焊接冶金與焊接性

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1、焊接冶金與焊接性緒論1，焊接的本質(zhì)和途徑：焊接：通過(guò)加熱，加壓或兩者共同作用，使所焊材料達(dá)到原子間結(jié)合，實(shí)現(xiàn)永久性連接的工藝。焊接途徑：1加熱2加壓焊接本質(zhì)：原子間結(jié)合焊接的結(jié)果：永久性連接2，焊接接頭的組成：是指被焊材料經(jīng)焊接后，發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域，焊縫；融合區(qū)；熱影響區(qū)。1）焊縫：是由被焊材料和添加材料經(jīng)融化凝固后形成。2）熱影響區(qū)：是指受焊接熱循環(huán)的作用，使母材發(fā)生微觀組織和性能變化的區(qū)域。3）融合區(qū)：是部分熔化的母材和部分未熔化的母材所組成的區(qū)域。3焊接熱循環(huán)：1）概念：在焊接過(guò)程中，某點(diǎn)工件上的溫度隨時(shí)間由低到高達(dá)到

2、極值后，又由高到低的變化過(guò)程。2）主要參數(shù)：加熱速度Vh，描述工件溫度上升快慢。峰值溫度Tm，是熱循環(huán)曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)的最高溫度。高溫停留時(shí)間Th，在某一較高溫度以上的停留時(shí)間。冷卻速度或冷卻時(shí)間Vc，T8、53）熱循環(huán)的特點(diǎn)：1，加熱速度非?？欤?，峰值溫度高；3，高溫停留時(shí)間短；4，冷卻速度快；5，加熱具有局部性和移動(dòng)性。第一章焊接化學(xué)冶金1，焊接化學(xué)冶金的反應(yīng)區(qū)1）藥皮反應(yīng)區(qū)：指開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)的溫度到藥皮溶解（100——1200），主要反應(yīng)有水分的蒸發(fā)，某些物質(zhì)的分解及鐵合金氧化。2）溶滴反應(yīng)區(qū)：溶滴形成，長(zhǎng)大，過(guò)度到熔池的過(guò)程。主要

3、反應(yīng)有氣體的溶解和分解，金屬的蒸發(fā)，金屬和合金的氧化還原，以及焊縫金屬的合金化。溶滴反應(yīng)區(qū)特點(diǎn)：1，反應(yīng)溫度高；2，反應(yīng)時(shí)間短；3，相接觸面積大；4，溶滴金屬與熔渣發(fā)生強(qiáng)烈的混合。3）熔池反應(yīng)區(qū)：特點(diǎn)：1，反應(yīng)溫度略低；2，反應(yīng)時(shí)間增長(zhǎng)；3，反應(yīng)具有不同步性；4，熔池反應(yīng)具有攪動(dòng)作用。2焊接熔渣及其性質(zhì)1）熔渣的作用：1，機(jī)械保護(hù)作用；2，冶金處理作用；3，改善焊接工藝性能。2）熔渣的種類(lèi)和成分：1鹽型熔渣：由金屬的鹵化物和不含氧的化合物組成。2鹽——氧化物型熔渣：由金屬的氟化物和氧化物組成。3氧化物型熔渣：由各種金屬氧化物組成3焊

4、接熔渣對(duì)金屬的氧化1）置換氧化：是指被焊金屬與其他金屬或非金屬氧化物發(fā)生的置換反應(yīng)而導(dǎo)致的氧化。2）擴(kuò)散氧化：是指熔渣中的氧化物通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入被焊金屬而使焊縫增氧。（滿(mǎn)足分配定律）4焊縫金屬的脫氧1）先期脫氧：指焊條藥皮中的脫氧劑與分解出的氧化性氣體發(fā)生的反應(yīng).2）沉淀脫氧（影響最大，最主要）：是利用溶解在液態(tài)金屬中的脫氧劑，將被焊金屬及其合金從其氧化物中還原出來(lái)，并使脫氧產(chǎn)物浮到熔渣中去。1錳脫氧：在酸性渣中，酸性氧化物sio2，tio2較多，易與堿性氧化物復(fù)合，形成復(fù)合氧化物。故在酸性渣中，利用錳脫氧效果好。2硅脫氧：在堿性渣中，

5、硅脫氧效果好。單獨(dú)用硅脫氧：sio2的熔點(diǎn)高，粘度大，難以聚合為大尺度質(zhì)點(diǎn)，故不利上浮。3硅錳聯(lián)合脫氧：1）擴(kuò)散脫氧：服從分配定律。5氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響：1，促進(jìn)焊縫氣孔的形成：與氮在固液相溶解度差非常大有關(guān)。2，改變焊縫的力學(xué)性能：提高強(qiáng)度，降低塑性韌性。3，引起焊縫的時(shí)效脆化：與焊縫中飽和的氮處于不穩(wěn)定狀態(tài)有關(guān)。氮的控制：1）加強(qiáng)焊接區(qū)的保護(hù)，防止空氣的侵入。2）采用合理的焊接工藝：短弧焊，增大焊接電流，直反接。3）冶金脫氧。6氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響：1，暫態(tài)：白點(diǎn)，氫脆2，永久現(xiàn)象：氣孔，裂紋7氧對(duì)焊接質(zhì)量的影響：1，降低焊縫的力

6、學(xué)性能；2,形成co氣孔；3，焊接飛濺大。第一章焊接接頭的組織和性能1聯(lián)生結(jié)晶和競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)1聯(lián)生結(jié)晶：熔池邊界開(kāi)始，以未融化的母材晶粒為形核核心，向焊縫中心生長(zhǎng)，形成于母材晶粒相同取向的柱狀晶，成為聯(lián)生結(jié)晶。2競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)（擇優(yōu)生長(zhǎng)）:當(dāng)晶體晶粒取向與最大溫度梯度一致時(shí)。2焊縫的相變組織（低合金鋼）：1）鐵素體組織：1先共析鐵素體；2側(cè)板條鐵素體；3針狀鐵素體；4細(xì)晶鐵素體2）珠光體p3）貝氏體：1上貝氏體；2下貝氏體；3粒狀貝氏體和條狀貝氏體4）馬氏體：1條狀馬氏體；2片狀馬氏體3焊縫組織和性能的控制1，錳和硅的作用（脫氧元素，強(qiáng)化元素

7、）對(duì)于錳硅系的焊縫，當(dāng)錳硅含量較低時(shí)形成的是先共析鐵素體，強(qiáng)度低韌性差。當(dāng)錳硅含量較高時(shí)形成的是側(cè)板條鐵素體，韌性差。當(dāng)錳硅含量適中時(shí)形成的是針狀鐵素體，良好的強(qiáng)韌性。2，鈦和硼的作用（細(xì)晶元素）細(xì)化機(jī)理：1，Ti與O，N形成TiO，TiN質(zhì)點(diǎn)，可作為AF非均質(zhì)形核的核心，促進(jìn)AF的形成。2，這種顆粒（高熔點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)）在結(jié)晶過(guò)程中，釘扎晶粒邊界阻止奧氏體晶體的長(zhǎng)大。3，Ti保護(hù)B不被氧化和N化，使N偏聚于晶界，降低晶界能阻礙GBF和FSP的形成。4焊接熱影響區(qū)的組織分布（不易淬火鋼熱影響區(qū)的組織分布和性能）1，過(guò)熱區(qū)鄰近融合區(qū)，由于加熱

8、溫度高，金屬?lài)?yán)重過(guò)熱，一些難溶的碳化物和氮化物溶入奧氏體中，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重長(zhǎng)大冷卻后主要得到粗大的鐵素體和珠光體，甚至在熱輸入大或高溫停留時(shí)間長(zhǎng)時(shí)出現(xiàn)魏氏組織。2，完全重結(jié)晶區(qū)鐵素體全部轉(zhuǎn)化為奧氏體，發(fā)生重結(jié)晶，冷卻后得到細(xì)小的