4.2气体对焊缝金属的影响(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。 第二节 气体对焊缝金属的影响 一、焊接区的气体来源 1）焊条药皮或焊剂中造气剂产生的气体。 2）周围的空气。 3）焊芯、焊丝和母材在治炼时残留的气体。 4）焊条药皮或焊剂中残留的结晶水在高温下分解成的气体。 5）母材表面未清除的铁锈、水分、涂装用涂料等，在电弧作用下分解出的气体。 二、氧对焊缝金属的影响 第二节 气体对焊缝金属的影响 三、氢对焊缝金属的影响 四、氮对焊缝金属的影响 第三节 熔渣与金属的作用 一、焊接熔渣 （一）焊接熔渣在焊接过程中的作用 1. 机械保护 在一般情况下，熔渣总是覆盖在熔滴和熔池金属的表面，使之与空气隔开，避免氧、氢等侵入液体金属。 2. 稳定电弧 熔渣中含有一定量的低电离电位的物质，例如长石、碱金属、碱士金属（钾、钠、钙）的化合物等，以保证电弧的稳定燃烧。 3. 控制或改进焊缝化学成分 通过熔渣与熔池间的治金反应，可以脱氧、脱硫、脱磷和渗合金等，从而提高了焊缝的质量。 4. 调节焊接时受热状态 当熔渣在加热时，发生吸热反应，而冷却时又发生放热反应。 5. 改善焊缝成形 由于熔渣具有一定的粘度，覆盖在熔池表面，不仅能有助于熔池中气体的逸出以及阳止飞溅，而且有利于焊缝表面成形良好。 第三节 熔渣与金属的作用 （二）熔渣的成分 1. 第一类是盐型熔渣 这类熔渣主要是由金属的氟酸盐、氯酸盐和不含氟的化合物组成的，盐型熔渣的氧化性很小，主要用于焊接铝、钛和其他活性金属及其合金。 2. 第二类是盐-氧化物型熔渣 这类熔渣主要是由氟化物和强金属氧化物组成的，主要用来焊接高合金钢。 3. 第三类是氧化物型熔渣 主要是由各种金属氧化物组成的，如应用很广的 MnO-SiO2，FeO-MnO-SiO2，CaO-TiO2-SiO2 等都是这个类型的熔渣，它们主要用来焊接低碳钢和低合金钢。 ( 三）熔渣的酸碱度 1. 碱性氧化物 氧化钠（Na2O）、氧化钾（K2O）、氧化钙（CaO）、氧化镁 (MgO)、氧化钡（BaO）、氧化亚铁（FeO）、氧化锰（MnO）、氧化铅（PbO）和氧化铜 (CuO)。 2. 酸性氧化物 二氧化硅 （SiO2）、五氧化二磷（P2O2）、三氧化二硼(B2O2）。 3. 两性氧化物 氧化铝（A12O3）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铬(Cr2O3）、氧化锌（ZnO）、氧化钒(V2O3）。 第三节 熔渣与金属的作用 二、焊缝金属的脱氧 1. 先期脱氧 焊接时，在焊条药皮加热的过程中，药皮中的高价氧化物(Fe2O3 、 Fe3O4 、MnO2 ， 等）和碳酸盐 （CaCO3、MgCO3等）受热分解，放出氧气。 2. 沉淀脱氧 在熔滴和熔池中，利用溶解在液态金属中的脱氧剂，直接与溶入液态金属中的 FeO 作用，把钛还原，脱氧产物从熔滴和熔池中转入熔渣中去，这种脱氧方式叫做沉淀脱氧。 （1）锰 锰的脱氧反应如下：Mn + FeO ⟶ Fe + MnO （2）硅硅的脱氧反应奶下：Si+2FeO ⟶ 2Fe + SiO2 （3）钛 钛脱氧反应如下：Ti +2FeO ⟶ 2Fe + TiO2 （4）铝 铝的脱氧反应如下: 2A1 +3FeO ⟶ 3Fe + A12O3 3. 扩散脱氧 利用氧化物能溶解于熔渣中的特性，通过扩散使氧化物自熔池金属进入熔渣中，从而降低金属中氧化物浓度的过程，这就叫做扩散脱氧。 第三节 熔渣与金属的作用 4. 酸性熔渣和碱性熔渣脱氧过程的不同特点 不论酸性熔渣或碱性熔渣，都是通过上述三个途径来脱氧的。 (1）酸性熔渣脱氧过程的特点 由于酸性熔渣中酸性氧化物多，有条件把扩散脱氧作为主要脱氧方式。 (2）碱性熔渣脱氧过程特点 在碱性熔渣中存在着大量的强碱性的 CaO，而酸性的 SiO2或 TiO2为数不多，而且它们首先要与熔渣中的CaO结合成 CaO • SiO2或 CaO •TiO2，这样，FeO 与SiO2或TiO2结合的机会就很少，因而增加了熔渣中游离 FeO 的数量，显然这是不利于扩散脱氧的。 三、焊缝金属的脱硫 第三节 熔渣与金属的作用 四. 焊缝金属的脱磷 五、焊缝金属的合金化 （一）合金化的目的 （二）常用的合金化方式 1. 应用合金焊丝或带极 应用含合金元素的焊丝、带极再配以药皮或焊剂，使合金元素过渡到焊缝中去