材料成形原理（第3版）第8章.pptVIP

3、熔渣的物理性能 （1）熔渣的粘度（viscosity）η 液体内部相对运动的摩擦力。 长渣（long slag）凝固温度范围大； 短渣（short slag）凝固温度范围小。 短渣有利于全位置焊接。 （2）熔渣的熔点 （3）熔渣的表面张力 4、活性熔渣对金属的氧化 （1）扩散氧化 FeO既溶于渣，又溶于钢液，因此能在熔渣与钢液之间进行扩散分配，在一定温度下平衡时，它在两相中的浓度符合分配定律： （2）置换氧化 铁或其它金属置换出其它氧化物中元素而自身氧化的过程。 [Fe]+(XO) (FeO)+[X] 5、脱氧处理 前述氧化反应的逆反应即为脱氧处理。 常用脱氧剂（deoxidizer, deoxidant, desoxidizer, desoxidant) Mn，Si，Ti （1）先期脱氧 焊条药皮反应区发生的脱氧过程： （Fe2O3)+(Mn)—(MnO)+2(FeO) +(Mn)—(MnO)+(Fe) （2）沉淀脱氧 又称析出脱氧(precipitation deoxidation) （3）扩散脱氧 即分配脱氧: 控制L and/or (FeO)就可使[FeO]减少,即扩散氧化逆过程 T高,L小, [Fe]多(扩散氧化) 反之,扩散脱氧 6、金属中的硫和磷的控制 （1）金属中硫的危害及控制 主要是形成低熔点共晶(low melting point eutectic) FeS-Fe和Fe3P-Fe （2）金属中磷的危害及控制 1）磷的危害 2）控制磷的措施 限制磷的来源； 冶金方法脱磷 §８－４　焊接金属的合金化及成分控制 合金化：将所需的合金元素加入到金属中去的过程 （1）合金化的目的 对于液态成形：主要是改善金属的组织性能。 对于焊接成形：补偿在高温下金属由于蒸发或氧化等造成的损失；消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织与性能，或获得特殊性能的堆焊金属层。 （2）合金化的方式 1)通过合金焊丝或带极 2）通过药芯焊丝或药皮（或焊剂） 3）通过合金粉末 （3）合金化的效果 合金元素的过渡系数：熔敷金属中的实际含量与它原始含量之比。 Cd为合金元素在熔敷金属中的含量；Ce为合金元素的原始含量；Ccw为合金元素在焊丝中的含量；Cco药皮中的含量；Kb焊条的质量系数，即单位长度焊条药皮质量与焊芯质量之比。 熔合比 焊缝中某合金元素的浓度计算： 多层焊时焊缝中合金元素浓度 The End! 第八章　成形过程的冶金　　　　反应原理 主编：吴树森，柳玉起 （华中科技大学材料学院） 机械工业出版社 　　材料成型(铸造、焊接时)的高温过程中，金属液化。与其周围的接触物质（气体、熔渣、形壁等）发生不同的物理化学反应—化学冶金过程。 　　可能改变液态金属的化学成分。 影响固化后金属的物理化学性能。 §８－１　成形过程中的冶金反应特点 　　主要发生在熔炼过程，包括炼钢、炼铁 　　一般的化学反应：氧化、脱氧、脱硫、脱磷和合金化等。 　　温度较低(1600℃左右),液态金属体积较大,熔炼时间较长,反应可以达到或接近平衡状态。 以典型的手工焊条焊接为例: 1.焊芯core wire 2. 药皮covering /coating 3. 熔滴droplet 4. 熔池molten pool /weld pool 5. 焊缝金属WM 7. 液态熔渣molten slag 8. 熔渣(已凝固)slag 药皮反应区 熔滴反应区 熔池反应区 （1）药皮反应区 造渣反应区。焊条端部加热到200-1200℃（熔点）的区域。 主要发生水的蒸发、固态药皮成分中的相互作用及分解反应： 1)分解：CaCO3→CaO+CO2↑ 有机物→H2+CO+H2O 2)除水：a.水分蒸发（物理过程） b.结晶水，水化合物分解 （化学过程） 3)氧化：Mn+CO2→MnO+CO Si+2FeO→2Fe+SiO2 *GTAW、GMAW无此区域 (2)熔滴反应区 特点： 1）温度高 1800-2400℃ 2）比表面积大 极大的液态金属-气体/熔渣 相界面大大加速了冶金反应 3）反应时间短(熔滴存在时间小于1s） 4）熔滴金属与熔渣发生强烈的混合：化学反应激烈、充分进行 *GTAW无此区域 (3)熔池反应区 焊接化学冶金反应的最后阶段。 特点： 1）平均温度较低： 1600-1900℃ 前后部温差大，反应方向不同。 2）比表面积小，但存在（反应）时间较长。 3）熔池中金属、熔渣不断更新(renewing)。 一、焊接成形过程中气体来源