焊接冶金学教案的.doc

焊接冶金学教案(课次) 第 1 次课2 学时 授课题目：气相对金属的作用 教学目的、要求： 通过学习让学生掌握氮、氢、氧三种气体对焊接金属的有害作用及控制有害气体的措施。 教学重点、难点： 重点：本课程的内容和特点；氢对金属的作用。 难点：气体在金属中的溶解。 教学组织(含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等)： 教学内容： 1.对金属的作用 2.对金属的作用 3.对金属的作用 教学方法：以教师讲授为主，并结合教师提问学生回答和学生讨论的方式。配合课件进行讲授。 时间分配： 1.对金属的作用 30分钟 2.对金属的作用 50分钟 3.对金属的作用 10分钟 板书设计：按章节将黑板分区依次书写教学主要内容。 作业布置： 查阅中外文献，了解气相对金属的作用，每人撰写1000字的读书报告。 主要参考资料： [1] 周振丰主编. 焊接冶金学（金属焊接性）. 北京: 机械工业出版社，2000 [2] 许祖泽著. 新型微合金钢的焊接. 北京: 机械工业出版社，2004 [3] 中国机械工程学会焊接学会. 焊接手册(第2卷). 材料的焊接(第2版). 北京: 机械工业出版社，2004 课后自我总结分析： 这一节内容比较容易理解，在讲解影响因素时可以多用实例来说明。 上次课复习： 一、气体的来源 空气 保护气 焊条药皮、焊剂、药剂的造气剂 二、气体的产生 1、有机物的分解和燃烧 2.碳酸盐和高价氧化物的分解 3、材料的蒸发 导入新课： 氢对液态金属的作用 一、 氢在金属中的溶解 氢是有害物质，会引起气孔，裂纹，脆化等缺陷 氢的来源：焊材中的水分，空气中的水蒸气，工件上的油污等 1、氢与金属的作用特点 气体 · 溶解反应类型 形成化合物倾向 氢 Fe、Ni、Al、Cu、Mg、Cr、Co 等金属及合金 吸热反应 不能形成稳定氢化物 第二类 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Th 等金属及合金 放热反应 能形成稳定氢化物 第一类 2、氢的溶解途径 1）通过气相溶入金属中 服从亨利定律: 2） 通过渣层溶入金属，其过程为： 第一步 以OH-形式溶于熔渣 H2O气+(O2-)=2(OH-) 第二步 以H形式从熔渣中向金属中过渡 (Fe2+)+ 2(OH-)=[Fe]+2[O]+2[H] ( )—表示在熔渣中 [ ]—表示在金属中 没有括号—表示在气相中 二、 焊缝中的氢及其扩散 金属凝固时，来不及逸出的氢主要以H、H+、H-的形式存在于焊缝中 1、扩散氢 由于氢原子和离子的半径小，可以在金属晶格中自由扩散，故称为扩散氢。 在室温下仍有较大的扩散能力，如在20℃时，[H]的扩散速度比[N]、[C]高1012倍！ 占氢总量的80%以上。 2、残余氢 扩散聚集到陷阱（如晶格缺陷、显微裂纹、非金属夹杂物周围的空隙）中的氢，结合为氢分子，其半径大，不能自由扩散，故称为残余氢。 总含氢量=扩散氢＋残余氢 三、氢对焊接质量的影响 1、 氢脆 氢在室温附近使钢的塑性严重下降的现象 原因：拉伸→位错运动和堆积→形成显微空腔→扩散氢在空腔内结合成氢分子→阻碍位错的运动并产生很高的压力 →变脆 2、 白点 碳钢及低合金钢焊缝，如含氢量高，常常在拉伸和弯曲断面上出现银白色圆形局部脆断点称为白点。直径约为0.5－3mm，周围为塑性断口，白点中心有小夹杂物或气孔，好像鱼眼一样，故又称“鱼眼”。超声波和X射线探测表明，白点在塑性变形阶段产生 3、 氢气孔 2[H]＝H2 4、 冷裂纹 四、控制氢的措施 1、限制氢的来源 1）严格限制焊接材料的含氢量 制造低氢焊条、焊剂时尽量选用含氢量少和不含氢的材料，制造时适当提高烘焙温度 焊接保护气（如Ar和CO2等）也常含有水分，露点越低，保护气体的含水量越少 2）焊接材料使用前应烘干、不用时应妥善放置 低氢型焊条：350℃~450℃ 含有机物的型焊条：150℃~200℃ 保温筒温度：100℃ 必要时，对保护气体进行去水、干燥 3）清除焊件和焊丝表面的杂质 焊件坡口和焊丝表面上的铁锈、油污 2、冶金处理 降低H的分压，减少H在液态金属中的溶解度 在碱性焊条药皮 中， CaF2首先与药皮中的水玻璃发生反应：