1、焊接冶金v焊接冶金特點(diǎn)焊接冶金特點(diǎn) v氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 v熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 v焊縫金屬的硫、磷控制焊縫金屬的硫、磷控制 v焊縫金屬的合金化焊縫金屬的合金化 焊接冶金特點(diǎn)一、焊接冶金的特點(diǎn)1.冶金反應(yīng)溫度高 焊接冶金反應(yīng)在超高溫下進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程快速而劇烈，容易造成合金元素的燒損與蒸發(fā)2.冶金反應(yīng)時(shí)間短 冶金反應(yīng)不能充分進(jìn)行，各種冶金化學(xué)反應(yīng)無(wú)法達(dá)到平衡狀態(tài)，在焊縫中很容易出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的偏析焊接冶金特點(diǎn)3.冶金反應(yīng)條件差 熔焊時(shí)，焊接熔池一般暴露在空氣中，熔池周?chē)臍怏w、鐵銹、油污等在電弧的高溫下，將分解成原子態(tài)的氧、氮等，極易同金屬元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；

2、反應(yīng)生成的氧化物、氮化物混入焊縫中，使焊縫的力學(xué)性能下降；空氣中的水蒸氣分解出氫原子，在焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂縫等缺陷和“氫脆”現(xiàn)象。由于焊接冶金反應(yīng)條件差，將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，因此，焊接時(shí)必須采取有效措施來(lái)保護(hù)焊接區(qū)，防止周?chē)泻怏w侵入熔池焊接冶金特點(diǎn)4.冶金反應(yīng)界面大 熔焊時(shí)，焊接冶金反應(yīng)是多相反應(yīng)，熔滴和熔池金屬的比表面積大，能與熔渣、氣相充分接觸，促使冶金反應(yīng)快速完成。5.熔融金屬處于不斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 熔焊時(shí)，熔滴和熔池金屬均處于不斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有利于提高冶金反應(yīng)的速度，促使氣體和雜質(zhì)快速的排除，使焊縫成分均勻化。焊接冶金特點(diǎn)二、焊接時(shí)金屬的保護(hù) 1、保護(hù)的必要性 焊接冶金過(guò)程中，由于熔化金屬

3、和周?chē)橘|(zhì)的相互作用，使焊縫金屬的成分和性能與母材和焊材有較大的不同；因此，為了提高焊縫的質(zhì)量，在焊接制造重要焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，焊接冶金的首要作用就是對(duì)熔化金屬進(jìn)行保護(hù)，以免受空氣的有害作用焊接冶金特點(diǎn)2、保護(hù)方式 焊條電弧焊和藥芯焊絲的焊接是利用焊條藥皮和焊絲藥芯中的造渣劑、造氣劑、鐵合金等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫金屬的保護(hù)； 埋弧焊是指利用焊劑熔化以后形成的熔渣隔離空氣保護(hù)金屬的。 氣體保護(hù)的焊接方式是利用包圍在焊接區(qū)域的氣體將焊縫金屬與空氣隔離開(kāi)。 真空電子束焊是在真空度高0.01Pa(10-4Torr)的真空室內(nèi)進(jìn)行焊接的，保護(hù)效果最好； 自保護(hù)焊是利用含有脫氧劑和脫氮?jiǎng)┑奶刂乒夂附z在空氣中進(jìn)行焊接的一

4、種方法。焊接冶金特點(diǎn)焊接冶金特點(diǎn)三、焊接冶金的特點(diǎn)1、藥皮反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) 藥皮反應(yīng)區(qū)：主要在焊條端部的套筒附近(圖1-1中的區(qū))，反應(yīng)溫度范圍從100至藥皮的熔點(diǎn)(鋼焊條約為1100)。參加反應(yīng)的物質(zhì)：是藥皮的組成物，反應(yīng)的結(jié)果是產(chǎn)生氣體和熔渣。主要物化反應(yīng)是水分蒸發(fā)、某些物質(zhì)分解和鐵合金的氧化。焊接冶金特點(diǎn)焊接冶金特點(diǎn)當(dāng)加熱溫度超過(guò)100，藥皮中的水分就開(kāi)始蒸發(fā)。當(dāng)升高到一定溫度，藥皮中的有機(jī)物(木粉、纖維素、淀粉等)、碳酸鹽(如大理石CaCO3、菱苦土等)和高價(jià)氧化物(如赤鐵礦、錳礦等)逐步發(fā)生分解，析出CO2和O2等氣體，這些氣體既對(duì)焊接區(qū)金屬有保護(hù)作用，又對(duì)被熔化的金屬和藥皮中的鐵合金(

5、如錳鐵、硅鐵、鉬鐵等)產(chǎn)生很大氧化作用，使氣象的氧化性大大下降，此即先期脫氧過(guò)程。 藥皮反應(yīng)區(qū)進(jìn)行的反應(yīng)屬于整個(gè)冶金過(guò)程的準(zhǔn)備階段，其產(chǎn)物就是熔滴與熔池反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)物，故對(duì)冶金全過(guò)程有一定的影響。焊接冶金特點(diǎn)2、熔滴反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) 從熔滴形成、長(zhǎng)大到過(guò)渡至熔池中都屬于熔滴反應(yīng)區(qū)。熔滴反應(yīng)區(qū)(圖1-1中區(qū))是冶金反應(yīng)最劇烈的區(qū)域，對(duì)焊縫的成分影響最大。從反應(yīng)條件看這個(gè)區(qū)域有如下特點(diǎn)。 （1)熔滴溫度高。電弧焊焊接鋼材時(shí)熔滴最高溫度約2800，平均溫度在18002400范圍內(nèi)。其過(guò)熱度很大，可達(dá)300900。 （2)熔滴金屬與氣體和熔渣接觸面積大。因熔滴尺寸小，在正常情況下其比表面積可達(dá)1104cm

6、2/kg，比煉鋼時(shí)約大1000倍。焊接冶金特點(diǎn)（3)各相之間的反應(yīng)時(shí)間短。主要在焊條末端進(jìn)行。（4)熔滴金屬與熔渣發(fā)生強(qiáng)烈混合。熔滴在形成、長(zhǎng)大和過(guò)渡過(guò)程中受到電磁力、氣吹力等外界因素作用，便與熔渣發(fā)生強(qiáng)烈的混合，既增加彼此接觸面積，也加速反應(yīng)進(jìn)行。 熔滴反應(yīng)區(qū)是冶金反應(yīng)最激烈的部位，在此區(qū)進(jìn)行的主要物理化學(xué)反應(yīng)有：氣體的分解、氣體的溶解、熔融金屬的氧化、金屬的蒸發(fā)，熔滴金屬的合金化等焊接冶金特點(diǎn)3、熔池反應(yīng)區(qū)的特點(diǎn) 1)熔池的溫度分布極不均勻2)熔池反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)物質(zhì)是不斷更新的3)熔池的平均溫度比熔滴低(約為16001900)，反應(yīng)時(shí)間稍長(zhǎng)4)由于受電弧力、氣流和等離子流等因素作用，熔池發(fā)生

7、攪動(dòng)，有助于熔池成分的均勻化和加大冶金反應(yīng)速度，有利于氣體或非金屬夾雜物從熔池中外逸。焊接冶金特點(diǎn)四、焊接參數(shù)對(duì)焊接冶金的影響焊接參數(shù)：是指在焊接時(shí),為保證焊接質(zhì)量,而選定的焊接電源、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、熱輸入等參數(shù)的總稱(chēng)1、熔合比的影響 在焊縫金屬中局部熔化的母材所占的比例稱(chēng)為熔合比改變焊縫金屬的熔合比就可以改變焊縫金屬的化學(xué)成分。因此，焊接時(shí)必須嚴(yán)格控制焊接工藝條件以使熔合比穩(wěn)定合理。 在焊接異種鋼時(shí)，要根據(jù)熔合比選擇焊接材料。焊接冶金特點(diǎn)2、焊接工藝參數(shù)影響冶金反應(yīng)的條件和作用時(shí)間 熔滴階段的反應(yīng)時(shí)間隨著電流的增加而變短，隨著電弧電壓的增加而變長(zhǎng) 。3、工藝參數(shù)影響參加冶金反應(yīng)

8、的熔渣量 埋弧焊時(shí)，焊接工藝參數(shù)可以在很寬的范圍內(nèi)變化，使焊劑的熔化率發(fā)生很大的變化。影響焊縫金屬成分的主要因素： 焊接材料：不僅影響冶金過(guò)程，而且決定焊縫金屬的合金系統(tǒng)。 焊接參數(shù)：只影響冶金過(guò)程，不能決定焊縫金屬的合金系統(tǒng)，調(diào)節(jié)焊接參數(shù)是控制焊縫金屬成分的輔助手段。氣相對(duì)金屬的作用 一、焊接區(qū)內(nèi)的氣體 1、焊接區(qū)內(nèi)的氣體的來(lái)源（1）焊接材料 焊條藥皮、焊劑和焊絲藥芯中的造氣劑、高價(jià)氧化物和水分氣體保護(hù)焊：保護(hù)氣體及其雜質(zhì)（2）熱源周?chē)臍怏w介質(zhì) 空氣氣相對(duì)金屬的作用（3）焊絲和母材表面上的雜質(zhì) 鐵銹、油污、水分（4）高溫蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體。 金屬蒸汽、熔渣蒸汽2、焊接區(qū)內(nèi)的氣體的種類(lèi) 焊接區(qū)

9、內(nèi)的氣體是由CO、H2、H2O、CO2和少量的氮，這些氣體在高溫時(shí)將分解出一定的氧，以及它們分解或電離的產(chǎn)物所組成的混合物。氣相對(duì)金屬的作用二、氫對(duì)金屬的作用及其控制 1、氫的來(lái)源 焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯中的水分、有機(jī)物 焊件表面的鐵銹、油污 空氣中的水分2、氫在金屬中的溶解 (1)氫與金屬的作用方式： 第一類(lèi)是能形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如Zr、Ti、V、Ta、Nb等。 第二類(lèi)是不形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等。氫在金屬中的溶解度與氫的存在狀態(tài)有關(guān)系。氣相對(duì)金屬的作用(2)氫的溶解： 氫能溶解于Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等金屬中。 氫通過(guò)氣相與液態(tài)金屬的界面以原子或質(zhì)

10、子的形式溶于金屬 氫通過(guò)熔渣層溶入金屬氫在鐵中的溶解度與其在電弧氣氛中的濃度(以分壓pH表示)、溫度及金屬的晶體結(jié)構(gòu)、氫的壓力等因素有關(guān)，即電弧氣氛中pH增大，溶入溶池中的氫增加；氫在鐵中的溶解度隨溫度升高而加大氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用3氫在金屬中的擴(kuò)散 一部分氫可以在焊縫金屬晶格中自由擴(kuò)散，稱(chēng)為擴(kuò)散氫 另外一部分氫擴(kuò)散到金屬的晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙處，結(jié)合成氫分子，稱(chēng)為殘余氫。焊縫中總的含氫量是擴(kuò)散氫和殘余氫之和。焊后隨焊件放置時(shí)間的增加，擴(kuò)散氫的一部分逸出到焊縫外面，一部分變成殘余氫。隨著擴(kuò)散氫的逸出，焊縫中的擴(kuò)散氫減少，殘余氫增加，總的含氫量則下降氣相對(duì)金屬的

11、作用4氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響 在結(jié)構(gòu)鋼焊接時(shí)，氫的有害作用可分為兩種類(lèi)型：一種是暫態(tài)現(xiàn)象，包括氫脆和白點(diǎn)， 另一種是永久現(xiàn)象，它們一經(jīng)出現(xiàn)就無(wú)法消除，如氣孔、裂紋等。（1）氫脆 金屬在室溫時(shí)因吸收氫而導(dǎo)致塑性降低的現(xiàn)象叫作氫脆。 氫脆是溶解在金屬中的氫引起的，焊縫中的剩余氫擴(kuò)散，聚集在金屬的顯微缺陷內(nèi)，結(jié)合成分子氫，造成局部高壓區(qū)，阻礙塑性變形，使焊縫的塑性嚴(yán)重下降 經(jīng)過(guò)脫氫處理，可以使鋼的力學(xué)性能得到恢復(fù)氣相對(duì)金屬的作用（2）白點(diǎn) 在碳鋼或低合金鋼焊縫中，如果含氫量高，則常常在其拉伸或彎曲試件的斷面上，出現(xiàn)銀白色圓形局部脆斷點(diǎn)，稱(chēng)為白點(diǎn)。白點(diǎn)會(huì)使焊縫金屬的塑性大大降低，焊縫中含氫量越高，出現(xiàn)白點(diǎn)

12、的可能性越大（3）氣孔 （4）冷裂紋 造成冷裂紋的主要因素之一。氣相對(duì)金屬的作用5控制氫的措施（1）限制焊接材料中的含氫量 焊接材料在使用前應(yīng)按規(guī)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行烘焙，存放焊接材料時(shí)應(yīng)采取有必要的防潮措施 對(duì)保護(hù)氣體采用脫水或干燥措施（2）清除焊件和焊絲表面的雜質(zhì) 焊前應(yīng)仔細(xì)清理：焊件坡口和焊絲表面的鐵銹、油污、吸附水以及其他含氫物質(zhì)氣相對(duì)金屬的作用（3）進(jìn)行冶金處理： 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)降低電弧氣氛中氫的分壓，從而降低氫在液體金屬中的溶解度 1）在藥皮和焊劑中加入氟化物 ； HF不溶于液態(tài)金屬而逸出至大氣中，從而減少焊縫的含氫量 2）在焊條藥皮中加入適量的活性氧化劑，如Fe或Mn的高價(jià)氧化物 ；

13、氣相對(duì)金屬的作用（4）控制焊接工藝參數(shù) 焊條電弧焊：降低焊接電流和電弧電壓，可減少焊縫的含氫量 氣體保護(hù)電弧焊：當(dāng)電流增加到一定值，熔滴過(guò)渡形式由顆粒過(guò)渡轉(zhuǎn)變?yōu)閲娚溥^(guò)渡，含氫量明顯減少。交流焊接比用直流焊接時(shí)焊縫的含氫量高，直流正接的焊縫含氫量較直流反接的高（5）焊后脫氫處理 脫氫處理。一般把焊件加熱到350以上，保溫1h氣相對(duì)金屬的作用三、氮對(duì)金屬的作用及其控制 1、氮的來(lái)源： 電弧周?chē)諝?、氮在金屬中的溶解 氮既能溶解在鐵中，又可與某些金屬形成氮化物，如Fe、Ti、Mn、Cr等，但Cu、Ni不與氮作用。 氮在鐵中的溶解度隨溫度升高而增加 加入C、Si、Ni會(huì)減小氮的溶解度，加入V、Mn、

14、Cr會(huì)增加氮的溶解度氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用3、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響 在碳鋼焊縫中，氮是有害的元素，它對(duì)焊接質(zhì)量影響有以下幾方面：（1）形成氣孔 （2）降低焊縫金屬的機(jī)械性能 焊縫中含氮量的增加，使其強(qiáng)度升高，塑性、韌性下降（3）時(shí)效脆化：焊縫中過(guò)飽和溶解的氮隨時(shí)間延長(zhǎng)逐漸以Fe4N形式析出，導(dǎo)致焊縫金屬的塑性和韌性持續(xù)下降，即時(shí)效脆化。 氮除了對(duì)焊縫的性能有害的作用之外，也有有利的影響。 氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用3、控制氮的措施 （1）加強(qiáng)機(jī)械保護(hù) ：主要措施（2）選用合理的焊接工藝參數(shù) 電弧電壓增加，焊縫含氮量增大，故應(yīng)盡量采用短弧焊。采用直流反極性接法，減少了氮離子向熔滴溶

15、解的機(jī)會(huì)，因而減少了焊縫的含氮量（3）控制焊絲金屬的成分 增加焊絲或藥皮中的含碳量可降低焊縫的含氮量 焊絲中加入一定數(shù)量與氮親和力大的合金元素，如Ti、Zr、Al或稀土元素等，可形成穩(wěn)定氮化物進(jìn)入熔渣，起到脫氮的作用氣相對(duì)金屬的作用四、氧對(duì)金屬的作用及其控制 1、氧的來(lái)源 電弧中氧化性氣體（CO2、O2、H2O等）、侵入的空氣、藥皮中的高價(jià)氧化物和焊接材料與焊件表面的鐵銹、水分等分解產(chǎn)物2、氧對(duì)焊縫金屬的影響（1）影響焊縫金屬的性能 隨著焊縫中含氧量的增加，其強(qiáng)度、塑性、韌性等各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)都下降，其中沖擊韌度下降最為顯著氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用（2）導(dǎo)致氣孔的產(chǎn)生 生成不溶于金屬的

16、CO，如熔池結(jié)晶時(shí)CO氣泡來(lái)不及逸出，則在焊縫中形成CO氣孔（3）合金元素的燒損 使鋼中的有益合金元素氧化，從而使焊縫的性能變壞(4)產(chǎn)生飛濺 在焊接時(shí)，熔滴區(qū)產(chǎn)生的CO，使熔滴爆炸，產(chǎn)生飛濺，影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性氣相對(duì)金屬的作用3、氧在金屬中的溶解 氧是以原子氧和氧化亞鐵FeO兩種形式溶于液態(tài)鐵中的溫度升高，氧在液態(tài)鐵中的溶解度增大。在液態(tài)鐵中有第二類(lèi)金屬元素時(shí)，隨著合金元素含量的增加氧的溶解度下降 在焊縫中，氧主要以氧化物夾雜的形式存在，在低碳鋼中則主要是鐵的氧化物氣相對(duì)金屬的作用4、氧對(duì)金屬的氧化 1)自由氧對(duì)金屬的氧化 ：主要考慮鐵的氧化氣相對(duì)金屬的作用2）CO2對(duì)金屬的氧化 當(dāng)溫度高

17、于3000K時(shí)， CO2氣體氧化性較強(qiáng)，作為保護(hù)氣體，只能防止氮的入侵，而不能防止金屬的氧化，也可能會(huì)產(chǎn)生氣孔。 CO2+Fe=CO+FeO CO2氣體保護(hù)焊，必須采用含硅、錳較高的焊絲（H08Mn2Si) ,利于脫氧3）H2O蒸氣對(duì)金屬的氧化 水蒸汽不僅有氧化性，還會(huì)造成焊縫增氫。4）混合氣體對(duì)金屬的氧化 。氣相對(duì)金屬的作用5、控制氧的措施（1）控制焊接材料的含氧量 采用不含氧或低氧的焊接材料（2）控制焊接工藝參數(shù) 采用短弧焊，加強(qiáng)保護(hù)效果，限制空氣與液體金屬的接觸（3）脫氧 熔渣及其對(duì)金屬的作用 一、熔渣的作用及分類(lèi) 1、熔渣在焊接過(guò)程中的作用 （1）機(jī)械保護(hù)作用 （2）改善焊接工藝性能的

18、作用 （3）冶金處理作用 （4）改善熱規(guī)范的作用 熔渣及其對(duì)金屬的作用2、熔渣的成分和分類(lèi) 根據(jù)焊接熔渣的成分和性能可將其分為三大類(lèi) ：第一類(lèi) 鹽型熔渣 它們主要由金屬的氟酸鹽、氯酸鹽和不含氧的化合物組成 ；鹽型熔渣的氧化性很弱，主要用于焊接鋁、鈦和其他活性金屬及其合金。第二類(lèi) 鹽-氧化物型熔渣主要由氟化物和堿土金屬的氧化物組成 ；氧化性也較弱，主要用于焊接各種合金鋼第三類(lèi) 氧化物型熔渣主要由各種氧化物組成。氧化性較強(qiáng)，主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼熔渣及其對(duì)金屬的作用二、焊接熔渣的結(jié)構(gòu)理論焊接熔渣的結(jié)構(gòu)理論 1、分子理論 （1）液態(tài)熔渣是由自由的簡(jiǎn)單氧化物分子和復(fù)雜的化合物分子以及硫化物、氟化

19、物分子所組成。（2）簡(jiǎn)單氧化物及其復(fù)雜化合物分子之間的化合與分解，服從于質(zhì)量作用定律，處于動(dòng)平衡狀態(tài)。（3）只有自由氧化物才能參與和熔化金屬的反應(yīng)。2、離子理論（1）液態(tài)熔渣是由陽(yáng)離子和陰離子組成的電中性溶液熔渣的成分不同，其中的離子種類(lèi)和形式也是不同的。（2）離子的分布、聚集和相互作用取決于它的綜合矩。（3）液態(tài)熔渣與金屬之間相互作用的過(guò)程，是離子與原子交換電荷的過(guò)程。 熔渣及其對(duì)金屬的作用三、焊接熔渣的性質(zhì) 1、熔渣的堿度 分子理論對(duì)熔渣堿度的定義和計(jì)算為： 堿度B的倒數(shù)稱(chēng)為酸度。實(shí)際生產(chǎn)中，B1.3時(shí)，熔渣才為堿性熔渣。 熔渣的堿度是判斷熔渣堿性強(qiáng)弱的指標(biāo)，對(duì)焊接化學(xué)冶金反應(yīng)，如元素的氧

20、化與還原、脫硫、脫磷及液態(tài)金屬氣體的吸收等都有重要影響熔渣及其對(duì)金屬的作用2、熔渣的粘度 在單位速度梯度下，作用在單位接觸面積上的內(nèi)摩擦力稱(chēng)為粘度系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)粘度，以表示。 熔渣的粘度與溫度和渣的成分有關(guān) ：（1）溫度對(duì)粘度的影響 （2）熔渣的成分對(duì)粘度的影響熔渣及其對(duì)金屬的作用3、熔渣的熔點(diǎn) 熔渣的熔點(diǎn)是指熔渣開(kāi)始熔化的溫度一般要求焊接熔渣的熔點(diǎn)比焊縫金屬的熔點(diǎn)低200450。 熔渣熔點(diǎn)過(guò)高：熔渣與液態(tài)金屬反應(yīng)不充分，易形成夾渣和氣孔，焊縫成形變壞 熔渣熔點(diǎn)過(guò)低；保護(hù)效果變差，難于進(jìn)行全位置焊接。熔渣及其對(duì)金屬的作用4、表面張力 表面張力是液體表面所受到的指向液體內(nèi)部的力，它是由于表面層分子與

21、內(nèi)部分子所處的狀態(tài)不同而引起的。 5、密度 熔渣的密度主要取決于各個(gè)組成物的密度及質(zhì)量分?jǐn)?shù) 。6、熔渣的線膨脹系數(shù)和導(dǎo)電性 熔渣的線膨脹系數(shù)主要影響脫渣性，熔焊與焊縫金屬的線膨脹系數(shù)差值越大脫渣性越好。 熔渣及其對(duì)金屬的作用四、熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化1、擴(kuò)散氧化 FeO即可溶于熔渣也可以溶于液體金屬擴(kuò)散氧化：熔渣中的FeO可以直接由熔渣向焊縫金屬擴(kuò)散而使焊縫增氧的過(guò)程。分配定律：熔渣及其對(duì)金屬的作用分配常數(shù)L與熔渣的性質(zhì)和溫度有關(guān)溫度上升，L值下降， FeO由熔渣向熔池?cái)U(kuò)散在溫度相同的條件下，堿性熔渣的L值小于酸性熔渣熔渣及其對(duì)金屬的作用2、置換氧化焊縫金屬與熔渣中易分解的氧化物發(fā)生置換反應(yīng)而被

22、氧化的過(guò)程稱(chēng)置換氧化置換反應(yīng)主要發(fā)生在熔滴階段和熔池頭部。反應(yīng)結(jié)果：焊縫增硅、增錳，增氧熔渣及其對(duì)金屬的作用五、焊縫金屬的脫氧 1、選擇脫氧劑的原則 （1）在焊接溫度下脫氧劑對(duì)氧的親和力應(yīng)比被焊金屬對(duì)氧的親和力大； 對(duì)氧的親和力比鐵大的元素，按親和力從大到小的順序?yàn)锳l、Ti、Si、Mn等（2）脫氧產(chǎn)物應(yīng)不溶于液態(tài)金屬，其密度也應(yīng)小于液態(tài)金屬的密度；（3）須綜合考慮脫氧劑對(duì)焊縫成分、性能及焊接工藝性能的影響；（4）在滿足技術(shù)要求的前提下，注意降低成本。 熔渣及其對(duì)金屬的作用2、先期脫氧 焊條電弧焊時(shí)，在焊條藥皮加熱階段，固體藥皮中進(jìn)行的脫氧反應(yīng)叫先期脫氧。 先期脫氧的目的：是盡早控制電弧氣氛中

23、的氧化性，減少金屬的氧化 先期脫氧特點(diǎn)：是脫氧過(guò)程和脫氧產(chǎn)物與熔滴不發(fā)生直接關(guān)系，脫氧主要發(fā)生在焊條端部反應(yīng)區(qū)。 由于藥皮加熱階段溫度低，反應(yīng)時(shí)間短，故先期脫氧是不完全的，需進(jìn)一步脫氧熔渣及其對(duì)金屬的作用1)1)酸性焊條的先期脫氧酸性焊條的先期脫氧。焊條藥皮中的碳酸鹽受熱分解出CO2，其反應(yīng)如下：藥皮中主要加入錳鐵作先期脫氧劑進(jìn)行脫氧，脫氧反應(yīng)是酸性焊條熔渣中含有較多的SiO2和TiO2，與MnO復(fù)合生成穩(wěn)定的(MnOSiO2)和(MnOTiO2)而進(jìn)入渣中，脫氧效果好。熔渣及其對(duì)金屬的作用2)2)堿性焊條的先期脫氧堿性焊條的先期脫氧。藥皮中含有大量的大理石，在加熱時(shí)放出CO2氣體。藥皮中主要

24、依靠硅鐵和鈦鐵作為先期脫氧劑，脫氧反應(yīng)如下：脫氧產(chǎn)物SiO2和TiO2可與堿性渣中的CaO等堿性氧化物反應(yīng)化合成穩(wěn)定化合物(CaOSiO2)和(CaOTiO2)，減少了SiO2和TiO2的濃度，有利于向右進(jìn)行，脫氧效果較好。熔渣及其對(duì)金屬的作用3、沉淀脫氧 沉淀脫氧是利用溶解在熔滴和熔池中的脫氧劑與FeO直接反應(yīng)，把鐵還原，使脫氧產(chǎn)物轉(zhuǎn)入熔渣而被清除出去。最常用的是錳、硅或硅錳聯(lián)合脫氧1)1)酸性焊條的沉淀脫氧酸性焊條的沉淀脫氧。酸性焊條采用錳鐵作為脫氧劑，其脫氧反應(yīng)是： 脫氧產(chǎn)物MnO為堿性氧化物，易與渣中酸性氧化物(SiO2、TiO2)結(jié)合成穩(wěn)定的復(fù)合鹽。因此，錳在酸性熔渣中的脫氧效果較好

25、熔渣及其對(duì)金屬的作用2)2)堿性焊條的沉淀脫氧堿性焊條的沉淀脫氧。堿性焊條主要利用硅鐵、鈦鐵對(duì)熔池中的FeO進(jìn)行脫氧，其脫氧反應(yīng)是： 脫氧產(chǎn)物(SiO2、TiO2)為酸性氧化物，易與渣中CaO等堿性氧化物形成復(fù)合鹽，使SiO2和TiO2濃度減小，有利于脫氧反應(yīng)的進(jìn)行。因此，硅在堿性熔渣中的脫氧效果較好 同時(shí)采用硅錳聯(lián)合脫氧，其脫氧產(chǎn)物相互作用能結(jié)合成熔點(diǎn)較低、密度較小的復(fù)合物進(jìn)入熔渣，有利于消除夾雜物。因此，焊接低碳鋼時(shí)常采用硅錳聯(lián)合脫氧。熔渣及其對(duì)金屬的作用4、擴(kuò)散脫氧 利用FeO能溶解于溶渣的特性，通過(guò)擴(kuò)散使它從液態(tài)金屬中進(jìn)入熔渣，從而降低焊縫含氧量。 酸性焊條熔渣中含有大量的SiO2和T

26、iO2等酸性氧化物，它們易與渣中FeO形成復(fù)合物(FeO SiO2)和(FeO TiO2)，降低渣中FeO分子的濃度，使熔池中的FeO向熔渣擴(kuò)散，擴(kuò)散脫氧效果較好。 堿性焊條熔渣中含有大量的堿性氧化物，而FeO也是堿性氧化物，故渣中FeO分子濃度也較大，不利于擴(kuò)散脫氧焊縫金屬的硫、磷控制 一、焊縫金屬中硫、磷的危害性 1、S、P的來(lái)源 焊縫中的硫磷主要來(lái)自于母材、焊絲、焊條、藥皮或焊劑等2、硫的危害 硫在鋼中主要以FeS和MnS形式存在 ，增加了焊縫金屬結(jié)晶裂紋的傾向，同時(shí)還會(huì)降低沖擊韌度和抗腐蝕性 。3、磷的危害 磷主要以Fe2P和Fe3P的形式存在，增加了焊縫金屬的冷脆性，即沖擊韌度降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高 。焊縫金屬的硫、磷控制二、硫的控制 1、限制焊接材料中的含硫量 限制母材、焊絲，尤其是藥皮、焊劑中的硫含量是防止硫危害的主要措施。低碳鋼、低合金鋼焊絲：S0.03%0.04%合金鋼焊絲： S0.025%不銹鋼焊絲： S0.02%對(duì)含