焊接物理冶金：焊接冶金.pdf

第二篇! 焊接物理冶金 第六章! 焊接冶金 焊接冶金过程是指熔焊时焊接区的母材和填充材料从固体熔化成液体（熔池）后，又 从液体凝固成固体（焊缝）所发生的冶金反应过程。大致上可划分成：液相冶金、凝固冶 金和固相冶金三个阶段。每一阶段发生的物理化学反应，都对焊接质量发生着重要的 影响。 第一节! 液相冶金 熔焊时，熔滴和熔池的表面充满大量气体，有时还覆盖着熔渣。这些气体和熔渣在 焊接高温条件下与液体金属发生着一系列复杂的物理化学反应，如元素的氧化与还原， 气体的溶解与析出，有害杂质的去除等。这种在高温下焊接区内液体金属与各种物质之 间互相作用的过程称焊接液相冶金过程，又称焊接化学冶金过程。 液相冶金过程对焊缝金属的成分、性能、焊接质量以及焊接工艺性能都有很大影响。 研究与掌握在各种工艺条件下，这种冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变 化规律，对于合理选择焊接材料、正确控制和调整焊缝金属的成分与性能具有重要意义。 一、液相冶金过程特点 熔焊的过程是金属在焊接条件下的再熔煤炼过程，与普通钢铁冶炼的过程没有本质 区别。但是，在冶炼条件等方面却有很大不同。焊接液相冶金的最主要特点是： ）焊接时，不同的焊接方法对焊接区金属采用着不同的方式进行保护。如气体保 护，熔渣保护、气# 渣联合保护、真空保护等。 $ ）焊接的冶金反应是在上述这些保护条件下分区域（或分阶段）连续地进行的。例 如，焊条电弧焊时有药皮反应区，熔滴反应区和熔池反应区等。 % ）反应区温度高，但不均匀；熔化金属与气相、熔渣接触面积大，反应时间短，见表$ # # 。因而冶金反应速度快而强烈，同时增加了合金元素的烧损与蒸发。 ’ 第二篇! 焊接物理冶金 表 # $ # %! 钢焊接时液相冶金反应的物理条件 比表面积 （’ () ） 温度 * 相间接触时间 + 电 熔滴 （% , %- ）. %- # / %0-- , 1-- -2 -% , %2 - 弧 焊 熔池 （-2 3 , %2 % ）. %- # / %44- 5 %- $ , 1- 炼! 钢 （% , %- ）. %- # $ %$-- , %4-- （%2 0 , 6 ）. %-/ ! ! 1 ）熔池尺寸小（焊条电弧焊时熔池质量一般不到3) ，埋弧焊也不超过%--)），在各种 力的作用下发生强烈运动。熔池运动状态受到焊接方法、工艺参数、焊接材料成分、电极 直径及其倾斜角度、馈电位置的影响。 3 ）焊接区的不等温条件，使焊接化学冶金系统多数没达到平衡，但接近平衡。气相 中的反应几乎达到平衡。 $ ）化学冶金反应受到焊接工艺条件的影响。当焊接方法或焊接工艺参数改变时，必 然引起冶金反应的条件（如反应物的数量、浓度、温度、反应时间等）变化。 二、焊接时对金属的保护 %2 保护的必要性 在空气中无保护的情况下用光焊丝对低碳钢进行电弧焊接，结果焊缝金属中氮含量 比焊丝高- , 13 倍，氧含量高4 , /3 倍。同时，锰、碳等有益合金元素因烧损和蒸发而大 量减少。焊缝金属的强度虽变化不大，但其塑性和韧性却急剧下降，见表 # $ # 。这样 的劣质焊缝，在工程上是不能接受的。 为了避免焊接过程中焊缝金属被空气污染及有益合金元素被烧损，焊接冶金的首要 任务就是对焊接区金属加强保护。 表 # $ # ! 无保护焊接低碳钢时焊缝与母材性能比较 性! 能! 指! 标 # # !7 8 ·’’