焊接冶金学焊接化学冶金省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章焊接化学冶金1第1页第一节 焊接化学冶金特殊性第二节 焊接区内气体与金属作用第三节 焊接熔渣对金属作用 第四节 焊缝金属净化与合金化第二章第二章-焊接化学冶金焊接化学冶金2第2页重点内容重点内容1、焊接化学冶金过程特点2、气相对金属作用（H）3、熔渣作用性质4、焊接化学冶金普通规律5、合金过渡问题3第3页焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用过程。关键点：各种物质包含气体、液态金属、熔渣。2-1 2-1 焊接化学冶金特殊性焊接化学冶金特殊性4第4页普通化学冶金过程和焊接化学普通化学冶金过程和焊接化学冶金过程对比冶金过程对比普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，放在特定炉中进行。焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼过程，焊接时焊缝相当高炉。二者共同点二者共同点：金属冶炼加工。5第5页不一样点：不一样点：1）原材料不一样 普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。2）目不同普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能6第6页熔池形成熔池形成 熔池为半椭球，几何尺寸为L=P2IU 其中，P2是百分比系数，取决于焊接方法和规范。I是焊接电流，U是焊接电压，上式适合用于点状热源。7第7页8第8页9第9页以低碳钢为例光焊丝在空气中无保护下焊接，其结果是：电弧不稳，飞溅严重，气孔多，工艺性能不好焊缝含0、N量过高。Mn、C量下降，焊接时合金元素烧损严重机械性能下降。一、焊接区金属保护一、焊接区金属保护1.无保护危害10第10页1、气保护 2、渣保护3、气渣联合保护4、真空保护5、自保护2.保护方式和效果11第11页气保护气保护 用于保护熔池和溶用于保护熔池和溶滴气体应是滴气体应是惰性气体惰性气体，并在高温下不分解，并在高温下不分解，或是或是活性不溶于金属活性不溶于金属液体双原子气体液体双原子气体(CO2)。12第12页CO2气体气体COCO2 2为无色无味气体，密度是空气为无色无味气体，密度是空气1.51.5倍，在常温下很稳定，但在高温倍，在常温下很稳定，但在高温下易分解。下易分解。COCO2 2气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池气体密度大，受热后体积膨胀大，所以在隔离空气保护焊接熔池和电弧方面，效果良好。和电弧方面，效果良好。但但COCO2 2气体为氧化性气体，在高温下将分解为气体为氧化性气体，在高温下将分解为COCO和和O O2 2：CO CO2 2 CO+O CO+O2 2所以二氧化碳在高温时有强烈氧化性。所以二氧化碳在高温时有强烈氧化性。氩气氩气氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，所以，氩气是一个理想保护气体。应，所以，氩气是一个理想保护气体。因为氩弧温度高，所以一旦引燃，电弧就很稳定。因为氩弧温度高，所以一旦引燃，电弧就很稳定。氩弧焊普通要求氩气纯度达氩弧焊普通要求氩气纯度达99.9%99.9%，我国生产工业纯氩，其纯度可达，我国生产工业纯氩，其纯度可达99.9%99.9%，完全合乎氩弧焊要求。，完全合乎氩弧焊要求。氩弧焊对焊前除油、去锈、去水等准备工作要求严格，不然就会影氩弧焊对焊前除油、去锈、去水等准备工作要求严格，不然就会影响焊缝质量。响焊缝质量。13第13页熔渣保护利用焊剂、药芯或药皮熔化形成熔渣起到保护作用。对于埋弧焊来讲，焊剂及其熔渣保护效果很好。防止金属氧化和吸气其次向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能还可以降低散热，提高生产率，防止强光辐射14第14页 焊剂是由焊剂是由SiO2，MnO、MgO及及CaF等组等组成硅酸盐。成硅酸盐。焊剂保护效果焊剂保护效果形成熔融液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔形成熔融液态焊剂薄膜，使熔池与空气隔绝，大大降低焊缝中含气量，提升焊缝韧绝，大大降低焊缝中含气量，提升焊缝韧性。性。延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有延长熔池存在时间，加强了冶金反应，有利于气孔、夹渣析出。利于气孔、夹渣析出。15第15页渣渣-气联合保护气联合保护 经过药皮或药芯中造渣经过药皮或药芯中造渣剂和造气剂在焊接过程中剂和造气剂在焊接过程中形成熔渣和气体而共同起形成熔渣和气体而共同起到保护作用。到保护作用。利用渣良好冶金反应和利用渣良好冶金反应和焊缝成型特点以及气体优焊缝成型特点以及气体优良电弧热效率和稳弧作用，良电弧热效率和稳弧作用，可取得良好熔池保护效果。可取得良好熔池保护效果。如焊条药皮及二氧化碳加如焊条药皮及二氧化碳加药芯。药芯。16第16页17第17页真空保护真空保护真空度高于真空度高于0.0133Pa0.0133Pa真空室内进行电子束焊真空室内进行电子束焊接，保护效果最理想。接，保护效果最理想。18第18页自保护自保护 经过化学反应预防氧和氮进入焊缝冶金经过化学反应预防氧和氮进入焊缝冶金保护方法。详细而言，自保护就是经过在保护方法。详细而言，自保护就是经过在焊丝中加入脱氧剂和脱氮剂，使由空气进焊丝中加入脱氧剂和脱氮剂，使由空气进入熔化金属氧和氮反应生成氧化物和氮化入熔化金属氧和氮反应生成氧化物和氮化物，并使其成渣。物，并使其成渣。19第19页二、焊接化学冶金反应区二、焊接化学冶金反应区1 1、药皮反应区、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生一些反应。(100-1200)焊接方法不一样，冶金反应阶段也不一样。以手工电弧焊手工电弧焊为例，加以讨论 1)水分蒸发：100 吸附水蒸发，200400 结晶水去除，化合水在更高温度下析出2)一些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相氧化性20第20页21第21页2 2）熔滴反应区）熔滴反应区指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 特点特点:).温度高：18002400).与气体、熔渣接触面积大：100010000 cm2/kg).时间短速度快:0.01-0.1s;0.0001-0.001s).熔渣和熔滴金属进行强烈搅拌,混合.22第22页3 3熔池反应区熔池反应区1）反应速度低熔池T16001900低于熔滴T；比表面积，接触面积小3001300cm2/kg；时间长，手工焊38秒埋弧焊625s2）熔池温度不均匀突出特点熔池前斗部分发生金属熔化和气体吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体析出,利于放热反应3）含有一定搅拌作用促进焊缝成份均匀化，有利于加紧反应速度，有益于气体和夹渣物排除。然而，没有熔滴阶段激烈。23第23页熔池中部温度最高，头部次之，其次是尾部。24第24页1）液态金属密度差引发自由对流运动2）表面张力差强迫对流运动3）熔池中各种机械力搅拌熔池运动状态熔池运动状态25第25页三、焊接化学冶金系统不平衡三、焊接化学冶金系统不平衡1.多相反应系统焊接化学冶金过程是分区域进行，而且在同一区域不一样部位反应方向和速度也是不一样。2.不平衡反应系统26第26页 2-2 2-2 焊接区内气体与金属作用焊接区内气体与金属作用一、焊接区内气体一、焊接区内气体 （一）气体种类（一）气体种类、起源及供给路径起源及供给路径1.1.种类：种类：金属及熔渣蒸气2.2.起源：起源：1)焊接材料 2)气体介质 3)焊丝和母材表面上油锈等杂质。4)金属和熔渣蒸发产生气体27第27页3.3.供给路径：供给路径：一部分是直接输入或侵入原始气体；一部分是直接输入或侵入原始气体；另一部分是经过物化反应所生成气体。另一部分是经过物化反应所生成气体。1)有机物分解和燃烧:纤维素氧化分解2)碳酸盐和高价氧化物分解28第28页29第29页高价氧化物主要有Fe2O3和MnO2，它们在焊接过程中发生逐层分解生成大量O2，增强了气氛氧化性。30第30页3)物质蒸发及冶金反应物质蒸发主要取决于其本身沸点或饱合蒸气压。在一定温度下，沸点越低或饱合蒸气压越高物质越轻易蒸发。Zn、Mg、Pb、MnKF、LiF、NaF4)直接输入或侵入N2、O2、H2O31第31页二、气体分解和气相组分二、气体分解和气相组分 （一）气体分解（一）气体分解 气体在焊接电弧高温作用下将深入分解，从而对气体与金属相互作用产生显著影响。CO2、H2O和N2、H2、O2、F2将分解为简单气体、个原子或离子与电子。这些反应单均为吸热反应。分解度是指已分解分子数与原有分子总数之比，其大小与气体种类和温度相关。32第32页双原子气体分解度与温度关系分解度（）33第33页（二）气相组分（二）气相组分 气相组分与焊接方法气相组分与焊接方法、焊接材料和焊接规范、焊接材料和焊接规范相关。相关。用低氢型焊条焊接时，气相中含用低氢型焊条焊接时，气相中含H H2 2、H H2 2OO极少。极少。埋弧焊时气相中埋弧焊时气相中COCO2 2、HOHO2 2少，气相氧化性很少，气相氧化性很小；焊条电弧焊时气相中小；焊条电弧焊时气相中COCO2 2、HOHO2 2较多，气较多，气相氧化性增大。相氧化性增大。34第34页二、气体二、气体 与金属作用与金属作用1.1.气体在金属中溶解；气体在金属中溶解；N2、H2和O22.2.气体与金属化学反应。气体与金属化学反应。CO2、H2O和O2（一）气体在金属中溶解(1)(1)溶解反应热力学溶解反应热力学双原子气体在金属中溶解机理：双原子气体在金属中溶解机理：气体分子分解为原子，然后从金属表面层向金属气体分子分解为原子，然后从金属表面层向金属深处溶解。深处溶解。35第35页双原子溶解反应双原子溶解反应:双原子溶解度双原子溶解度:单原子溶解反应单原子溶解反应:单原子溶解度单原子溶解度:单原子溶解单原子溶解过程更为简单和直接，过程更为简单和直接，只需只需原子穿过金属表面层向金属深处溶解。原子穿过金属表面层向金属深处溶解。36第36页（2）氮在金属中溶解起源：起源：主要是焊接区周围空气。氮溶解度伴随温度升高而增大，在2200时到达最大值 37第37页氮在金属中溶解机制1）双原子形式溶于液态金属 2）单原子原子形式溶于液态金属 3）以NO形式溶入 4）以氮离子形式溶入38第38页1)1)、氢在金属中溶解及其影响原因、氢在金属中溶解及其影响原因起起源源：焊条药皮、焊剂、焊丝药芯中水分，药皮中有机物为、焊件表面杂质（锈、油）空气中水分 第一类能形成稳定氢化物金属 第二类不形成稳定氢化物金属（3）氢在金属中溶解39第39页氢溶解机制焊接区为氢能够处于分子、原子和离子状态 氢以原子或质子形式溶入（气保焊）以 溶入（电渣焊）氢经过熔渣向金属中溶解时，氢先溶于熔渣，然后再以 向金属中过渡40第40页此时溶解反应为吸热反应，故溶解度伴随温度升高而增大，并在一定温度下到达最大值 氢在金属中溶解度与温度关系41第41页弧焊时氢溶解度要大于平方根定律计算值。因为氢原子和氢离子存在。42第42页Ti、Zr、Nb提升H溶解度；Si、C、Al降低H溶解度43第43页2).焊缝金属中氢及其扩散 扩散氢：氢以原子或质子形式存在并可在金属晶格中自由扩散。残余氢（剩下氢）：氢原子扩散聚集到金属晶格缺点，显微裂纹和非金属夹杂物边缘空隙中，结合成份子不能自由扩散。总含氢量=扩散氢剩下氢44第44页经焊后放置，一部分扩散氢会转变为参预氢或从焊缝表面逸出，故扩散氢降低，残余氢增加，总氢量降低。45第45页（4）氧在金属中溶解1).以原子氧形式溶解2).以FeO形式溶解46第46页（二）氧化气体对金属氧化（二）氧化气体对金属氧化 气相中氧化气体与金属相互作用1).氧化还原反应方向判据 分解压就是氧化物分解反应到达平衡状态时氧分压，其数值越高，氧化物越易分解，金属越不易被氧化。金属被氧化金属被还原47第47页Cao、MgO、Al2O3分解压最小，最稳定；FeO分解压较高，稳定性差。然而，FeO能溶于液态铁中，其分解压大为降低，使铁易于被氧化。48第48页2).自由氧对金属氧化 3).CO2对金属氧化4).H2O气对金属氧化5).混合气体对金属氧化49第49页在Ar+O2氧化能力比Ar+CO2大。在全部混合气体中伴随O和CO2含量增加，合金元素挠损量、焊缠中非金属夹杂物和氧含量都增加，所以焊缝金属力学性能。采取氧化性混合气体焊接时，应依据其氧化能力大小选择含有适当脱氧剂焊丝。50第50页1-3 1-3 熔渣与金属作用熔渣与金属作用 熔渣：熔渣：电焊条药皮，药芯和焊剂溶化及化学反应生成由各种物质组成复杂体系，是调整和控制焊缝金属成份和性能前提和基础。一、焊接熔渣一、焊接熔渣（一）熔渣作用、成份及分类（一）熔渣作用、成份及分类1.熔渣作用熔渣作用1).机械保护作用2).冶金处理作用 净化、合金化3).工艺性能改进作用稳弧、成形51第51页2.熔渣种类和成份熔渣种类和成份1).熔渣成份：熔渣成份：大致由氧化物、氯化物、硼酸盐类组成是各种化学组成复杂体系。2).熔渣分为三类熔渣分为三类第一类盐型熔渣,CaF2-NaF氧化性小主要用于焊接铝、钛等活性金属第二类盐-氧化物型熔渣，CaO-SiO2-CaF2氧化性较小，有很好除氢效果。主要用于焊接合金钢及低碳钢。E4303(J507),第三类氧化物型熔渣，MnO-SiO2，含有较强氧化性。E5015(J422),TiO2-SiO2-CaO52第52页（二）熔渣结构理论（二）熔渣结构理论液态熔渣结构有三种理论：分子理论分子理论和离子理论离子理论及及分子分子-离子共存理论离子共存理论 1.分子理论:可简明定性为解释熔渣与金属之间冶金反应,但不能解释一些主要现象，如导电性、电解等。1).液态熔渣由自由氧化物及其复合物分子组成液态熔渣由自由氧化物及其复合物分子组成 自由氧化物自由氧化物:SiO:SiO2 2,CaO CaO,Al,Al2 2O O3 3 氧化物复合物：氧化物复合物：SiOSiO2 2CaOCaO53第53页2).2).自自由由氧氧化化物物与与其其复复合合氧氧化化物物处处于于化化合合与与分解平衡状态。分解平衡状态。当Tk自由氧化物浓度复合物浓度熔渣活性Tk自由氧化物浓度复合物浓度熔渣活性3).只有自由氧化物才能与金属作用只有自由氧化物才能与金属作用54第54页2.离子理论：熔渣离子理论是在研究熔渣电化学性质基础上提出。与分子理论相比，更靠近熔渣实际情况。1).熔滴是由简单和复杂离子组成电中性溶液负电性大元素以阴离子形式存在负电性小元素以阳离子形式存在 碱性渣中 少，氧以自由氧离子形式存在酸性渣中 多，形式复杂离子.之间形成离子团，极性键结合.55第55页2).离子分布，聚集和相互作用取决于它综合矩离子分布，聚集和相互作用取决于它综合矩 综合矩综合矩=Z/r r=Z/r r=其子其子ZZ离子电荷（静电单位）离子电荷（静电单位）r r离子半径离子半径离离子子综综合合矩矩越越大大，静静电电场场愈愈强强，与与其其它它离离子子作作用用力愈大力愈大如如 综合矩最大综合矩最大负离子综合矩最大.二者可结合成或更复杂离子当综合矩r综合矩56第56页57第57页盐盐型型简简单单结结构构均均匀匀溶溶液液，氧氧化化型型熔熔渣渣(J422)含含有有复复杂杂网网状状，结结构构化化学学成成份份更更不不均均匀匀离离子子溶溶液液，盐盐-氧氧化化物物型型(J507)比比较较复复杂杂化化学学成成份份微观不均离子溶液。微观不均离子溶液。3).3).液液态态熔熔渣渣与与金金属属之之间间相相互互作作用用过过程程是是原原子子与与离子交换电荷过程离子交换电荷过程离子理论离子理论因为离子交换电荷、运动、形成电流因为离子交换电荷、运动、形成电流.3.3.分子离子共存理论：分子离子共存理论：58第58页（三）熔渣性质与其结构关系1.1.熔渣碱度熔渣碱度分子理论认为熔渣中氧化物按其性质可分为三类1).酸性氧化物 SiO2 TiO2 P2O52).碱性氧化物 K2O Na2O CaO MgO BaO MnO FeO3).中性氧化物 Al2O3 Fe2O3 Cr2O359第59页依据分子理论碱度定义为：式中CaO、MgO、CaF2、SiO2等以质量百分数计B11碱(B11.3,才是真正碱性渣）B11酸B11中60第60页离子理论对碱度定义液态熔渣中自由氧离子浓度定义为碱度液态熔渣中自由氧离子浓度定义为碱度。-渣中第k 种氧化物摩尔分数 -渣中第k 种氧化物碱度系数;B20碱B20 酸B2=0中61第61页2.2.熔渣粘度：是指熔渣内部各层之间包熔渣粘度：是指熔渣内部各层之间包相对运动时内摩擦力。相对运动时内摩擦力。(1)熔渣成份对粘度影响酸性渣SiO2多,Si-O阴离子结构复杂，粘度大O2-多,Si-O阴离子结构简单，粘度小碱性渣CaO多,熔渣中易出现未熔化固相颗粒，粘度大不论是酸性还是碱性渣，加入CaF2，粘度都下降62第62页(2)温度对粘度影响长渣:T,SiO2,Si-O短渣:T,低氢型焊条熔渣63第63页3.3.熔渣表面张力熔渣表面张力实际上是气相与熔渣间界面张力或相互接触比表面能。化学键能越大表面张力越大.离子键:K2ONa2OCaOMgOBaOMnOFeO（表面张力大）共价键:SiO2TiO2P2O5（表面张力小）64第64页4.4.熔渣熔点熔渣熔点药皮熔点:药皮熔化温度药皮开始熔化温度称为造渣温度熔渣熔点:固态熔渣熔化温度熔渣熔点要与被焊母材以及所用焊丝或焊芯熔点相匹配，焊接熔渣熔点普通应比焊缝金属熔点低200450，药皮造渣温度普通应比焊缝金属熔点低100250焊接钢熔点在1150-135065第65页（一）置换氧化：指被焊金属与其它金属或非金属氧化物发生置换反应而造成氧化(SiO2)+2FeSi+2FeOlgKSi=lg(FeO)2Si/(SiO2)=-13460/T+6.04T反应向右进行(MnO)+Fe=Mn+FeOlgKMn=lg(FeO)Mn/(MnO)=-6600/T+3.16二、活性熔渣对焊缝金属氧化二、活性熔渣对焊缝金属氧化置换氧化和扩散氧化66第66页活性熔渣对金属氧化能力与其活性系数AF相关。对于熔炼焊剂而言，活性系数AF与焊剂组成物质量分数w和焊剂碱度B1相关，即AF0.6高活性AF=0.30.1低活性AF=0.6-0.3活性能AF0.1惰性67第67页68第68页二、活性熔渣对焊缝金属氧化二、活性熔渣对焊缝金属氧化（二）扩散氧化:是指熔渣中氧化物经过扩散进入被焊金属而使金属增氧。L=w(FeO)/wFeO酸性饱和SiO2lgL=4906/T-1.877碱性饱和CaOlgL=5014/T-1.980温度越高，L越小，说明FeO在高温时易向钢液中分配。所以，扩散氧化主要在熔滴阶段和熔池高温区。在相同温度下，碱性渣比酸性渣易使FeO向钢液中分配。69第69页在一定温度下，增加熔渣中FeO含量，FeO将向钢液中扩散，从而使焊缝中含氧量增加。70第70页三、焊缝金属脱氧三、焊缝金属脱氧先期脱氧，沉淀脱氧，扩散脱氧（一）脱氧目标和选择脱氧标准(1)脱氧剂对氧亲和力 Mn，Si，Ti，Al(2)脱氧产物物理性质 脱氧产物不溶于液态金属；脱氧产物不溶于液态金属；熔点低，在焊接时最好为液态。熔点低，在焊接时最好为液态。这么物理性质有利于脱氧产物在液态金属中聚合成大质点，快速上浮到熔渣中。71第71页三、焊缝金属脱氧三、焊缝金属脱氧（二）先期脱氧药皮反应区，碳酸盐分解为O2和CO2 温度低，先期脱氧效果不充分72第72页（三）沉淀脱氧：是指溶解在液态金属中脱氧剂将被焊金属及其合金从其氧化物中还原出来，并使脱氧产物浮到熔渣中脱氧方式。主要在熔滴和熔池中进行。惯用脱氧剂为Mn、Si1.Mn脱氧Mn+FeO=Fe+(MnO)放热反应，主要在熔池尾部低温区。SiO2,TiO2与MnO生成复合物有利于脱氧73第73页酸性渣中含有较多SiO2和TiO2，它们能与脱氧产物MnO生成复合物MnOSiO2和MnOTiO274第74页2.Si脱氧Si+2FeO(SiO2)+2Fe提升熔渣碱度有利于脱氧。然而，脱氧产物SiO2熔点高，易成为夹渣，不能单独用来脱氧3.Si/Mn联合脱氧Mn和Si质量之比介于37，脱氧产物MnO与SiO2生成硅酸盐MnOSiO,有利于脱氧反应。MnOSiO密度小，熔点低，易上浮75第75页（四）扩散脱氧：是指被焊金属氧化物经过扩散从液态金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量一个方式。脱氧程度由分配定律决定。(1)扩散脱氧效果主要与温度和熔渣性质相关L=(FeO)/FeOT L，FeO易向熔渣过渡在相同温度下，酸性渣比碱性渣易使Fe向熔渣中分配(2)扩散脱氧是不充分在熔池尾部进行，造成扩散脱氧76第76页（一）氮对焊接质量影响（一）氮对焊接质量影响1)促进焊缝中气孔形成，金属凝固时氮气来不及逸出；2)改变焊缝力学性能，氮能提升焊缝强度和硬度，但会使焊缝塑性和韧性降低；3)时效脆化，针状氮化物Fe4N，造成塑性和韧性下降。加入Ti，Al可形成稳定化合物，可抑制这种脆化现象。1-4 1-4 焊缝金属净化与合金焊缝金属净化与合金一一 氮对焊接质量影响及控制氮对焊接质量影响及控制77第77页78第78页（二）焊缝含氮量控制办法（二）焊缝含氮量控制办法1 1）、机机械械保保护护：气一渣保护、渣保护、气体保护、抽真空。对于适渣型焊条：保护效果取决于药皮数量及成份 2 2）、焊接工艺规范影响）、焊接工艺规范影响：U,I,直流反接3 3）、焊丝成份影响）、焊丝成份影响 ：增加焊丝或药皮中Ti含量可生成稳定氮化物；增加含碳量可降低氮在金属中溶解度。79第79页二、氢对焊接质量影响及控制二、氢对焊接质量影响及控制暂态现象：脆化、白点、经时效、热处理可消除 永久现象：气孔、改变组织、显微斑点、冷裂纹、不可消除 1)1)、氢氢脆脆 溶解在金属晶格中氢扩散聚集到显微空腔里形成份子氮，产生很高压力（一）氢对焊接质量影响（一）氢对焊接质量影响80第80页2)2)、白点、白点 肉眼可见，直径0.53mm中心处有气孔或小夹渣，外围有塑性裂断痕迹，象鱼眼似也称“鱼眼”.产生原因：产生原因：白点是在塑性变形阶段产生。“诱捕理论诱捕理论”解释：解释：焊缝中气孔及非金属夹杂物边缘空隙,好象“陷阱”一样.捕捉氢原子，并在其中结合成氢分子,在拉伸试验中“陷阱”中氢分子被吸附.因为塑性变形新产生微裂纹表面上,分解成原子氢,原子氢扩散到微裂纹金属晶格内,引发金属脆化。81第81页3)3)、气孔、气孔结晶时,析出分子氢来不及从液态金属中逸出4)4)、产生冷裂纹、产生冷裂纹82第82页（二）控制氢办法（二）控制氢办法1)、限制焊接材料含氢量，药皮成份 2)、严格清理工件及焊丝：去锈、油污、吸附水分 83第83页84第84页3)、冶金脱氢处理 在焊材加入氟化物酸性焊条里加入萤石碱性焊条里加入萤石85第85页86第86页3)、冶金脱氢处理 增加焊接材料氧化性在焊接材料中加入稀土元素碲(Te)、钇(Y)87第87页88第88页4)、调整焊接规范 降低电流，可降低熔滴比表面积；直流反接。5)、焊后脱氢处理加热温度越高，保温时间越长，脱氢越显著89第89页90第90页（一）氧对焊接质量影响（一）氧对焊接质量影响1).机械性能下降2).化学性能变差3).产生气孔CO合金元素烧损4).工艺性能变差（二）预防办法（二）预防办法一防，二脱三、氧对焊接质量影响及控制三、氧对焊接质量影响及控制91第91页92第92页四、焊缝金属中硫和磷控制四、焊缝金属中硫和磷控制（一）焊缝中硫危害及控制（一）焊缝中硫危害及控制1.硫危害(FeFeS)988，(FeOFeS)940(NiS+Ni)6372.控制硫办法（1）限制焊接材料中含硫量93第93页(CaO)FeS(CaS)(FeO)(MnO)FeS(MnS)(FeO)锰脱硫Mn+FeS=(MnS)+FeLgK=8220/T-1.86TK有利于脱硫(MgO)FeS(MgS)(FeO)碱性氧化物脱硫（2）用冶金方法脱硫94第94页（二）焊缝中磷危害及控制（二）焊缝中磷危害及控制1.磷危害 2.控制磷办法（1）限制焊接材料中含磷量（2）脱硫反应a）.FeO将磷氧化生成P2O5b）.使之与渣中碱性氧化物生成稳定磷酸盐2Fe3P+5(FeO)+3(CaO)=(CaO)3.P2O3+11Fe2Fe3P+5(FeO)+4(CaO)=(CaO)4.P2O3+11Fe95第95页(一一)、合金过渡目标及方式、合金过渡目标及方式1)目标:赔偿元素损失;改进焊缝;特殊性能2)方式：1.应用合金焊丝或带极 成份均匀；成份不易调整，工艺复杂，成本高。2.应用合金药皮或粘结焊剂 工艺简单，成本低；成份不均匀。3.应用合金粉未或药芯 成份易调整；成份不均匀，工艺复杂。五、焊缝金属中合金化五、焊缝金属中合金化96第96页（二）合金过渡系数用及其影响原因（二）合金过渡系数用及其影响原因（1）合金过渡系数）合金过渡系数式中 -合金元素过渡系数w(Md)-合金元素在熔敷金属中含量 w(Me)-合金元素原始含量97第97页（2）过渡系数影响原因）过渡系数影响原因 1.合金元素物化性质沸点越低，蒸发损失越大，越小Cu、Ni、Co、Fe、W、Mo、Cr、Mn、V、Si、Ti、Zr、Al1600合金元素对氧亲和力由左到右增强 2.合金元素含量 合金元素含量,但增加一定时,趋于定值。98第98页99第99页（2）过渡系数影响原因）过渡系数影响原因 3.合金剂粒度 合金剂粒度，比表面积，氧化损失，4.药皮和焊剂物理性质药皮或焊剂氧化势合金元素与其氧化物共存时,合金元素与其氧化物与渣酸碱性相同时,5.药皮重量系数 Kb 100第100页（三）熔合比及焊缝成份控制（三）熔合比及焊缝成份控制焊缝熔合比mb焊缝中熔化母材所占质量md焊缝中熔敷金属质量熔合比是指局部熔化母材与焊缝金属比值。101第101页本章小结本章小结 本章以手工电弧焊焊接低碳钢和低合金钢冶金问题为重点，从热力学角度来说明焊接化学冶金普通规律。也讨论了熔渣对金属作用、合金过渡几个形式及影响原因。102第102页思索题1.焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？2.焊接区内有那些气体？它们是怎样产生？103第103页3.什么是长渣和短渣？其适用性有何不一样？P64 4.测得熔渣化学成份为：CaO 41.94%、CaF228.34%、SiO223.76%、FeO5.78%、TiO27.23%、Al2O33.57%、MnO3.74%、(Na2O+K2O)4.25%，计算熔渣碱度B1，并判断该渣酸碱性。104第104页5.叙述焊接熔渣对金属氧化路径及影响原因。6.焊缝金属脱氧路径有哪些？脱氧效果怎样？105第105页7.氢对焊接质量有那些影响?怎样加以控制。8.叙述硫和磷对焊接接头危害及控制办法？106第106页本章结束本章结束107第107页