焊接熔渣及其对金属的作用.ppt

焊丝或药皮中焊有对氧亲和力比铁大的元素，将与硅、锰发生更激烈的置换反应。 使焊缝中Al2O3夹杂增加，焊缝含氧升高，同时硅、锰增加。 焊接低碳钢和低合金钢置换氧化使焊缝增氧，同时增加硅锰，焊缝性能仍能满足要求。 对焊接中、高合金钢时，焊缝增氧和硅，使抗裂性能和机械性能，尤其低温韧性显著下降。 焊接时创造氧化条件抑制硅的还原；在药皮中含强脱氧剂时，阻止硅还原是不可能的，只有降低SiO2的含量。 焊件表面氧化物对金属的氧化 铁锈分解 氧化铁皮对金属的氧化 * 分子理论可以解释FeO在碱性渣中比酸性渣更易向金属中分配。 2.1.3 熔渣及其对金属的作用 焊接熔渣 熔渣的作用、成分及分类 焊接熔渣在焊接过程中的作用 ① 机械保护作用 保护熔滴和熔池。 ② 改善工艺性能 引弧、稳弧；减少飞溅；保证操作性能、脱渣性和焊缝成形。 ③ 冶金处理 脱氧、脱硫、脱磷和去氢；合金化。 熔渣的成分和分类 ① 盐型熔渣 金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。渣系：CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF、KCl-NaCl-Na2AlF6、BaF2-MgF2-CaF2-LiF。氧化性很小，用于焊接铝、钛和其它化学活性金属及其合金。 ② 盐-氧化物型 氟化物和强金属氧化物组成。 渣系：CaF2-CaO-Al2O3、CaF2-CaO-SiO2、CaF2-CaO-Al2O3-SiO2。氧化性较小，用于焊接合金钢。 ③ 氧化物型 金属氧化物组成。渣系：MnO-SiO2、FeO-MnO-SiO2、CaO-TiO2-SiO2。氧化性较弱，主要用于焊接低碳钢和低合金钢。 熔渣的结构理论 熔渣的物理性质及其与金属的作用与熔渣结构有密切的关系。 分子理论 （以对凝固熔渣相分析和化学成分分析结果为依据） ① 液态熔渣是由化合物的分子组成的 氧化物分子（CaO、SiO2等）、复合物分子（CaO·SiO2、MnO·SiO2）、氟化物、硫化物等 ② 氧化物及其复合物处于平衡状态 各种复合物的稳定性可用它们的生成热效应来衡量，生成热效应越大，越稳定。 ③ 只有自由氧化物才能参与和金属的反应 分子理论简明、定性地解释熔渣与金属的冶金反应；但其假设与实际结构不符，许多现象无法解释。 离子理论 （以熔渣电化学性质为基础） ① 液态熔渣是由阴阳离子组成的电中性溶液 离子种类和存在形式取决于熔渣成分和温度， 负电性大元素以阴离子的形式存在 F-、O2-、S2-； 负电性小的元素形成阳离子 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+； 负电性比较大的元素，阴离子往往不能独立存在，而与氧离子形成复杂的阴离子 ② 离子的分布和相互作用取决于它的综合矩 Z —离子的电荷（静电单位） r —离子的半径（10-1nm） 离子综合矩越大，说明它的静电场越强，与异号离子 的引力越大。 综合矩的大小还影响离子在渣中的分布 盐型熔渣主要含简单阴阳离子，综合矩差异不大，可认为是结构简单的均匀离子溶液； 盐—氧化物型熔渣属结构比较复杂的化学成分微观不均匀的离子溶液； 氧化物型熔渣具有复杂网络结构的化学成分更不均匀的离子溶液。 ③ 熔渣与金属的作用过程是原子与离子交换电荷的过程 熔渣的性质与其结构的关系 溶质的碱度 ——重要化学性质 分子理论将氧化物分为三类： 酸性氧化物 SiO2、TiO2、P2O5 碱性氧化物 K2O、Na2O、CaO、MgO、BaO、MnO、FeO 中性氧化物 Al2O3、Fe2O3、Cr2O3 在不同性质的渣中呈酸性，也可能呈碱性。 分子理论碱度的定义： R2O、RO ——熔渣中碱性氧化物的摩尔数 RO2 ——熔渣中酸性氧化物的摩尔数 理论上B1为碱性， B1为酸性， B=1为中性；实际上B1.3熔渣才为碱性。 比较精确的计算碱度公式 式中 CaO、MgO、CaF2、SiO2 以质量百分数极。 当B11为碱性渣； B11为酸性渣； B1=1为中性渣 离子理论碱度定义： 液态熔渣中自由氧离子的浓度（或氧离子的活度）。 自由氧离子即游离状态的氧离子。渣中自由氧离子的浓度越大，碱度越高。 碱度的计算： B20为碱性渣；