氫對(duì)金屬的作用

氫主要來(lái)源于焊接材料中的水分、含氫物質(zhì)及電弧周?chē)諝庵械乃魵?。氫在金屬中的溶解根?jù)氫與金屬作用的特點(diǎn)可分為兩類(lèi)：①能形成穩(wěn)定氫化物的金屬：Zr、Ti、V、Ta、Nb等，金屬吸收氫是放熱反應(yīng)，較低溫度下吸收大量氫。②不形成穩(wěn)定氫化物的金屬：Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等，但能溶解氫，溶解氫是吸熱反應(yīng)。溶解途徑

焊接方法不同，氫向金屬中溶解的途徑不同。氣體保護(hù)焊，氫以原子或質(zhì)子的形式溶入金屬；電渣焊，氫通過(guò)渣層溶入金屬；手工焊和埋弧焊，上述途徑兼而有之。

氫通過(guò)渣溶入金屬，氫或水首先溶入渣中。對(duì)含有自由氧離子的渣對(duì)不含自由氧離子的渣渣中自由氧離子↑水的溶解度↑。渣中含有氟化物，有渣中水的溶解度↓

氫從渣中向金屬中過(guò)渡：

金屬通過(guò)渣進(jìn)入金屬，其溶解度取決于氣相中水和氫的分壓、熔渣的堿度、氟化物的含量。

氫通過(guò)氣相進(jìn)入金屬，溶解度取決氫的狀態(tài)。如為分子態(tài)，溶解度符合平方根定律

實(shí)際上，電弧焊氣相中氫不完全是以分子態(tài)存在，還有相當(dāng)多的原子氫和離子等。電弧焊時(shí)氫的溶解度比用平方根定律計(jì)算出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)溶解度高得多。

合金元素對(duì)氫在Fe中溶解有很大影響。

氫在固態(tài)鋼中的溶解度與組織有關(guān)。在奧氏體的溶解度>鐵素體+珠光體

焊縫金屬中的氫及其擴(kuò)散

擴(kuò)散氫：以H、H-、H+形式存在，與金屬形成間隙固溶體可自由擴(kuò)散。殘余氫：聚集到陷阱（晶格缺陷、顯微裂紋、非金屬夾雜）中，結(jié)合成分子，不能自由擴(kuò)散。

隨放置時(shí)間的增加，擴(kuò)散氫↓，殘余氫↑，總的含氫量↓。

甘油法或水銀法可測(cè)定熔敷金屬擴(kuò)散氫。熔敷金屬的擴(kuò)散氫含量：指焊后立即按標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定并換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的含氫量。真空加熱法可測(cè)量殘余氫含量

氫在焊接接頭中的擴(kuò)散和分布是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，至今尚未充分認(rèn)識(shí)。焊接條件下，引起氫擴(kuò)散的原因有：濃度、溫度、組織結(jié)構(gòu)、應(yīng)力等，擴(kuò)散模型建立和試驗(yàn)研究都存在困難。

氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響氫脆

氫脆：氫在室溫附近使鋼的塑性嚴(yán)重下降的現(xiàn)象。

氫脆是由于溶解在晶格中的氫引起的，變形導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)堆積，形成顯微空腔，氫在空腔聚集結(jié)合成分子，產(chǎn)生很高的壓力，金屬變脆。白點(diǎn)

白點(diǎn)：碳鋼或低合金鋼焊縫，如含氫量高，常在其拉伸或彎曲斷口出現(xiàn)銀白色圓形局部脆斷點(diǎn)。形成氣孔產(chǎn)生冷裂紋

控制氫的措施限制焊接材料中的含氫量焊接材料存放時(shí)間與吸水量有關(guān)清除焊絲和焊件表面的雜質(zhì)焊絲和焊件坡口附近表面的鐵銹、油污、吸附水等是增加焊縫含氫的原因之一。冶金處理降低氣相中氫的分壓，可減少氫在液態(tài)金屬中的溶解度。通過(guò)調(diào)整材料使氫形成比較穩(wěn)定的氫化物（HF、OH）。①

藥皮和焊劑中加入氟化物②控制材料的氧化勢(shì)

增加熔池中含氧量或氣相中的氧化性可減少熔池中氫的平衡濃度。

③加入微量的稀土或稀散元素控制焊接工藝參數(shù)手工電弧焊，I↑熔滴吸氫↑；U↑焊縫