焊缝中的气孔和夹杂解剖.pptVIP

3.1.3 焊缝中的气孔和夹杂 气孔和夹杂削弱焊缝的有效工件断面；引起应力集中，显著降低焊缝金属的强度和韧性，对动载强度和疲劳强度更不利；个别情况还会引起裂纹。 焊缝中的气孔 焊缝中出现气孔是比较普遍的。 气孔的类型及其分布特征 氢气孔 对于钢的焊接，氢气孔出现在焊缝的表面上，气孔的断面形状如同螺钉状，载焊缝表面上看呈喇叭口形；气孔内壁光滑。个别情况也会出现在焊缝的内部。 气孔产生的原因是高温是金属吸收溶解了大量的氢，冷却时溶解度急剧下降，特别是从液态转为固体时，溶解度可从32ml/100g降至10ml/100g。 氢气孔是在结晶过程中形成的，在相邻树枝晶的凹陷最深处形成氢气泡的胚胎，浮出困难；但氢具有较大的扩散能力，气泡极力争脱现成表面，上浮逸出，两者综合作用的结果，形成了具有喇叭口形的表面情况。 氮气孔形成与氢气孔相似。 CO气孔 由于冶金反应产生大量CO，结晶过程中来不及逸出而残留在焊缝内部形成气孔。气孔沿结晶方向分布，有些像条虫状卧在焊缝内部。 冶金反应产生CO 结晶前沿，金属粘度大，树枝根部CO更不易逸出；上述反应是吸热反应，促使结晶。CO气泡来不及逸出而形成气孔。 焊缝中形成气孔的机理 产生气孔的过程由三个相互联系而又彼此不同的三个阶段所组成——气泡生核、长大和上浮。 气泡的生核 条件：① 液态金属中又过饱和的气体 ② 生核所需能量 形成气泡的形核数目： 正常条件下纯金属的n值非常小： 有现成表面条件下，形核所需能量 降低σ和增大Aa/A降低形核功，相邻树枝晶凹陷处和母材未熔化的晶粒界面的Aa/A较大，有利于气泡核形成。 气泡长大 长大条件：ph（气泡内压）p0（气泡外压） 忽略次要因素，气泡长大的条件可简化为： 气泡上浮 气泡脱离现成表面主要取决于液态金属、气相和现成表面的张力： 另外应考虑熔池结晶速度，当结晶速度较小时，气泡可有充分时间逸出。 气泡上浮速度对产生气孔有很大影响 影响生成气孔的因素及防治措施 冶金因素的影响 冶金因素包括：熔渣氧化性、药皮或焊剂的冶金反应、保护气体的气氛、水分和铁锈等。 ① 熔渣的氧化性 当熔渣氧化性↑ CO气孔倾向↑；相反，氢气孔倾向↑。 ② 焊条药皮和焊剂的影响 焊条药皮和焊剂中含有萤石（CaF2），冶金反应 生成较稳定的HF，可有效降低氢气孔倾向。 药皮和焊剂中，适当增加氧化性组成物，对消除氢气孔有效，氧化物在高温下与氢化合生成OH，减少氢气孔产生。 ③ 铁锈及水分的影响 铁锈是钢铁腐蚀，成分为mFe3O2·nH2O（Fe3O2≈83.28%,FeO≈5.7%,H2O≈10.70%） 工艺因素的影响 包括焊接工艺参数、电流种类及操作技巧等。 ① 焊接工艺参数 包括焊接电流、电压、焊接速度 过大电流，熔池存在时间增加，有利于气体逸出；同时，熔滴细化，比表面增加，增加气孔倾向。 电压增加，会使氮侵入熔池，出现氮气孔。 焊接速度太大，结晶速度增加，气体残留于焊缝出现气孔。 ② 电流种类和极性的影响 交流焊比直流焊时气孔倾向大；直流正接比反接气孔倾向大。 初步认为与氢向金属中的溶解形态有关，氢是以质子形式向焊缝金属中溶解： ③ 操作技巧的影响 清除焊件、焊丝表面的污锈 焊条、焊剂要严格烘干 保持规范稳定，对低氢焊条采用短弧、适当摆动 焊缝中的夹杂 焊缝或母材夹杂降低金属韧性，增加低温脆性，同时增加热裂纹和层状撕裂倾向。 焊缝中夹杂物的种类及其危害 氧化物 主要是SiO2，其次是MnO、 TiO2、Al2O3，多以硅酸 盐形式存在。 氮化物 主要是Fe4N，从过饱 和固溶体中析出，以针状分 布在晶粒上或贯穿晶界。 硫化物 主要以MnS和FeS， FeS沿晶界析出，与Fe或FeO 形成低熔共晶，引起热裂纹。 防止焊缝中夹杂的措施 正确选择焊条、焊剂 有良好的脱氧、脱硫能力 注意工艺操作 选用合适的焊接规范 多层焊时，应注意清楚前层焊缝的熔渣 焊条要适当摆动 注意保护熔池