4.1焊接热过程及冶金过程的特点(课件）- 《焊工工艺基础》同步教学（机械工业版）

第四章 金属熔焊原理 1. 焊接热过程 熔焊时，被焊金属在热源作用下将发生加热和局部熔化过程。 2. 焊接化学治金过程 熔焊时，在熔化金属、熔渣、气相之间进行着一系列的化学冶金反应，如金属的氧化、还原、脱硫等，这些冾金反应将直接影响焊缝金属的化学成分、组织和性能，因此控制治金过程是提高焊接质量的重要措施之一。 3. 焊接时金属的结晶和相变过程 由于焊接条件是快速连续冷却，使焊缝金属的结晶和相变具有各自的特点，并且有可能在这些过程中产生诸如偏析、夾杂、气孔等缺陷。 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 一、焊接热源和传热 （一）焊接热源 （二）焊接传热 1. 导热（热传导） 是指直接接触的物体之间热量传递的现象。 2. 热对流 是指流体内部各部分发生相对位移而引起的热量转移现象，熔池内部的传热方式主要是热对流。 3. 热辐射 是由物体表面直接向外发射可见和不可见射线，在空间传递能量的现象。 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 二、焊接温度场和焊接热循环 （一）焊接温度场 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 ( 二）焊接热循环 1. 焊接热循环的基本概念 开始焊接前，整个焊件的温度与周围介质的温度相等，焊件与周围介质或焊件内部均处于热平衡状态。 2. 焊接热循环的基本参数和主要 特征 （1）加热速度 在焊接电弧的高温热源作用下，焊接时的加热速度比其他热加工时要高得多。 （2） 最高加热温度 Tmax 最高加执温度是焊接热循环中最重要的参数之一，又称峰值温度。 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 (3）相变以上停留时间 tH 对一般低碳钢、低合金钢来说，在略高于相变温度 Ac3 并保温一定时间，有利于奥氏体化过程的充分进行，但温度过高则将发生晶粒长大现象。 (4）在指定温度下的冷却速度 热处理时，确定及控制冷却速度是保证热处理质量的重要条件。 三、焊条的加热和焊接熔池 （一）焊条加熱 1. 电阳加热 焊接电流通过焊芯所产生的电阳热，使其自身和药皮的温度升高，正常焊接参数的焊条电弧焊时，焊接电流对焊芯的这种预热作用是不大的。 2. 电弧加热 焊接电弧用于加热和熔化焊条的热量，仅是其中的一小部分。 （二）焊接熔池 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 四、焊接冶金过程的特点 （一）焊接时熔化金属受到保护 （二）焊接冶金过程分区域连续进行 1. 药皮反应区 在焊接过程中当药皮被加热时，在固态下其各种组成物之间也会发生物理变化和化学反应，主要是水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化。 2. 熔滴反应区 包括熔滴形成、长大，以及过渡到熔池中，这个区有以下特点： (1）温度高 钢材焊接时，熔滴上的活性斑点温度接近于焊芯材料的沸点（约为2800°C）,熔滴的平均温度根据不同焊接参数，一般在 1800~2400 °C范围内。 (2）熔滴金属与气体、熔渣的反应接触面积大 由于熔滴尺寸很小，单位质量熔滴所占有的表面积很大，因此极易和气体、熔渣发生冶金反应。 (3）反应时间短 熔滴在焊条末端停留的时间仅有0.01~0.1s。 第一节 焊接热过程及冶金过程的特点 3．熔池反应区 熔池反应区的物理条件与熔滴阶段相比，虽然平均温度低一些、反应时间长一些、单位质量熔滴的表面积稍小一些，但仍具有显著的特点： 1）熔池中液态金属的温度梯度大，平均温度在1700°C左右，有利于化学反应的进行。 2）熔池体积很小，治金反应时间短，容易导致化学成分的偏析。 3）熔池内液态金属搅拌强烈，加快了反应速度，为气体的溶解和熔渣外溢刨造了条件。 4） 在熔池的前半部是发生金属的熔化和气体的吸热过程，以及Si、 Mn 的还原反应，而在熔池的后半部分则发生金属的凝固和气体析出过程，以及Si、 Mn 的氧化反应。 $$