第八章成形基本原理试卷.ppt

* 密度也是熔渣的基本性质之一，它影响熔渣与液态金属间的相对位置与相对运动速度。密度大的熔渣易滞留于金属内部形成夹杂。选用焊材时，首先要保证所形成的熔渣具有合适的凝固温度范围和较低的密度。 表8-5几种常见化合物的熔点和密度 化 合 物 FeO MnO SiO2 TiO2 Al2O3 (FeO)2SiO2 MnO?SiO2 (MnO)2SiO2 熔 点 / ℃ 1369 1580 1723 1825 2050 1205 1270 1326 密度 /(×103kg/m3) 5.80 5.11 2.26 4.07 3.95 4.30 3.60 4.10 二、熔渣的粘度 熔渣的粘度是一个较为重要的性能，过大与过小都不理想。 粘度过大的熔渣会降低金属与熔渣之间的冶金反应速度。 粘度过小的熔渣容易流失，影响对熔池（或焊缝）在全位置焊接时的成形和保护效果。 熔渣的粘度与它的成分和结构有关，一般，液态熔渣的粘度随温度下降而上升。这是由于随温度下降，熔渣中离子（或粒子）的聚合度增大，粘度随之增加。 药皮焊条电弧焊时，根据熔渣粘度随温度变化的速率，将熔渣分为“长渣”和“短渣”两类。 随温度增高粘度急剧下降的渣称为短渣，而随温度增高粘度下降缓慢的渣称为长渣。 短渣在焊缝凝固后迅速凝固，可保证全位置焊缝外观成型，长渣只能用于平焊位置焊接。 长渣 ?? ? ?T1 ?T2 T 短渣 图8-3 熔渣粘度与温度的关系 渣的粘度与它的成分和结构有关。含 SiO2 多的渣结构复杂， Si-O 阴离子聚合程度大，离子尺寸大，粘度大。在温度升高时复杂的 Si-O 离子逐渐破坏，形成较小的 Si-O 阴离子，粘度缓慢下降，因此含 SiO2 多的酸性渣为长渣。碱性渣中离子尺寸小，粘度低，且随温度升高离子浓度增大，粘度迅速下降，因此碱性渣为短渣。 含 SiO2 多的熔渣 Si-O 阴离子聚合程度大，复杂阴离子的尺寸大，粘度大。 在酸性渣中减少 SiO2 ，增加 TiO2 或增加碱性氧化物的含量，都可以使复杂的 Si-O 阴离子减少，可降低粘度，使渣成为短渣。 渣中加入 CaF2 可起到很好的稀释作用。碱性渣中 CaF2 能促使 CaO 熔化，降低粘度；酸性渣中CaF2 的 F- 能破坏 Si-O 键，减小聚合离子尺寸，降低粘度。因此在焊接熔渣和炼钢熔渣中常用 CaF2 作为稀释剂。 三、熔渣的表面张力及界面张力 熔渣的表面张力及熔渣与液态金属间的界面张力对于冶金过程动力学及液态金属中熔渣等杂质相的排出有重要影响。它还影响到熔渣对液态金属的覆盖性能，并由此影响隔离保护效果及焊缝外观成形。 化学键与表面张力 熔渣与液态金属间的界面张力 表面张力的影响因素 温度 T 化学键与表面张力 原子间键能 碱性氧化物（如MgO、CaO、Al2O3、MnO、FeO等）一般为离子键化合物，表面张力较大。 酸性氧化物（如SiO2、TiO2等）一般为极性键化合物，表面张力较小。 碱度高的渣表面张力大。 在碱性渣中加入酸性氧化物TiO2、SiO2、B2O3等能降低碱性渣的表面张力。 CaF2对降低熔渣表面张力也有显著作用。 熔渣与液态金属间的界面张力 界面张力小时，熔渣对金属的覆盖保护效果较好；反之则有利于熔渣从液态金属中分离。 酸性渣与液态金属间的界面张力较小，对液态金属的润湿性较好，熔渣在钢液表面易铺展，对钢液的保护效果较好。形成夹杂的倾向较小。 碱性焊条施焊时，覆盖在熔滴表面的熔渣表面张力较大，易造成熔滴粗化，飞溅增多。 酸性焊条施焊时，过渡的熔滴颗粒较小，飞溅少，焊缝鱼鳞纹细密，外观成形好。 第四节 活性熔渣对金属的氧化 一、熔渣的氧化性 二、扩散氧化 三、置换氧化 一、熔渣的氧化性 高温下覆盖在液态金属表面的熔渣，既有对液态金属的保护作用和促进化学冶金反应过程顺利进行的作用，也有对液态金属污染的副作用，其中包括氧化性较强的熔渣对液态金属的氧化。 熔渣的氧化（或还原）能力是指熔渣向液态金属中传入氧（或从液态金属中导出氧）的能力。氧化性较强的熔渣又称为活性熔渣。 熔渣的氧化性与[ FeO ]的活度 熔渣的氧化性通常是用渣中含有最不稳定的氧化物 FeO 量的高低及该氧化物在熔渣中的活度来衡量。 由于熔渣并非理想溶液，渣中氧化铁的含量并不是参加氧化反应时的有效浓度，氧化反应是否进行与 FeO 在熔渣中的实际活度 αFeO 有关 。 图8-4 多元渣系中FeO的等活度曲线 （1600℃） FeO在碱性渣中的活度系数比在酸性渣中大 对于一定FeO含量的熔渣，当熔渣中碱性氧化物与酸性氧化物的含量比（即熔渣碱度B）为2时所对应的熔渣氧化性最强。 熔渣