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熔焊原理：焊接冶金缺陷

优质的焊接接头应具备两个条件：一是使用性能不低于母材；二是没有技

术条件中规定不允许存在的缺陷。

焊接过程中，在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连接不良的现象，

叫做焊接缺陷。焊接缺陷的种类很多，有些是因施焊中操作不当或焊接参数不正

确所造成，如咬边、烧穿、焊缝尺寸缺乏、未焊透等；有些是由于化学冶金、凝

固或固态相变过程的产物而造成的，如气孔、夹杂和裂纹等。这些缺陷与母材、

焊接材料的化学成分有密切关系，因此称之为焊接冶金缺陷。

●焊缝中的气孔

焊接时熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴，叫做气

孔。

一、气孔的分布特征与产生原因

气孔的分布特征往往与生成的原因和条件密切相关。从所在的位置看，有

的在外表，有的在焊缝内部或根部，也有的贯穿整个焊缝，从分布状态

看，有单个气孔，有密集的多个气孔，还有沿焊缝纵向呈链状分布的气

孔。

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2．形成气孔的气体

构成气孔的气体，一是来自于周围介质，二是化学冶金反响的产物。按

不同的来源，气体可以分为下述两种类型：

1)高温时能大量溶于液体金属，而在凝固过程中溶解度突然下降的气体。如

H2,N2。

2)在熔池进行化学冶金反响中形成而又不溶解于液体金属中的气体。

3．氢气孔产生的原因及其特征

氢是复原性气体且扩散能力很强，在低碳钢焊缝中，气孔大都分布于焊

缝外表，断面为螺钉状，内壁光滑，上大下小呈喇叭口形。在焊条药皮组成

物中含有结晶水，或焊接密度较小的轻金属时，氢气孔也会残留在焊缝内部。

氢气孔是凝固过程中首先在枝晶间谷底部形成气泡。气泡形成后，一方面

氢本身的扩散能力促使其浮出，另一方面又受到晶粒的阻碍与液态金属粘度

的阻力，二者综合作用的结果，气孔就形成了上大下小的喇叭口形，并往往

呈现于焊缝外表。

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4．一氧化碳气孔产生的原因及特征

CO主要是FeO、02或其它氧化物与C作用的

产物。即

[C]十[O]＝CO

[FeO]十[C]＝CO十[Fe]

[MnO]十[C]＝CO十[Mn]

[SiOz]十2[C]＝2CO十[SiO]

生成气孔的CO是在冶金反响后期形成的。熔池开始凝固后，液体金属中

的碳和FeO的浓度随固相增多而加大，造成二者在液体金属某一局部富集，

浓度增加促进了式(4—2)的反应进行，而生成一定数量的CO。这时形成的

CO由于温度下降、液体金属粘度增加及冷却快等原因，难于从熔池中逸出，

而被围困于树枝晶粒问。此外，式(4—2)的反响是吸热过程，促使冷速加大，

对气体析出更为不利。

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CO气泡浮出的速度比氢气泡浮出速度低，因而CO气孔多在焊缝内部，

沿结晶方向分布，呈条虫状，内壁有氧化颜色。

二、气孔形成的过程与影响因素

1．气孔形成的过程

虽然不同的气体所形成的气孔不仅在外观与分布上各有特点，而且产生的

冶金与工艺因素也不尽相同。但任何气体在熔池中形成气泡都是在液相中形

成气相的过程，即服从于新相形成的一般规律，也由形核与长大两个根本过

程所组成。

气泡长大需要两个条件：一是气泡的内压足以克服其所受的外压；二是长大

要有足够的速度，以保证在熔池凝固前到达一定的宏观尺寸。

气泡上浮由两个过程组成，首先气泡必须脱离所依附的现成外表，其难易程

度与气泡和外表的接触情况有关。

气泡上浮速度与以下因素有关：

(1)气泡半径：r增加，气泡迅速提高。

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(2)熔