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《焊接冶金與焊接性 作者 劉會(huì)杰 第4章 焊接缺陷及其控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、20921-4A第4章 焊接缺陷及其控制4.1 焊縫中的偏析和夾雜4.2 焊縫中的氣孔4.3 焊接裂紋20921-4A4.1 焊縫中的偏析和夾雜焊縫結(jié)晶過(guò)程是一個(gè)不平衡的過(guò)程，快速冷卻造成了各合金元素的分布是不均勻的。焊縫及熔合區(qū)中出現(xiàn)的這種合金元素分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析，它是焊接熱裂紋形成的重要原因之一。在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)：http://www.shangfuwang.com教材其余課件及動(dòng)畫(huà)素材請(qǐng)查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187或者直接輸入下面地址：http://shop106150152.taobao.com20921-4A4.1.1
2、偏析的形成及控制1.偏析的種類及形成原因(1)顯微偏析 根據(jù)金屬學(xué)平衡結(jié)晶過(guò)程的理論可以知道，合金在結(jié)晶過(guò)程中，液、固兩相的合金成分是在不斷變化的。圖4-1 馬氏體不銹鋼焊縫中的顯微偏析a)焊縫晶粒的形態(tài) b)合金元素的分布20921-4A4.1.1 偏析的形成及控制(2)區(qū)域偏析 在焊縫結(jié)晶時(shí)，柱狀晶的生長(zhǎng)方向是從熔合線指向焊縫中心的，由于柱狀晶體不斷長(zhǎng)大和推移，會(huì)把低熔點(diǎn)溶質(zhì)“趕”向熔池的中心，致使最后結(jié)晶的部位低熔點(diǎn)溶質(zhì)的濃度最高。(3)層狀偏析 有時(shí)焊縫斷面經(jīng)浸蝕后，可以明顯地看出有層狀分布的輪廓。2.偏析的控制措施(1)細(xì)化焊縫晶?！〖?xì)晶粒
3、的焊縫金屬，由于晶界的增多，偏析分散，偏析的程度將會(huì)減弱。20921-4A4.1.1 偏析的形成及控制(2)適當(dāng)降低焊接速度 高速焊接時(shí)，熔池呈淚滴形，柱狀晶近乎垂直地向焊縫軸線方向生長(zhǎng)，在會(huì)合面處形成顯著的區(qū)域偏析。20921-4A4.1.2 夾雜的形成及控制1.夾雜的形成(1)夾渣 由于焊接操作不良而在熔化金屬內(nèi)混入熔渣，使其殘留下來(lái)，或者在多層焊時(shí)前一層焊道的焊渣清理不干凈而殘留到下層焊縫中，這種在焊縫中的渣的殘留物稱為夾渣。(2)反應(yīng)生成新相 空氣、弧柱氣氛中的氧化性氣體以及熔池中的硫可以和熔化金屬中的鐵、錳、硅、鋁等反應(yīng)生成微小的氧化物、氮
4、化物和硫化物顆粒，它們一般彌散分布在焊縫金屬內(nèi)。1)氧化物。20921-4A4.1.2 夾雜的形成及控制2)氮化物。3)硫化物。(3)異種金屬進(jìn)入焊縫 TIG焊時(shí)，如果鎢極浸入熔融金屬或焊接電流過(guò)大致使鎢極熔化進(jìn)入焊縫金屬時(shí)就會(huì)產(chǎn)生夾鎢。2.夾雜的危害1)對(duì)接頭的力學(xué)性能來(lái)說(shuō)，如果從斷裂力學(xué)的角度考慮，可以將夾雜物作為一個(gè)裂紋源處理，確定出特定焊縫的臨界缺陷尺寸。20921-4A4.1.2 夾雜的形成及控制2)以硅酸鹽形式存在的氧化物數(shù)量的增加，將使焊縫總的含氧量增加，焊縫強(qiáng)度、塑性、韌性明顯下降，尤其是低溫沖擊韌度急劇下降。3)當(dāng)焊縫中存在氮化物時(shí)
5、，由于Fe4N是一種脆硬的化合物，會(huì)使焊縫的硬度增高，塑性、韌性急劇下降。4)焊縫中的硫化物主要有兩種，即MnS和FeS。5)較大尺寸的金屬夾雜物對(duì)接頭的性能也是有害的。3.夾雜的防止措施1)合理選用焊接材料，充分脫氧、脫硫。2)選用合適的焊接參數(shù)，以利于熔渣的浮出。20921-4A4.1.2 夾雜的形成及控制3)多層焊時(shí)，注意清除前一層焊縫的焊渣。4)焊條要適當(dāng)擺動(dòng)，以利于熔渣的浮出。5)注意保護(hù)熔池，防止空氣侵入。20921-4A4.2 焊縫中的氣孔出現(xiàn)在焊縫中的氣孔是一種典型的焊接缺陷。碳鋼、合金鋼和有色金屬焊接時(shí)都存在出現(xiàn)氣孔的可能。氣孔的存
6、在，不僅減小了焊縫的有效承載面積，而且會(huì)形成應(yīng)力集中，使得焊縫的強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度下降，有時(shí)氣孔還會(huì)成為裂紋源。因此，氣孔的防止是焊接中一個(gè)十分重要的問(wèn)題。20921-4A4.2.1 氣孔的分類及形成機(jī)理1.析出型氣孔2.反應(yīng)型氣孔20921-4A4.2.2 氣孔形成的影響因素1.氣體的來(lái)源(1)焊接區(qū)周圍的空氣侵入熔池 如果焊接區(qū)沒(méi)有受到很好的保護(hù)，周圍的空氣就會(huì)侵入熔池。(2)焊接材料吸潮 空氣中的水分非常容易吸附在焊接材料上，特別是焊條和焊劑。(3)工件及焊絲表面物質(zhì)的作用 工件及焊絲表面的氧化膜、鐵銹及油污等，均可在焊接過(guò)程中向熔池提供氫和
7、氧，是焊縫產(chǎn)生氣孔的重要原因。2.母材對(duì)氣孔的敏感性20921-4A4.2.2 氣孔形成的影響因素(1)氣泡的生核 氣泡的生核需要兩個(gè)方面的條件：首先液態(tài)金屬中要有過(guò)飽和氣體，其次要能滿足氣泡生核的能量條件。(2)氣泡的長(zhǎng)大 氣泡生核后，要想長(zhǎng)大，必須克服外界壓力。(3)氣泡的上浮 生核、長(zhǎng)大后的氣泡是否會(huì)在焊縫中形成氣孔，決定于氣泡上浮逸出速度和熔池金屬結(jié)晶速度的對(duì)比關(guān)系。3.焊接材料對(duì)氣孔的影響20921-4A4.2.2 氣孔形成的影響因素(1)熔渣氧化性的影響 熔渣氧化性的大小對(duì)焊縫的氣孔敏感性具有很大的影響。(2)焊條藥皮和焊劑的影響 一般堿
8、性焊條藥皮中均含有一定量的氟石(CaF2)，焊接時(shí)它直接與氫發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的HF，這是一種穩(wěn)定的氣體化合
