共需8學(xué)時(shí)ppt課件

1、西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金焊接冶金學(xué)焊接冶金學(xué)-基本原理基本原理主講主講:惠增哲惠增哲 王喜鋒王喜鋒西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院2012年年9月月共需8學(xué)時(shí)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金內(nèi)容：內(nèi)容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3

2、熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)2.1.12.1.1焊條熔化及熔池構(gòu)成焊條熔化及熔池構(gòu)成2.1.22.1.2焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的維護(hù)焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的維護(hù)2.1.3 2.1.3 焊接化學(xué)冶金反響區(qū)及其反響條件焊接化學(xué)冶金反響區(qū)及其反響條件2.1.4 2.1.4 焊接

3、工藝條件與化學(xué)冶金反響的關(guān)系焊接工藝條件與化學(xué)冶金反響的關(guān)系西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金過(guò)程：熔化焊時(shí)，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在焊接化學(xué)冶金過(guò)程：熔化焊時(shí)，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用的過(guò)程。高溫下相互作用的過(guò)程。要點(diǎn)：各種物質(zhì)包括氣體、液態(tài)金屬、固態(tài)金屬、熔渣。要點(diǎn)：各種物質(zhì)包括氣體、液態(tài)金屬、固態(tài)金屬、熔渣。對(duì)焊縫金屬的成分、性能，某些焊接缺陷氣孔、結(jié)晶裂對(duì)焊縫金屬的成分、性能，某些焊接缺陷氣孔、結(jié)晶裂紋等有很大的影響。紋等有很大的影響

4、。本章以本章以 焊條電弧焊焊條電弧焊 焊接低碳鋼焊接低碳鋼/ /低合金鋼低合金鋼 冶金問(wèn)題為研冶金問(wèn)題為研討對(duì)象。討對(duì)象。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金普通化學(xué)冶金和焊接化學(xué)冶金過(guò)程對(duì)比：普通化學(xué)冶金和焊接化學(xué)冶金過(guò)程對(duì)比：普通化學(xué)冶金過(guò)程普通化學(xué)冶金過(guò)程 對(duì)金屬熔煉加工過(guò)程，在特定的熔爐中進(jìn)展。對(duì)金屬熔煉加工過(guò)程，在特定的熔爐中進(jìn)展。焊接化學(xué)冶金過(guò)程焊接化學(xué)冶金過(guò)程 金屬在焊接條件下，再熔煉的過(guò)程，焊接時(shí)焊縫相當(dāng)于熔爐。金屬在焊接條件下，再熔煉的過(guò)程，焊接時(shí)

5、焊縫相當(dāng)于熔爐。二者共同點(diǎn)：金屬冶煉加工。二者共同點(diǎn)：金屬冶煉加工。不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：1 1原資料不同原資料不同 普冶資料：礦石、焦炭、廢鋼鐵，母合金普冶資料：礦石、焦炭、廢鋼鐵，母合金 焊接資料：焊條、焊絲、焊劑焊接資料：焊條、焊絲、焊劑2 2目的不同目的不同 普冶：提煉金屬；調(diào)整形狀普冶：提煉金屬；調(diào)整形狀 焊冶：對(duì)金屬再熔煉，以滿足構(gòu)件性能焊冶：對(duì)金屬再熔煉，以滿足構(gòu)件性能焊接原理就是用根本實(shí)焊接原理就是用根本實(shí)際際 分析在焊接條件下分析在焊接條件下的特點(diǎn)，不同之處。的特點(diǎn)，不同之處。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical E

6、ngineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.12.1.1焊條熔化及熔池構(gòu)成焊條熔化及熔池構(gòu)成1 1、焊條的加熱及熔化、焊條的加熱及熔化1 1焊條的加熱焊條的加熱電阻熱：焊接電流經(jīng)過(guò)焊芯時(shí)產(chǎn)生的電阻熱。電阻熱：焊接電流經(jīng)過(guò)焊芯時(shí)產(chǎn)生的電阻熱。600600650oC)650oC)電弧熱：焊接電弧傳給焊條端部的熱量。部分電弧熱：焊接電弧傳給焊條端部的熱量。部分化學(xué)反響熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反響時(shí)產(chǎn)生化學(xué)反響熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反響時(shí)產(chǎn)生的熱量極少的熱量極少 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程的特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程的特點(diǎn)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of

7、 Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 焊條金屬的熔化速度 焊條金屬的平均熔化速度： 單位時(shí)間內(nèi)熔化的焊芯質(zhì)量或長(zhǎng)度稱為,與焊接電流成正比 MPGgItgM焊條金屬平均熔化速度g/h)G 熔化的焊芯質(zhì)量g t 電弧熄滅的時(shí)間h I 焊接電流A) P焊條的熔化系數(shù)g/(Ah)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 焊條金屬平均熔敷速度：焊條金屬平均熔敷速度： 單位時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入焊縫金屬的那一部分金屬

8、的質(zhì)量稱單位時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入焊縫金屬的那一部分金屬的質(zhì)量稱DDHGgItgD焊條金屬的平均熔敷速度g/h)GD熔敷到焊縫金屬中的金屬質(zhì)量gH焊條的平均熔敷系數(shù)g/(Ah)損失系數(shù)：損失系數(shù)： 損失的金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比，稱為損失的金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比，稱為 =(G-GD)/G=(gM-gD)/gM=1-H/P =(G-GD)/G=(gM-gD)/gM=1-H/P H=(1-) P H=(1-) P西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金熔滴：在電弧熱的作用

9、下，焊條端部熔化構(gòu)成的滴狀液態(tài)金屬。熔滴：在電弧熱的作用下，焊條端部熔化構(gòu)成的滴狀液態(tài)金屬。熔滴過(guò)渡：熔滴過(guò)渡：3 焊條金屬熔滴及過(guò)渡特性 a熔滴的過(guò)渡方式西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金圖焊條端部熔滴質(zhì)量隨時(shí)間的變化圖焊條端部熔滴質(zhì)量隨時(shí)間的變化 (低氫堿性焊條，反接低氫堿性焊條，反接)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金b) 熔滴

10、的比外表積和熔滴的比外表積和 與周?chē)橘|(zhì)相互作用時(shí)間與周?chē)橘|(zhì)相互作用時(shí)間熔滴的比外表積熔滴的比外表積S S： 熔滴的外表積與其質(zhì)量之比，稱為。熔滴的外表積與其質(zhì)量之比，稱為。 熔滴越細(xì)，比外表積越大熔滴越細(xì)，比外表積越大 I,R,S，利于冶金反響進(jìn)展。，利于冶金反響進(jìn)展。 熔滴熔滴 103104cm2/kg 熔池熔池 (0.313)10cm2/kg 熔滴與周?chē)橘|(zhì)的平均相互作用時(shí)間：熔滴與周?chē)橘|(zhì)的平均相互作用時(shí)間：很短很短,0.011.0s,0.011.0s內(nèi)。內(nèi)。234343ggARSVRR西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemic

11、al Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 c熔滴溫度熔滴溫度 實(shí)測(cè)手工電弧焊碳鋼焊條實(shí)測(cè)手工電弧焊碳鋼焊條: 熔滴平均溫度：熔滴平均溫度： 1800-2400 熔渣平均溫度：熔渣平均溫度： 1600 熔池平均溫度：熔池平均溫度： 1770100 電流越大溫度越高，焊絲直徑越細(xì)溫度越高。電流越大溫度越高，焊絲直徑越細(xì)溫度越高。注：藥皮熔化后熔渣的向熔池過(guò)渡：注：藥皮熔化后熔渣的向熔池過(guò)渡：以薄膜的方式包在熔滴外面或夾在熔滴內(nèi)同熔滴一同過(guò)渡。以薄膜的方式包在熔滴外面或夾在熔滴內(nèi)同熔滴一同過(guò)渡。直接從焊條端部流入熔池或以滴狀落入熔池。直接從焊條端部流入熔池或以滴狀落入熔池

12、。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 熔池的構(gòu)成熔池：熔焊時(shí)，母材上由熔化的焊條金屬與部分熔化的母熔池：熔焊時(shí)，母材上由熔化的焊條金屬與部分熔化的母材所組成的具有一定幾何外形的液體金屬。材所組成的具有一定幾何外形的液體金屬。就像鋼錠冶煉一樣，不過(guò)體積小。就像鋼錠冶煉一樣，不過(guò)體積小。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金1熔池的外形和尺

13、寸熔池為半橢球，幾何尺寸：Hmax(深度, Bmax寬度, L長(zhǎng)度 P2比例系數(shù)，取決于焊接方法和規(guī)范 2.4-5.5 I焊接電流 U焊接電壓 該式適用于點(diǎn)狀熱源 。比外表積： 熔池 (0.313)10cm2/kg2LP IU西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2熔池的質(zhì)量和存在時(shí)間熔池的質(zhì)量和存在時(shí)間 質(zhì)量：手弧焊：質(zhì)量：手弧焊：0.616g，普通小于，普通小于5g 埋弧焊：最大埋弧焊：最大100g。 最大存在時(shí)間：幾秒最大存在時(shí)間：幾秒-幾十秒幾十秒 比熔滴長(zhǎng)。

14、比熔滴長(zhǎng)。 tmax=L/v v：焊速：焊速平均存在時(shí)間：平均存在時(shí)間： mp：熔池的質(zhì)量：熔池的質(zhì)量 ：熔池液態(tài)金屬的密度：熔池液態(tài)金屬的密度 Aw：焊縫的橫截面積：焊縫的橫截面積pcpWmtvA西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 3熔池溫度 熔池中部溫度最高，頭部次之，其次是尾部。 熔滴平均溫度： 1800-2400 熔渣平均溫度： 1600 熔池平均溫度： 1770100西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and C

15、hemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金4 4熔池運(yùn)動(dòng)形狀熔池運(yùn)動(dòng)形狀a a液態(tài)金屬密度差引起自在對(duì)流運(yùn)動(dòng)液態(tài)金屬密度差引起自在對(duì)流運(yùn)動(dòng)b b外表張力差引起強(qiáng)迫對(duì)流運(yùn)動(dòng)外表張力差引起強(qiáng)迫對(duì)流運(yùn)動(dòng)c c 熔池中各種機(jī)械力攪拌熔池中各種機(jī)械力攪拌d d對(duì)焊接質(zhì)量的影響對(duì)焊接質(zhì)量的影響西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.22.1.2焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的維護(hù)焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的維護(hù)1 1、 維護(hù)的必要性及目的維護(hù)的必要性及目

16、的 景象：氧氮顯著提高景象：氧氮顯著提高 減少有害雜質(zhì)減少有害雜質(zhì) 維護(hù)合金元素?zé)龘p維護(hù)合金元素?zé)龘p 目的：減少和防止空氣氧、氮進(jìn)入焊目的：減少和防止空氣氧、氮進(jìn)入焊接區(qū)，防止合金元素?zé)龘p，降低焊縫的性能。接區(qū)，防止合金元素?zé)龘p，降低焊縫的性能。焊接化學(xué)冶金首要義務(wù)。焊接化學(xué)冶金首要義務(wù)。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、維護(hù)方式和效果、維護(hù)方式和效果真空：電子束焊真空：電子束焊(小于小于0.0133Pa氣體：氣體：TIG焊焊, CO2, MIG熔渣：埋弧焊熔

17、渣：埋弧焊氣氣-渣：手工焊、藥芯焊渣：手工焊、藥芯焊自維護(hù)：焊絲含脫氧劑，脫氮?jiǎng)┓菣C(jī)械隔離空氣自維護(hù)：焊絲含脫氧劑，脫氮?jiǎng)┓菣C(jī)械隔離空氣 即使有維護(hù)隔離空氣，因藥皮或維護(hù)氣體的雙刃即使有維護(hù)隔離空氣，因藥皮或維護(hù)氣體的雙刃特性，還需進(jìn)展冶金處置，獲得適宜焊縫成分和性能，特性，還需進(jìn)展冶金處置，獲得適宜焊縫成分和性能，如合金過(guò)渡焊接化學(xué)冶金的第二個(gè)義務(wù)如合金過(guò)渡焊接化學(xué)冶金的第二個(gè)義務(wù)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、焊條的組成補(bǔ)充內(nèi)容、焊條的組成補(bǔ)充內(nèi)容1焊芯

18、-焊絲 作用：導(dǎo)電、填充金屬。2藥皮 作用：機(jī)械維護(hù)作用 冶金處置作用西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金藥皮組成藥皮組成穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑 : :改善引弧性能和提高電弧熄滅的穩(wěn)定性，原資料為易改善引弧性能和提高電弧熄滅的穩(wěn)定性，原資料為易電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)。如：電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)。如：K2CO3K2CO3、CaCO3CaCO3大理石、長(zhǎng)石、鉀大理石、長(zhǎng)石、鉀水玻璃水玻璃 造渣劑造渣劑: :呵斥具有一定物理性能、化學(xué)性能的熔渣，起到維護(hù)呵斥具有一定物理性能、化學(xué)性能的

19、熔渣，起到維護(hù)作用和改善焊縫成型。作用和改善焊縫成型。如：鈦鐵礦、金紅石、螢石、長(zhǎng)石硅酸鹽等。如：鈦鐵礦、金紅石、螢石、長(zhǎng)石硅酸鹽等。 造氣劑造氣劑: :造氣維護(hù)造氣維護(hù) , ,有機(jī)物、碳酸鹽有機(jī)物、碳酸鹽. .有機(jī)物如：木粉、淀粉、有機(jī)物如：木粉、淀粉、析出氣體析出氣體CO2CO2、H H，碳酸鹽析出氣體，碳酸鹽析出氣體CO2CO2，高溫時(shí)產(chǎn)生，高溫時(shí)產(chǎn)生COCO。脫氧劑脫氧劑: :降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。鐵合金：降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。鐵合金：錳鐵、鈦鐵、硅鐵等。錳鐵、鈦鐵、硅鐵等。合金劑合金劑: :使焊縫補(bǔ)償燒損和獲得必要的合金成分。使焊縫補(bǔ)償燒損和獲

20、得必要的合金成分。FeFe合金、純金合金、純金屬屬. .西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 粘結(jié)劑粘結(jié)劑:將涂料結(jié)實(shí)的粘在焊芯上，參與冶金反響，如鈉水玻將涂料結(jié)實(shí)的粘在焊芯上，參與冶金反響，如鈉水玻璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。增塑性增塑性:便于用機(jī)器壓制焊條，額外參與一些能改善涂料塑性便于用機(jī)器壓制焊條，額外參與一些能改善涂料塑性或滑潤(rùn)性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等?；蚧瑵?rùn)性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等。藥皮組成總結(jié)：藥皮組成總結(jié)：一系列氧

21、化物一系列氧化物Ti，F(xiàn)e，Mn、Si，碳酸鹽，碳酸鹽Ca，Na，K、硅酸鹽硅酸鹽SiO2的復(fù)合化合物、純的復(fù)合化合物、純Me，有機(jī)物及，有機(jī)物及CaF2等。等。這個(gè)問(wèn)題，下節(jié)課提問(wèn)。這個(gè)問(wèn)題，下節(jié)課提問(wèn)。書(shū)書(shū)P83頁(yè)。頁(yè)。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.3 焊接化學(xué)冶金反響區(qū)及其反響條件焊接化學(xué)冶金反響區(qū)及其反響條件分區(qū)域延續(xù)進(jìn)展分區(qū)域延續(xù)進(jìn)展 焊條電弧焊焊條電弧焊3個(gè)反響區(qū)。個(gè)反響區(qū)。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Mat

22、erial and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金1、藥皮反響區(qū)：指焊條受、藥皮反響區(qū)：指焊條受熱后，直到焊條藥皮熔熱后，直到焊條藥皮熔點(diǎn)前發(fā)生的一些反響。點(diǎn)前發(fā)生的一些反響。溫度：溫度：100-1200 鋼材鋼材反響：水分的蒸發(fā)、某些反響：水分的蒸發(fā)、某些物質(zhì)的分解和鐵合金的物質(zhì)的分解和鐵合金的氧化。氧化。氣維護(hù)及氣體氧化問(wèn)題。氣維護(hù)及氣體氧化問(wèn)題。水分蒸發(fā)結(jié)晶水分解碳酸鹽分解鐵合金氧化西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接

23、化學(xué)冶金2 熔滴反響區(qū)熔滴反響區(qū)熔滴構(gòu)成、長(zhǎng)大、脫離焊條、過(guò)渡到熔池之前所發(fā)生的反響。熔滴構(gòu)成、長(zhǎng)大、脫離焊條、過(guò)渡到熔池之前所發(fā)生的反響。特點(diǎn)：特點(diǎn)：溫度高溫度高 1800 180024002400，過(guò)熱度，過(guò)熱度300300900 900 與氣體、熔渣的接觸面積大。比外表積是煉鋼的與氣體、熔渣的接觸面積大。比外表積是煉鋼的10001000倍倍各相反響時(shí)間短各相反響時(shí)間短 末端停留末端停留0.010.010.1s 0.1s ，弧柱區(qū)，弧柱區(qū)0.00010.00010.001s0.001s，平均，平均0.010.011.0s1.0s，速度，速度2.52.510m/s10m/s熔渣和熔滴金屬發(fā)生

24、劇烈的混合熔渣和熔滴金屬發(fā)生劇烈的混合. .反響最猛烈，包括：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其反響最猛烈，包括：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其合金成分的氧化與復(fù)原以及焊縫金屬的合金化。合金成分的氧化與復(fù)原以及焊縫金屬的合金化。 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3 熔池反響區(qū)熔池反響區(qū)熔滴和熔渣同熔化的母材混合構(gòu)成熔池熔滴和熔渣同熔化的母材混合構(gòu)成熔池特點(diǎn)特點(diǎn)平均溫度低：平均溫度低：1600-1900 熔滴熔滴18002400比外表積小：比外表積?。?/p>

25、3130 cm2/kg熔滴熔滴103104 cm2/kg反響時(shí)間長(zhǎng)：反響時(shí)間長(zhǎng)：3-8SSMAW熔滴熔滴0.011.0s熔池溫度不均勻、同一反響在不同區(qū)域能夠向相反方向進(jìn)展。熔池溫度不均勻、同一反響在不同區(qū)域能夠向相反方向進(jìn)展。熔池金屬對(duì)流和攪拌運(yùn)動(dòng)，加速反響，利于排氣排渣熔池金屬對(duì)流和攪拌運(yùn)動(dòng)，加速反響，利于排氣排渣分區(qū)域延續(xù)進(jìn)展。分區(qū)域延續(xù)進(jìn)展。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.4 焊接工藝條件與化學(xué)冶金反響的關(guān)系焊接工藝條件與化學(xué)冶金反響的關(guān)系1 1

26、、熔合比的影響、熔合比的影響 熔合比：焊縫金屬中，部分熔化的母材所占的熔合比：焊縫金屬中，部分熔化的母材所占的比例。比例。 112FFF 熔合比F1熔化母材的面積F2填充金屬的面積西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 C0 C0 某元素在焊縫金屬中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。某元素在焊縫金屬中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 Cb Cb 該元素在母材中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。該元素在母材中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 Ce Ce 該元素在焊芯中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。該元素在焊芯中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 熔合比熔合比0(1)beCCCCW

27、 焊縫金屬中合金元素的實(shí)踐濃度。焊縫金屬中合金元素的實(shí)踐濃度。 Cd 熔敷金屬中元素的實(shí)踐質(zhì)量百分?jǐn)?shù)熔敷金屬中元素的實(shí)踐質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(1)wbdCCC焊縫金屬的合金元素濃度：焊縫金屬的合金元素濃度：焊縫金屬的合金元素實(shí)踐濃度：焊縫金屬的合金元素實(shí)踐濃度：西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、熔滴過(guò)渡特性的影響本質(zhì)是工藝參數(shù)、熔滴過(guò)渡特性的影響本質(zhì)是工藝參數(shù)焊接電流焊接電流I I的變化的變化 冶金反響不充分冶金反響不充分滴tI焊接電壓V的變化 U 弧長(zhǎng) 冶金反響充分滴

28、t西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金內(nèi)容：內(nèi)容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶

29、金2.2 氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用2.2.1 焊接區(qū)的氣體焊接區(qū)的氣體2.2.2 氮對(duì)金屬的作用氮對(duì)金屬的作用2.2.3 氫對(duì)金屬的作用氫對(duì)金屬的作用2.2.4 氧對(duì)金屬的作用氧對(duì)金屬的作用西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2 氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用2.2.1 焊接區(qū)的氣體焊接區(qū)的氣體 氣體的來(lái)源和產(chǎn)生氣體的來(lái)源和產(chǎn)生1氣體的來(lái)源氣體的來(lái)源 焊接資料主要，母材和環(huán)境氣氛。焊接資料主要，母材和環(huán)境氣氛。2氣體的供應(yīng)途徑氣體的供應(yīng)途徑 主要由直接

30、輸入或侵入的原始?xì)怏w，物化反主要由直接輸入或侵入的原始?xì)怏w，物化反響產(chǎn)生的氣體。響產(chǎn)生的氣體。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金a. 有機(jī)物的分解和熄滅有機(jī)物的分解和熄滅淀粉、纖維素和藻酸鹽淀粉、纖維素和藻酸鹽酸性焊條造氣劑和增塑劑酸性焊條造氣劑和增塑劑產(chǎn)物：產(chǎn)物：CO2,CO,H2及水氣及水氣220 -320 分解分解50%；800 完全分解。完全分解。纖維素焊條烘干溫度不超越150西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material a

31、nd Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 b.碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解 碳酸鹽：碳酸鹽：CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3) 2作用：焊條造氣劑作用：焊條造氣劑分解：分解： CaCO3 分解分解545 ，猛烈，猛烈910 MgCO3 分解分解325 ，猛烈，猛烈650 產(chǎn)物：產(chǎn)物：CO2 氧化物氧化物焊條烘干多少焊條烘干多少?高價(jià)氧化物：高價(jià)氧化物：Fe2O3和和MnO2產(chǎn)物：產(chǎn)物：O2和低價(jià)氧化物和低價(jià)氧化物FeO和和MnOPS:藥皮反響區(qū)溫度藥皮反響區(qū)溫度100-1200 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院S

32、chool of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 c. 資料的蒸發(fā)及冶金反響資料的蒸發(fā)及冶金反響 吸附水，結(jié)晶水，金屬蒸氣，熔渣蒸氣，一些冶金反響吸附水，結(jié)晶水，金屬蒸氣，熔渣蒸氣，一些冶金反響 d.直接輸入或侵入直接輸入或侵入 維護(hù)氣，周?chē)諝庵械木S護(hù)氣，周?chē)諝庵械腘2,O2,H2O，維護(hù)氣體中的，維護(hù)氣體中的N2,O2,H2O。3氣體的分解和電離氣體的分解和電離 表表1-11書(shū)書(shū)P32),產(chǎn)物：產(chǎn)物：H,O,H2,O24焊接區(qū)氣體的成份焊接區(qū)氣體的成份 由由N2,H2,O2，CO2,H2O,金屬和熔渣的蒸氣以及它

33、們分解和電金屬和熔渣的蒸氣以及它們分解和電離的產(chǎn)物組成的混合物。紅色離的產(chǎn)物組成的混合物。紅色5種氣體對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響。種氣體對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響。它們與金屬的作用分兩種類型：它們與金屬的作用分兩種類型： a.氣體在金屬中的溶解。氣體在金屬中的溶解。N2,H2,O2 b.與金屬化學(xué)反響特指氧化，與金屬化學(xué)反響特指氧化， O2，CO2,H2O西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2.2 氮對(duì)金屬的作用氮對(duì)金屬的作用來(lái)源：主要是焊接區(qū)周?chē)目諝?。?lái)源：主要是焊接區(qū)

34、周?chē)目諝?。氮與金屬作用有兩種情況。氮與金屬作用有兩種情況。 1 1不與氮發(fā)生作用的金屬，即不能熔解氮又不構(gòu)成氮不與氮發(fā)生作用的金屬，即不能熔解氮又不構(gòu)成氮化物，可用化物，可用N N作為維護(hù)氣體。作為維護(hù)氣體。 2 2與氮發(fā)生作用的金屬，即能溶解氮又能構(gòu)成氮化物與氮發(fā)生作用的金屬，即能溶解氮又能構(gòu)成氮化物，這種情況下就要防止焊縫金屬的氮化。，這種情況下就要防止焊縫金屬的氮化。1 1、氮在金屬中的溶解、氮在金屬中的溶解 1 1原子方式溶于液態(tài)金屬原子方式溶于液態(tài)金屬 平方根定律平方根定律 2 2以以NONO方式溶入方式溶入 3 3以氮離子方式溶入以氮離子方式溶入西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材

35、化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響 1氣孔氣孔 2改動(dòng)力學(xué)性能，強(qiáng)度升，塑性、韌改動(dòng)力學(xué)性能，強(qiáng)度升，塑性、韌性降。性降。3 時(shí)效脆化時(shí)效脆化西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶

36、金焊接化學(xué)冶金3、影響焊縫含氮量的要素及控制措施、影響焊縫含氮量的要素及控制措施 1控氮主要途徑，加強(qiáng)維護(hù)，減少輸入與脫氧的差別?？氐饕緩剑訌?qiáng)維護(hù)，減少輸入與脫氧的差別。 2焊接工藝參數(shù)的影響焊接工藝參數(shù)的影響 3合金元素的影響合金元素的影響西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2.3 氫對(duì)金屬的作用氫對(duì)金屬的作用1 1、氫在金屬中的溶解、氫在金屬中的溶解 1 1來(lái)源：焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯中水分，來(lái)源：焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯中水分，藥皮中有機(jī)物、焊件外

37、表雜質(zhì)銹、油、空氣中水藥皮中有機(jī)物、焊件外表雜質(zhì)銹、油、空氣中水分分 第一類能構(gòu)成穩(wěn)定氫化物金屬第一類能構(gòu)成穩(wěn)定氫化物金屬 ，放熱反響，低，放熱反響，低溫吸氫多。溫吸氫多。 第二類不構(gòu)成穩(wěn)定氫化物的金屬。溶解，吸熱第二類不構(gòu)成穩(wěn)定氫化物的金屬。溶解，吸熱反響如反響如AlAl，F(xiàn)eFe，CuCu ，溫度升高，溶解度添加。，溫度升高，溶解度添加。 2 2溶解機(jī)構(gòu)溶解機(jī)構(gòu)1).1).氫以原子方式溶入氫以原子方式溶入 平方根定律平方根定律2).2).以以 溶入溶入 3).3).以以 溶入溶入 OHH西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical

38、Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 2、焊縫金屬中的氫及其分散、焊縫金屬中的氫及其分散1存在方式存在方式 分散氫：氫以原子或質(zhì)子方式分散氫：氫以原子或質(zhì)子方式存在的并可在金屬晶格中自在存在的并可在金屬晶格中自在分散。占分散。占8到到9成成 剩余氫：氫原子分散聚集圈套剩余氫：氫原子分散聚集圈套金屬的晶格缺陷，顯微裂紋金屬的晶格缺陷，顯微裂紋和非金屬夾雜物的邊緣空隙和非金屬夾雜物的邊緣空隙中，結(jié)合成分子不能

39、自在分散。中，結(jié)合成分子不能自在分散。 總含氫量總含氫量=分散氫剩余氫分散氫剩余氫西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2接頭分布接頭分布近縫區(qū)氫含量與冷裂紋產(chǎn)生有親密關(guān)系近縫區(qū)氫含量與冷裂紋產(chǎn)生有親密關(guān)系西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響、氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響暫態(tài)景象：脆化、白點(diǎn)、經(jīng)時(shí)效、熱處置可消除暫態(tài)景象：脆化、

40、白點(diǎn)、經(jīng)時(shí)效、熱處置可消除 永久景象：氣孔、冷裂紋，不可消除永久景象：氣孔、冷裂紋，不可消除 1 氫脆氫脆 氫在室溫附近，氫在室溫附近， 氫溶解在金屬晶格中，引起鋼的氫溶解在金屬晶格中，引起鋼的塑性嚴(yán)重下降景象。位錯(cuò)堆積塑性嚴(yán)重下降景象。位錯(cuò)堆積-顯微空腔顯微空腔-分子氫分子氫-內(nèi)壓。內(nèi)壓。 2 白點(diǎn)白點(diǎn) 斷面上，肉眼可見(jiàn)，直徑斷面上，肉眼可見(jiàn)，直徑0.53mm，中心處有氣孔，中心處有氣孔或小的夾渣，外圍有塑性裂斷的痕跡，象魚(yú)眼似的也稱或小的夾渣，外圍有塑性裂斷的痕跡，象魚(yú)眼似的也稱“魚(yú)眼魚(yú)眼. 產(chǎn)生緣由：白點(diǎn)是在塑性變形階段產(chǎn)生的。產(chǎn)生緣由：白點(diǎn)是在塑性變形階段產(chǎn)生的。3氣孔氣孔4產(chǎn)生冷裂紋

41、產(chǎn)生冷裂紋產(chǎn)生區(qū)域產(chǎn)生區(qū)域?西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金4、控制氫的措施、控制氫的措施1限制焊接資料的含氫量，烘干限制焊接資料的含氫量，烘干 2清理工件及焊絲上雜質(zhì)，去銹、油污、吸附水分清理工件及焊絲上雜質(zhì)，去銹、油污、吸附水分 3冶金處置冶金處置 ，使氫生成不溶解于液態(tài)金屬的氫化物。，使氫生成不溶解于液態(tài)金屬的氫化物。HF,OH.4焊后脫氫處置焊后脫氫處置 5調(diào)整焊接規(guī)范調(diào)整焊接規(guī)范 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Materi

42、al and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2.4 氧對(duì)金屬的作用氧對(duì)金屬的作用1、氧在金屬中的溶解、氧在金屬中的溶解 來(lái)源：焊接資料及母材中含氧物質(zhì)和焊接區(qū)周?chē)目諄?lái)源：焊接資料及母材中含氧物質(zhì)和焊接區(qū)周?chē)目諝?。氣?對(duì)熔焊：氧與金屬作用不可防止，重要的是減少對(duì)熔焊：氧與金屬作用不可防止，重要的是減少氧含量，降低對(duì)接頭呵斥的危害。氧含量，降低對(duì)接頭呵斥的危害。液態(tài)液態(tài)Fe中溶解方式：原子態(tài)中溶解方式：原子態(tài) 和和FeO。隨溫度升高溶解。隨溫度升高溶解添加。添加。固態(tài)固態(tài)Fe中存在方式：幾乎不溶解氧，以氧化物、硅酸鹽中存在方式：幾乎不溶解

43、氧，以氧化物、硅酸鹽等存在。等存在。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 氧化性氣體對(duì)金屬的氧化氧化性氣體對(duì)金屬的氧化1氧化復(fù)原反響判據(jù) 氧化物分解壓氧化物分解壓氧化物分解到達(dá)平衡時(shí)氧的平衡分壓，稱為氧化物分解到達(dá)平衡時(shí)氧的平衡分壓，稱為氧化物的分解壓。氧化物的分解壓。 反響系統(tǒng)中氧的分壓反響系統(tǒng)中氧的分壓2oP)(2TfPo 22ooPP時(shí)，金屬被還原，反應(yīng)向右進(jìn)行； 22ooPP時(shí)，金屬被氧化，反應(yīng)向左進(jìn)行；西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School

44、 of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2自在氧對(duì)金屬的氧化自在氧對(duì)金屬的氧化 包括對(duì)包括對(duì)Fe,C,Mn,Si等等 對(duì)對(duì)C的氧化，生成的氧化，生成CO(焊接區(qū)氣體的冶金反響來(lái)源焊接區(qū)氣體的冶金反響來(lái)源)。3CO2對(duì)金屬的氧化對(duì)金屬的氧化 反響產(chǎn)物，反響產(chǎn)物，F(xiàn)eO、CO(焊接區(qū)氣體的冶金反響來(lái)源焊接區(qū)氣體的冶金反響來(lái)源) 只能防彈，不能防癢，低氫。只能防彈，不能防癢，低氫。4H2O氣對(duì)金屬的氧化氣對(duì)金屬的氧化 反響產(chǎn)物，反響產(chǎn)物，F(xiàn)eO,H2,既增氫，又增氧。既增氫，又增氧。5混合氣體對(duì)金屬的氧化混合氣體對(duì)金屬的氧化

45、2FeOCOFeCOFeOOFe22/122HFeOFeOH西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3 氧對(duì)焊縫質(zhì)量的影響氧對(duì)焊縫質(zhì)量的影響1力學(xué)性能下降力學(xué)性能下降2產(chǎn)生產(chǎn)生CO氣孔，及飛濺氣孔，及飛濺3合金元素?zé)龘p合金元素?zé)龘p4減少氫的危害減少氫的危害4.4.防止措施防止措施 一防二脫一防二脫 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金內(nèi)容：內(nèi)

46、容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡焊縫金屬的凈化及合金過(guò)渡第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.3 熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用2.3.1 焊接熔渣及其性質(zhì)焊接熔渣及其性質(zhì)2.3.2 活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化2.3.3 焊縫金屬的

47、脫氧焊縫金屬的脫氧西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.3 熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用2.3.1 焊接熔渣及其性質(zhì)焊接熔渣及其性質(zhì)1、熔渣的作用、熔渣的作用 1機(jī)械維護(hù)作用機(jī)械維護(hù)作用 隔離氮氧隔離氮氧 2冶金處置作用冶金處置作用 除害，合金化除害，合金化 3改善焊接工藝性能改善焊接工藝性能 燃弧，脫渣，成形燃弧，脫渣，成形2、熔渣的成分和種類、熔渣的成分和種類 1熔渣成分：大體由氧化物、氯化物、氟熔渣成分：大體由氧化物、氯化物、氟化物、硅酸鹽類組成

48、，是多種化學(xué)組成的復(fù)雜化物、硅酸鹽類組成，是多種化學(xué)組成的復(fù)雜體系。體系。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 2熔渣分為熔渣分為3類類 第一類第一類 鹽型鹽型 第二類第二類 鹽鹽氧化物型氧化物型 第三類第三類 氧化物型氧化物型西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、熔渣的構(gòu)造實(shí)際、熔渣的構(gòu)造實(shí)際22CaOSiOCaO SiOQ 液態(tài)熔渣

49、的構(gòu)造有兩種實(shí)際：液態(tài)熔渣的構(gòu)造有兩種實(shí)際： 分子實(shí)際和離子實(shí)際分子實(shí)際和離子實(shí)際1分子實(shí)際分子實(shí)際 1).液態(tài)熔渣由化合物的分子組成的。自在氧化物及其復(fù)合物的分子，氟化液態(tài)熔渣由化合物的分子組成的。自在氧化物及其復(fù)合物的分子，氟化物，硫化物等。物，硫化物等。 2).氧化物及其復(fù)合物處于平衡形狀氧化物及其復(fù)合物處于平衡形狀 3).3).只需自在氧化物才干與金屬作用只需自在氧化物才干與金屬作用()()FeOMnMnOFe() FeOOFeCO 分子實(shí)際可簡(jiǎn)明的定性解釋熔渣與金屬之間的冶金反響分子實(shí)際可簡(jiǎn)明的定性解釋熔渣與金屬之間的冶金反響, ,但不能解釋一些重要景象，如導(dǎo)電性、電解等。但不能解釋

50、一些重要景象，如導(dǎo)電性、電解等。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 2離子實(shí)際離子實(shí)際1).液態(tài)熔渣是由陰陽(yáng)離子簡(jiǎn)單和復(fù)雜離子組成的電中性溶液液態(tài)熔渣是由陰陽(yáng)離子簡(jiǎn)單和復(fù)雜離子組成的電中性溶液負(fù)電性大的元素以負(fù)離子方式存在負(fù)電性小的元素以正離子方式存在 2.F Cl O2.Ca K Fe44SiO639Si O2).2).離子的分布，聚集和相互作用取決于它的綜合矩離子的分布，聚集和相互作用取決于它的綜合矩 z z離子的電荷離子的電荷 r r離子的半徑離子的半徑10

51、-1nm10-1nm3).3).液態(tài)熔渣與金屬之間相互作用的過(guò)程是原子與離子交換電荷液態(tài)熔渣與金屬之間相互作用的過(guò)程是原子與離子交換電荷的過(guò)程的過(guò)程zr綜合距)(2 2)(24SiFeFeSi)(2 2)(2SiFeOFeSiO西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金4、熔渣的性質(zhì)、熔渣的性質(zhì)1熔渣的堿度熔渣的堿度分子實(shí)際以為熔渣中的氧化物按其性質(zhì)可分為三類分子實(shí)際以為熔渣中的氧化物按其性質(zhì)可分為三類1).酸性氧化物酸性氧化物 SiO2 TiO2 P2O52).堿性氧化

52、物堿性氧化物 K2O Na2O CaO MgO BaO MnO FeO3).中性氧化物中性氧化物 Al2O3 Fe2O3 Cr2O3根據(jù)分子實(shí)際堿度的定義為：根據(jù)分子實(shí)際堿度的定義為：B=(R2O+RO)/RO2 R2O、RO熔渣中堿性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)熔渣中堿性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù) RO2 熔渣中酸性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)熔渣中酸性氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)堿度堿度B的倒數(shù)稱為酸度的倒數(shù)稱為酸度西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金B(yǎng) B1 1 堿堿 B B1.31.3堿堿B B1 1

53、酸酸B B1 1 中中修正如下：修正如下：)(005. 0017. 0)(007. 0)(014. 0006. 0015. 0018. 0122322222ZrOTiOOAlSiOFeOMnOOKONaCaFMgOCaOB式中式中CaOCaO、MgOMgO、CaF2CaF2、SiO2 SiO2 等以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)等以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)B1B11 1 堿堿 B1B11 1 酸酸B1B11 1 中中 表表1-19,p531-19,p53西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金離子實(shí)

54、際對(duì)堿度定義離子實(shí)際對(duì)堿度定義:液態(tài)熔渣中自在氧離子的濃度定義為堿度液態(tài)熔渣中自在氧離子的濃度定義為堿度. . B2=aiMi B2=aiMi 日本森氏法日本森氏法Mi-Mi-渣中第渣中第i i種氧化物的摩爾分?jǐn)?shù)種氧化物的摩爾分?jǐn)?shù); ;ai-ai-渣中第渣中第i i種氧化物的堿度系數(shù)種氧化物的堿度系數(shù); ;B2B20 0 堿堿B2B20 0 酸酸B2=0 B2=0 中中西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 熔渣的粘度熔渣的粘度3熔渣的外表張力熔渣的外表張力4熔渣的

55、熔點(diǎn)熔渣的熔點(diǎn)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.3.2 活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化1、分散氧化、分散氧化焊接鋼時(shí)，焊接鋼時(shí)，F(xiàn)eO既溶于熔渣又溶于液態(tài)鋼。既溶于熔渣又溶于液態(tài)鋼。在兩相中的含量符合分配定律在兩相中的含量符合分配定律:溫度不變時(shí)，添加熔渣中溫度不變時(shí)，添加熔渣中FeO的含量，的含量，F(xiàn)eO將向熔池金屬將向熔池金屬中分散。中分散。TL,FeO 向鋼中分配。向鋼中分配。同樣溫度下，在堿性渣中比在酸性渣中更易向金屬中分配同樣溫度下

56、，在堿性渣中比在酸性渣中更易向金屬中分配分為：分散氧化及置換氧化分為：分散氧化及置換氧化()FeOLFeO熔渣鋼4906lg1.877LT2在SiO 飽和的酸性渣中5014lg1.980LCaOT在飽和的堿性渣中西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金1200150018002100240027000.00.51.01.52.02.5lg LT lgL=4906/T-1.877 酸性渣 lgL=5014/T-1.980 堿性渣()FeOLFeO熔渣鋼西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院

57、西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、置換氧化、置換氧化當(dāng)熔渣中含有較多的易分解氧化物，那么與液態(tài)鐵發(fā)生置換反響，當(dāng)熔渣中含有較多的易分解氧化物，那么與液態(tài)鐵發(fā)生置換反響，使鐵氧化，氧化物中的合金元素被復(fù)原。使鐵氧化，氧化物中的合金元素被復(fù)原。2（SiO )+2FeSi+2FeO()FeOFeOT反響向右進(jìn)展，發(fā)生在熔滴，熔池前部。lgKSi=(FeO)2Si/(SiO2)= -13460/T+6.04西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material an

58、d Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.3.3 焊縫金屬的脫氧焊縫金屬的脫氧1、脫氧的目的和選擇脫氧劑的原那么、脫氧的目的和選擇脫氧劑的原那么 目的：減少焊縫中的含氧量。目的：減少焊縫中的含氧量。 在焊絲、焊劑或藥皮中參與適宜的元素或鐵合金，在焊絲、焊劑或藥皮中參與適宜的元素或鐵合金，使之在焊接過(guò)程中奪取氧。即脫氧劑。使之在焊接過(guò)程中奪取氧。即脫氧劑。 選取原那么：選取原那么：脫氧劑應(yīng)在焊接溫度下比被焊金屬對(duì)氧具有更強(qiáng)的親和脫氧劑應(yīng)在焊接溫度下比被焊金屬對(duì)氧具有更強(qiáng)的親和力。力。脫氧物不應(yīng)溶于液態(tài)金屬而應(yīng)溶于熔渣，且熔點(diǎn)低、密脫氧物不應(yīng)溶于液態(tài)金

59、屬而應(yīng)溶于熔渣，且熔點(diǎn)低、密度小。度小。Mn、Si、Ti和和Al常用于脫氧劑。常用于脫氧劑。 化學(xué)冶金反響是按區(qū)域延續(xù)進(jìn)展的，脫氧也不例外?；瘜W(xué)冶金反響是按區(qū)域延續(xù)進(jìn)展的，脫氧也不例外。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、先期脫氧、先期脫氧發(fā)生區(qū)域：藥皮反響區(qū)：發(fā)生區(qū)域：藥皮反響區(qū)：Fe2O3+Mn=MnO+2FeOCaCO3+Mn=CaO+CO+MnO從而使氣相的氧化性減弱，但脫氧不充分。從而使氣相的氧化性減弱，但脫氧不充分。3、沉淀脫氧、沉淀脫氧 置換氧化的

60、逆過(guò)程置換氧化的逆過(guò)程 發(fā)生區(qū)域：熔滴、熔池。溶解在液態(tài)金屬中的脫氧劑和發(fā)生區(qū)域：熔滴、熔池。溶解在液態(tài)金屬中的脫氧劑和FeO直直接反響，把鐵復(fù)原，脫氧產(chǎn)物浮出液態(tài)金屬。接反響，把鐵復(fù)原，脫氧產(chǎn)物浮出液態(tài)金屬。1Mn的脫氧的脫氧 Mn+FeO=Fe+(MnO)堿性的堿性的2Si的脫氧的脫氧 Si+ 2FeO=2Fe +(SiO2) 酸性的酸性的3Si Mn結(jié)合脫氧結(jié)合脫氧 Mn/Si=37 MnOSiO2西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金4、分散脫氧、分散脫氧 發(fā)