 反应物接触面积大 搅拌强烈 冶金反应剧烈 5.2 焊接熔渣 一、作用 机械保护作用 冶金处理作用 改善工艺性能 二、组成 ? ? ? ? ? ? ? í ì ? í ì ? t ? y ü ? ? ? í ì 氟化物 冶金反应 造渣 作用 中性氧化物： 碱性氧化物： 、 、 酸性氧化物： 氧化物 盐类 熔渣 Al2O3、Fe2O3、Cr2O3 K2O、Na2O、CaO B2O3 TiO2 SiO2 三、碱度 B1大于1时为碱性渣，小于1时为酸性渣，等于1时为中性渣 三、碱度 B11.3时为碱性渣，1.0时为酸性渣，1～1.3时为中性渣 四、其他性质 熔渣的粘度 表面张力 密度 线膨胀系数 熔化性 η小 熔渣不均匀 失去应有保护作用 冶金反应充分 η大 焊缝成形差 气孔↑ 冶金反应不充分 飞溅 熔渣的粘度η：液体内部发生相对运动时所产生的内摩擦力。 η正常 熔渣的粘度 将熔渣分为长渣和短渣 图3-3 熔渣粘度与温度的关系