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1、上節(jié)內(nèi)容回顧焊接熱傳導(dǎo)的基本方式焊接熱循環(huán)主要參數(shù)及特點(diǎn)作用在熔滴上的力熔滴過(guò)渡形式熔渣的作用熔渣堿度2.焊接冶金基礎(chǔ)II蘆鳳桂內(nèi)容簡(jiǎn)介2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用焊接區(qū)氣體:氫、氮、氧及其化合物對(duì)焊縫金屬的作用雜質(zhì)元素:硫、磷等對(duì)焊縫金屬的作用2.4焊縫金屬的合金化2.5焊接接頭的組織與性能2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用焊接區(qū)氣體:氫、氮、氧及其化合物對(duì)焊縫金屬的作用雜質(zhì)元素:硫、磷等對(duì)焊縫金屬的作用2.3.1氫對(duì)焊縫金屬的作用氫的來(lái)源:主要來(lái)自焊條藥皮或焊劑中的有機(jī)物、結(jié)晶水或吸附水、焊接和焊絲表面上的污染物、空氣中的水
2、分。氫與焊縫金屬的作用氫在金屬中的溶解:能形成穩(wěn)定化合物的金屬(Zr、Ti、V、Ta、Nb):溶解氫的反應(yīng)是放熱反應(yīng),吸氫量隨溫度的升高而降低;不形成穩(wěn)定化合物的金屬(Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo):溶解氫的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),焊縫金屬溫度越高,吸氫量越大;2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用氫的溶解途徑:氣體保護(hù)焊時(shí)通過(guò)氣相與液態(tài)金屬的界面以原子或質(zhì)子的形式溶入金屬;電渣焊時(shí)氫通過(guò)熔渣層溶入金屬;手工焊和埋弧焊兼而有之。氫的溶解度:隨著溫度的升高氫在不形成穩(wěn)定化合物的金屬中溶解度增大;氫在fcc的奧氏體中的溶解度大于bcc的鐵素
3、體;2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用氫在焊縫金屬中的擴(kuò)散在鋼焊縫中,氫以H、H+、H-形式存在,與焊縫金屬形成間隙固溶體。擴(kuò)散氫:氫的原子和離子半徑很小,在焊縫金屬的晶格中自由擴(kuò)散的氫;殘余氫:擴(kuò)散聚集到金屬的晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中,結(jié)合為氫分子,氫的半徑增大,不能自由擴(kuò)散。氫的擴(kuò)散和分布是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題:氫濃度引起的擴(kuò)散;溫度分布不均勻各部位氫濃度與飽和濃度差不同引起的擴(kuò)散;點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)不同引起的相變誘導(dǎo)擴(kuò)散。2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響①氫氣孔:熔池吸收大量的氫,結(jié)晶時(shí)溶解度突然下降
4、,使氫出于過(guò)飽和狀態(tài),促使2[H]=H2不溶于金屬,形成氣泡。②白點(diǎn):焊縫金屬斷面出現(xiàn)銀白色圓形脆斷點(diǎn),白點(diǎn)中心有夾雜或氣孔,白點(diǎn)使焊縫金屬的塑性大大下降。③氫脆:氫在室溫附近使鋼的塑性嚴(yán)重下降的現(xiàn)象,氫脆是溶解在金屬晶格中的氫引起的,拉伸過(guò)程中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)造成空腔氫在此聚集為氫分子,造成高壓力阻礙塑性變形,氫含量越高,脆化傾向越大。④冷裂紋:擴(kuò)散氫是導(dǎo)致焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋的重要因素。2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用控制氫的措施①主要控制氫的來(lái)源限制焊接材料中的含氫量,清除氣體介質(zhì)中的水分,清除焊件及焊絲表面上的油污、雜質(zhì)。②冶金處
5、理通過(guò)焊接材料的冶金作用,使氣相中的氫轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的氫化物、降低氫的分壓,減少氫在焊縫金屬中的溶解;增加氣相中的氧化性,降低氫的分壓。2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用③控制焊接工藝參數(shù)焊條電弧焊時(shí),焊接電流增加使熔滴變細(xì),增大了氫向熔滴金屬溶解的可能性,由于電流增大,電弧和熔滴溫度升高,引起氫和水蒸氣分解度增大使熔滴吸氫量增加。氣體保護(hù)焊時(shí),當(dāng)電流超過(guò)臨界值,熔滴轉(zhuǎn)變?yōu)樯淞鬟^(guò)渡,這時(shí)熔滴溫度接近金屬沸點(diǎn)、金屬蒸汽急劇增大而氫分壓顯著降低,熔滴過(guò)渡頻率高,速度快與空氣接觸時(shí)間短,可減少熔滴的含氫量。直流正接,H+向熔滴溶解,焊縫中的
6、氫含量高。④焊后脫氫處理:焊后加熱到一定溫度,使得焊接接頭中的氫通過(guò)擴(kuò)散方法從金屬中溢出,從而降低焊接接頭中的含氫量。2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用2.3.2氮對(duì)焊縫金屬的作用氮的來(lái)源及與焊縫金屬的作用:氮的主要來(lái)源是空氣,焊接區(qū)一旦受到空氣侵入,便會(huì)發(fā)生氮與金屬作用。有些金屬如Cu、Ni、Ag等與氮不發(fā)生作用,即使在高溫熔化狀態(tài)也不溶解氮或生成氮化物。因此焊接這類金屬時(shí),可用氮作為保護(hù)氣體。Fe、Ti、Mn、Cr等金屬既能溶解氮,又能形成穩(wěn)定的氮化物。因此焊接這類金屬及其合金時(shí)必須防止焊縫金屬的氮化。氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響①氮?dú)?/p>
7、孔:由于液態(tài)金屬在高溫時(shí)可溶解大量的氮,而凝固結(jié)晶時(shí)氮的溶解度突然下降,致使過(guò)飽和的氮以氣泡形式從熔池中逸出。如果焊縫金屬結(jié)晶速度大于氮逸出的速度時(shí)就形成氣孔。②降低焊縫韌性、塑性、提高強(qiáng)度:形成間隙固溶體,晶格畸變使得強(qiáng)度提高,塑性、韌性降低;形成氮化物,硬脆的氮化物顯著降低塑性、韌性;③時(shí)效脆化:在焊接快速加熱、冷卻過(guò)程中,金屬中溶解了過(guò)飽和的固溶體,隨著時(shí)間推遲,過(guò)飽和氮以針狀的Fe4N析出,導(dǎo)致焊縫金屬塑性、韌性持續(xù)下降(時(shí)效脆化)。2.3有害元素對(duì)焊縫金屬的作用控制氮的措施①加強(qiáng)對(duì)焊接區(qū)的保護(hù):由于氮來(lái)源于空氣,所以
8、控制氮的主要措施是加強(qiáng)對(duì)焊接區(qū)的保護(hù),防止空氣與液態(tài)金屬發(fā)生作用。對(duì)焊接區(qū)通常的保護(hù)措施有:氣體保護(hù)、熔渣保護(hù)、氣渣聯(lián)合保護(hù)、真空保護(hù)等。②選擇合理的焊接規(guī)范:采用直流反接,減少氮離子向熔滴溶解;短?。贿m當(dāng)增加電流,加快熔滴過(guò)渡頻率減少焊縫金屬中氮含量;③控制材料成分加入Ti