焊接冶金学(基本原理)习题介绍.doc

焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 什么是焊接，其物理本质是什么？ 焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 对被焊材料加热(局部或整体)对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 温度场定义，分类及其影响因素 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 热源的性质 焊接线能量 被焊金属的热物理性质 热导率 比热容 容积比热容 热扩散率 热焓 表面散热系数 焊件厚板及形状第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高温度下析出 某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 铁合金氧化 ：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 温度高：1800－2400℃ 与气体、熔渣的接触面积大 ：1000－10000 cm2/kg 时间短速度快0.01-0.1s；0.0001-0.001s 熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 反应速度低 熔池T低于熔滴T ；比表面积，接触面积小3001300cm2/kg；时间长，手工焊38秒埋弧焊625s 熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1种类： 金属及熔渣蒸气 2来源： 焊接材料 气体介质 焊丝和母材表面上的油锈等杂质 金属和熔渣的蒸发产生的气体 3供给途径：一部分是直接输入或侵入的原始气体；另一部分是通过物化反应所生成的气体。 有机物的分解和燃烧:纤维素的氧化分解 碳酸盐和高价氧化物的分解 为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多；电弧中的氮离子N+在氧化性电弧气氛中形成NO，遇到温度较低的液态金属它分解为N和O，N迅速溶于金属。 氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 1、影响： 促进焊缝中气孔的形成，金属凝固时氮气来不及逸出； 改变焊缝的力学性能，氮能提高焊缝的强度和硬度，但会使焊缝的塑性和韧性降低； 时效脆化，针状氮化物Fe4N，造成塑性和韧性下降。加入Ti，Al可形成稳定的化合物，可抑制这种脆化现象。 2、主要措施： 机械保护：气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。对于适渣型焊条：保护效果取决于药皮的数量及成分。 焊接工艺规范影响：U ↓, I↑, 直流反接 焊丝成分的影响： 增加焊丝或药皮中的Ti的含量可生成稳定的氮化物； 增加含碳量可降低氮在金属中的溶解度。 手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？ 1、氢以原子或质子形式溶入（气保焊） 2、以 溶入（电渣焊） 氢通过熔渣向金属中溶解时，氢先溶于熔渣，然后再以 向金属中过渡 氢对焊接质量有那些影响?如何加以控制？ 影响： 暂态现象：脆化、白点、经时效、热处理可消除 永久现象：气孔、改变组织、显微斑点、冷裂纹、不可消除 氢脆氢在室温附近， 氢溶解在金属晶格中，引起钢的塑性严重下降现象 白点 肉眼可见，直径0.5～3mm中心处有气孔或小的夹渣，外围有塑性裂断的痕迹，象鱼眼似的也称“鱼眼”. 气孔 组织变化和显微斑点焊缝金属A—M时，由于氢在A有较大的溶解度，当含氢量高的焊缝自A化，温度冷却时，引起局部A过冷残余A增加，残余A—M时，富氢的组织内产生大的内应力，造成显微裂纹 产生冷裂纹 控制氢的措施 限制焊接材料的含氢量，药皮成分 严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分 C