3.2焊接区内的气体及对其金属的作用.pptx

一、焊接区内的气体 1 气体的来源 手工焊的气体主要起隔离空气的作用。;（1）有机物的分解和燃烧 焊条中的有机物，如纤维素、淀粉等，从200℃开始到800℃完全分解，分解出CO2、CO、H2、H2O等 (C6H10O5)m + 7/2 mO2 = 6mCO2 + 5mH2 所以含有机物的焊条烘干温度要低于200℃。;（2）碳酸盐和高价氧化物的分解 药皮中的CaCO3、MgCO3等，加热到一定温度开始分解 MCO3 = MO + CO2 ; 6Fe2O3 = 4Fe3O4 + O2 2Fe3O4 = 6FeO +O2 4MnO2 = 2Mn2O3 + O2 6Mn2O3 = 4Mn3O4 + O2 2Mn3O4 = 6MnO + O2; 在焊接高温下，金属和熔渣要发生蒸发，蒸发量的大小取决于它们的饱和蒸汽压、浓度（图1－13）和所处的温度区等。物质的沸点越低越容易蒸发，尤其是锌、镁、铅、锰等金属和氟化物KF、NaF（表1－10）。;（1）简单气体分解 简单气体： N2、H2、O2等双原子气体。 在高温下双原子气体分解为单原子、离子、电子。分解是吸热反应，分解的难易程度可用标准状态下的热效应 表示。 ; 双原子气体的分解度α 在焊接温度下，H2、O2容易分解，以原子状态存在；N2不易分解，以分子态存在（图1－14）。; 复杂气体：焊接中的CO2、H2O等气体。 温度升高时，复杂气体可以发生分解 CO2 = CO + ? O2 H2O = OH + ? H2 H2O = H2 + ? O2 CO2分解出的氧增加气相的氧化性。H2O的分解不仅增加气相氧化性，而且增加氢分压，使焊缝内增氢（图1－15）。; 焊缝中的氮来自空气，一旦焊缝中渗入氮或形成氮的化合物，很难通过冶金的办法消除。; 氮气在金属中溶解的主要步骤： (1) 氮被金属表面吸附； 吸附的氮由分子态分解成原子态 N2 = 2[N]； (3) 氮原子向金属内部扩散； (4) 氮在金属内饱和后，开始生成金属氮化物。; 氮在金属中的溶解度SN和金属表面氮的分压的平方根成正比（平方根定律） 平衡常数KN2一般随温度增加而提高，在金属晶格变化时，氮的溶解度发生突变（图1－16）。;2 氮对焊缝性能的影响; 保护是控制焊缝氮的主要措施 (1) 加强焊接区的保护：如渣保护（SAW）、气保护（TIG、MIG）或气－渣联合保护。;影响焊缝含氮量的因素及控制措施（2）;影响焊缝含氮量的因素及控制措施（3）; 氢是焊接中的有害元素。 在焊接过程中，氢的来源主要是焊接材料中的水。; 根据氢在金属中的溶解度，分为： 第一类：吸氢金属，如Zr、Ti…等，能形成稳定氢化物MxHy。吸氢反应是放热反应，低温吸氢，高温释放氢。 第二类：氢能溶入金属，但不能生成氢化物，如Al、Fe….等，溶解反应是吸热反应，温度越高，溶解度越大。; 气相中的氢向金属中溶解时也符合平方根定律 平衡常数KH2和温度有关。温度越高，吸氢量越大。所以焊接过程中主要是在熔滴阶段吸氢。 在晶格变化时，金属的吸氢量有突变。; 在手工电弧焊中，气相中的氢或水蒸气首先溶入熔渣，和渣中的自由氧离子O2－反应，以OH－负离子形式存在， H2Og + (O2－) === 2(OH－) 然后，氢从渣中向金属中过渡 [Fe] +2(OH－) === (Fe2+) + 2(O2－) +2[H] 2(OH－) === (O2－) + 2[H] +[O] 结果，焊缝在渗氢的同时也增氧。; 如果金属内有第一类元素，则能增加氢的溶解度（图1－27）。; 在焊缝金属凝固时，来不及逸出的氢以原子和分子两种形式残留氢在焊缝中： (1) 扩散氢：以H和H＋形式存在与焊缝中形成间隙固溶体，可以在金属晶格内自由移动，占焊缝氢含量的80%以上。 (2) 残余氢：当扩散氢移动到金属内部缺陷的部位时，氢原子转