第1章焊接化学冶金过程.ppt

* 5、药皮的质量系数Kb 在焊条药皮中合金剂含量相同情况下，Kb增加，过渡系数减小。 一般认为随着药皮厚度增加，合金剂进入金属所经路程增大，从而使氧化和残留损失加大。 * 6、焊接方法 不同焊接方法因对焊接区保护的方式以及所用保护介质各不相同，即使用含有同样合金元素的填充金属，其过渡系数也各不相同，见下表。 * 表 合金元素的过渡系数η * 渣中加入CaF2能降低渣的粘度，有利于S2－扩散，同时形成易挥发物SF6，也有利于脱硫。 增加熔渣的碱度可提高脱硫能力，目前常用焊条药皮和焊剂的碱度都不高（一般B＜2），其脱硫能力有限，焊接普通钢能满足要求，用于焊接w(S)＜0.014％的精炼钢，则需提高药皮或焊剂的碱性。 * * 近年来精炼钢的产量不断增加，迫切需要研制焊接这类钢的焊接材料。 CaCO3-MgO-CaF2是高碱度粘结焊剂(用Ti作脱氧剂)，有较好的脱硫效果，焊缝含硫量小于0.010％。 用强碱性无氧药皮或焊剂，可得到含硫量更低的焊缝金属(S＜0.006％)。 研究表明：稀土元素不仅可以脱硫和改变硫化物夹杂的尺寸、形态和分布，而且可以提高焊缝的韧性。 * 二、焊缝中P的危害及控制 1、P的危害 P在液态铁中溶解度很大，并以Fe2P和Fe3P的形式存在，但P在固态铁中的溶解度只有千分之几。 P与Fe和Ni可形成低熔点共晶，如Fe3P＋Fe（熔点1050℃），Ni3P＋Fe（熔点880℃）。 * * 当熔池快速凝固时，P易发生偏析。磷化铁常分布于晶界，减弱了晶粒间的结合力，而且本身既硬又脆。增加了焊缝金属的冷脆性，即冲击韧度降低，脆性转变温度升高。 焊接奥氏体钢或低合金钢焊缝含碳量高时，P也促使形成结晶裂纹。 * * 2、磷的控制 也和控制硫一样，首先限制磷的来源，然后再用冶金方法去磷。 母材和焊丝(芯)经过冶炼一般磷含量都较低，都符合标准，所以关键在于限制制造焊条药皮、药芯或焊剂中所用原材料的含磷量。 锰矿是焊缝增磷的主要来源，通常ω(P)＝0.22％，其存在形式为(MnO)3·P2O5。 * * 磷一旦进入液态金属，应采用冶金脱磷，分两步： 第一步 FeO将磷氧化生成P2O5 ； 第二步 P2O5与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐，其反应如下： 2[Fe3P] ＋5(FeO)＝P2O5＋11[Fe] P2O5 ＋3(CaO)＝[(CaO)3· P2O5] P2O5 ＋4(CaO)＝[(CaO)4· P2O5] * 增加熔渣的碱度可减少焊缝的含磷量，但当碱度B＞2.5时，则影响很小。 在碱性渣中加入CaF2有利于脱磷，因CaF2在渣中形成Ca2+，使渣中P2O5的活度下降。此外，CaF2降低渣的粘度，有利于物质扩散。 * * 熔渣碱度受焊接工艺性能制约，不能过分增大，同时碱性渣不允许含有较多的FeO，否则使焊缝增氧，不利于脱磷，所以碱性渣脱磷效果并不理想。 酸性渣虽含有较多的FeO，有利于磷的氧化，但因碱度低，其脱磷能力更不如碱性渣。 总之，焊接时脱磷比脱硫更难，要控制焊缝含磷，主要是严格限制焊接材料中的含磷量。 * 一、合金化的目的 合金过渡是把所需的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属(或堆焊金属)中去的过程，又称焊缝金属合金化。 第四节 焊缝金属的合金化 * 1. 过渡目的 ⑴ 补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成焊缝中合金元素的损失； * 1. 过渡目的 ⑴ 补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成焊缝中合金元素的损失； ⑵ 消除焊接缺陷，改善焊缝组织与性能。 * 1. 过渡目的 ⑴ 补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成焊缝中合金元素的损失； ⑵ 消除焊接缺陷，改善焊缝组织与性能。 ⑶ 获得具有特殊性能的堆焊金属。 * 1. 过渡目的 ⑴ 补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成焊缝中合金元素的损失； ⑵ 消除焊接缺陷，改善焊缝组织与性能。 ⑶ 获得具有特殊性能的堆焊金属。 表面耐磨、热硬、耐热和耐蚀等 可用堆焊方法过渡Cr、Mo、W、Mn等合金元素。 * 图 有过渡层的熔覆显微组织 * 二、焊缝金属合金化的方式 1、 通过填充金属过渡：冶炼时加入 特点： 焊缝：成分均匀、稳定，合金损失少； 填充金属：炼制工艺复杂，成本高； 脆硬材料：轧制和拉丝困难，不能采用此方法。 * 二、焊缝金属合金化的方式 1、通过填充金属过渡 2、通过药皮、药芯或焊剂过渡