焊接冶金学—材料焊接性课后答案

第一篇：焊接冶金学—材料焊接性课后答案

第三章：合金结构焊接热影响区（HAZ）最高硬度

1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？ 答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。

2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

3.Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？ 答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。

4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？ 答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。

5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：① 要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术;典型的低碳调质钢在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。

6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？ 答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬倾向，马氏体转变温度低，无自回火过程，因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。

7.比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向.答：

1、冷裂纹的倾向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而冷裂倾向更大。

2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严重，焊接时易产生洁净裂纹，热裂倾向较大。

3、消除应力裂纹倾向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，对于SR有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高，SR倾向较大。

8.同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别？为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接？ 答：在调质状态下焊接，若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生，必须适当采用预热，层间温度控制，中间热处理，并焊后及时进行回火处理，若为减少热影响的软化，应采用热量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接热输入越小越好。

在退火状态下焊接：常用焊接方法均可，选择材料时，焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，主要合金也要与母材一致，在焊后调质的情况下，可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹。因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大，在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹，一般要进行复杂的焊接工艺，采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能。

9珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？why？ 答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹，热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹，但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向，而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则，特别还要注意焊接材料的干燥性，因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。

10低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别？why？ 答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少，选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物，可保证低温下有一定的AK要求。对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热，产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热。采用SAW时，可用振动电弧焊法防止生成柱状晶。

第四章 不锈钢及耐热钢的焊接

1.不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？如何控制焊缝中的含碳量？答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织，降低焊缝的韧性，提高冷裂纹敏感性。碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间腐蚀。选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。

2.为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织？通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量？答：焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。通过控制铁素体化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，来控制焊缝中的铁素体含量。

3.18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低C%，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。

4.简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因？在母材和焊缝合金成分一定的条件下，焊接时应采取何种措施防止热裂纹？答：产生原因：{1}奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中产生较大的拉应力；{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹；{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织，以FA模式凝固，无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%，适当提高铁素体化元素含量，使焊缝δ%提高，从而提高抗裂性；Ni>15%时，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝、净化晶界作用，以提高抗裂性；{4}选择合适的焊接工艺。

5.奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料？答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能，采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，更有利于提高耐点蚀性能。

6.铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题？焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝。CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。焊接工艺特点：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施，T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理，严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同，采用不同焊材和工艺方法。

7.何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性和韧性差。现象：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃，便可恢复其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形有关。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出现475℃脆性适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除。

8.马氏体不锈钢焊接中容易出现什么问题，在焊接材料的选用和工艺上有什么特点？制定焊接工艺时应采取哪些措施？答：易出现冷裂纹、粗晶脆化。焊接材料的选用：{1}对简单的Cr13型，要保证性能，要求S、P、Si，C含量较低，使淬硬性下降，更要保证焊接接头的耐蚀性。{2}对Cr12为基加多元元素型，希望 焊缝成分接近母材，形成均一的细小M组织。{3}对于超低C复相M钢，采用同质焊材，焊后经超微细复相化处理，可使焊缝的强韧化约等于母材水平。工艺特点:{1}预热温度高{局部或整体}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近缝区出现粗大α和κ析出；{3}选用低H焊条：焊缝成分与母材同质，高碳M可选用A焊条焊接.9.双相不锈钢的成分和性能特点，与一般A不锈钢相比双相不锈钢的焊接性有何不同？在焊接工艺上有什么特点？答：双相不锈钢是在固溶体中F和A相各占一半，一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢。这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化物应力腐蚀性能。与一般A不锈钢相比：{1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性，耐氯化物SCC性能，耐晶间腐蚀性能，但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致；{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹，也不会产生热裂纹。焊接工艺特点：{1}焊接材料应根据“适用性原则”，不同类型的双相钢所用焊材不能任意互换，可采取“适量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工艺参数，避免产生过热现象，可适当缓冷，以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接。

10.从双相不锈钢组织转变的角度出发，分析焊缝中Ni含量为什么比母材高及焊接热循环对焊接接头组织，性能有何影响？答：双相不锈钢的合金以F模式凝固，凝固结束为单相δ组织，随着温度的下降，开始发生δ→γ转变不完全，形成两相组织。显然，同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多，导致焊后组织不均匀，韧性、塑性下降。提高焊缝中Ni含量，可保证焊缝中γ/δ的比例适当，从而保证良好的焊接性。在焊接加热过程，整个HAZ受到不同峰值温度的作用，最高接近钢的固相线，但只有在加热温度超过原固溶处理温度区间，才会发生明显的组织变化，一般情况下，峰值低于固溶处理的加热区，无显著组织变化，γ/δ值变化不大，超过固溶处理温度的高温区，会发生晶粒长大和γ相数量明显减少，紧邻溶合线的加热区，γ相全部溶于δ相中，成为粗大的等轴δ组织，冷却后转变为奥氏体相，无扎制方向而呈羽毛状，有时具有魏氏组织特征。第五章：有色金属

1.为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？ 答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因。2）氢的来源非常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水，保护气体的氢和水分等都是氢的来源。3）氢在铝及其合金中的溶解度在凝点时可从0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差约20倍，这是促使焊缝产生气孔的重要原因之一。4)铝的导热性很强，熔合区的冷速很大，不利于气泡的浮出，更易促使形成气孔

防止措施： 1）减少氢的来源，焊前处理十分重要，焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除。2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时间3）改变弧柱气氛中的性质

原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大 2）氧化膜不致密，吸水强的铝合金al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔 3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而吸水强的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上冒出气泡，由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成有条件长大，所以常造成集中大的气孔。因此al-mg合金更易形成集中的大气孔。2.硬铝及超硬铝焊接时易产生什么样的裂缝？为什么？如何防止裂纹？ 答：裂纹倾向大，铝及硬铝产生焊接热裂纹

原因：1）易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生裂纹的重要原因 2）线膨胀系数大，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力也是产生裂纹的原因之一 防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，产生自愈合作用 2）生产中采用含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性，并提高抗裂性 4）热能集中焊接方法可防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性 5）采用小电流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性问题

3.分析高强度铝合金焊接接头性能低于母材的原因及防止措施，焊后热处理对焊接接头性能有什么影响？什么情况下对焊接接头进行焊后热处理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化产生显微裂纹

2）非时效强化铝合金haz软化，主要发生在焊前经冷作硬化的合金上，经冷作硬化的铝合金，haz峰值温度超过再结晶温度（200-300）区域就产生明显软化

3）时效强化铝合金haz软化，由于第二相脱溶析出聚集长大发生过时效软化 防止措施：1）采用小的焊接热输入 2）对al-zn-mg合金，焊后经自然时效可逐步恢复或接近母材的水平热处理对接头性能的影响：1）焊后不热处理接头强度均低于母材，特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后人工热处理，接头强度系数也未超过60% 2）al-zn-mg合金强度与焊后自然时效长短有关系，随自然时效的增长，强度可接近母材要求焊缝有足够的强度，则焊后要热处理焊后要洗掉焊剂残渣，以防焊件腐蚀

4.铜及铜合金的物理化学性能有何特点，焊接性如何？不同的焊接方法对铜及铜合金焊接接头有什么影响？ 答：1）铜及铜合金的物理化学性能：优良的导电导热性能；冷热加工性能好，无磁性；具有高的强度，抗氧化性及抗淡水，盐水，氨碱溶液和有机化学物质腐蚀的性能

2）焊接性： 铜及合金在焊接中难熔合，易变形，而且产生很大的焊接应力；

铜及合金与杂质形成多种低熔点共晶，焊接时出现热裂纹

铜及合金焊接中易产生扩散气孔（H）反应气孔（冶金反应）及氮气孔（空气中的氮）焊接接头的性能变化：纯铜焊接时，焊缝与焊接接头的抗拉强度可与母材接近，但塑性比母材有些降低

3）焊接方法对铜及合金的接头性能影响：

焊条电弧焊，使焊接接头焊缝中氢氧百分比增加，zn蒸发严重容易形成气孔

埋弧焊时，对中厚板焊接可获得优质焊接接头

氩弧焊工艺，TIG焊由于电弧能量集中易使焊接接头产生难熔合及变形 MIG焊可获得好的焊接接头

等离子弧焊可使接头不易变形，焊接接头质量达到母材

5.分析采用埋弧焊和氩弧焊焊接中等厚度纯铜板的工艺特点，各有什么优缺点？

答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不预热及开坡口条件下获得优质接头，使焊接工艺大为简化，特别适合中厚板长焊缝的焊接

2）氩弧焊 TIG具有电弧能量集中，保护效果好，热影响区窄，操作灵活的优点，特别适合中板及薄小件的焊接和补焊

MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快

第二篇：材料焊接性课后答案

第三章：合金结构焊接热影响区（HAZ）最高硬度

焊接热影响区（heat affected zone,简称HAZ）最高硬度，是指焊接后焊接接头中的热影响区硬度的最高值。一般其硬度值采用维氏硬度来表示，例如HV10。是评价钢种焊接性的重要指标之一，比碳当量更为准确。采用焊接热影响区最高硬度作为一个因子来评价金属焊接性（包括冷裂纹敏感性），不仅反映钢钟化学成分的作用，还反映了焊接工艺参数影响下形成的不同组织形态的作用。

因为硬度与强度有一定的头条，即强度高，对应的硬度也高。因此焊接热影响区最高硬度也反映了焊接热影响区的强度，而焊接热影响区的强度超高，会导致其塑性降低，从而易形成裂纹或裂纹易于扩展。另外，不同的组织形态的硬度值也不一样，在钢中，高碳马氏体（孪晶马氏体）的硬度值最高，且高碳马氏体的塑性、韧性最差，所以焊接热影响区最高硬度也可以间接反映接头的性能。焊接热影响区的最高硬度值的数值越高，其对就的强度就越高，韧性、塑性就越差。因些，重要结构中，对焊接热影响区最高硬度有一定的限制，并作为评价指标之一。钢

1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？

答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝氏体、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接方法。

2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。

答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火

3.Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？

答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。

4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？

答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。

5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）

答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：① 要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。

此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术;典型的低碳调质钢在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。

6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？

答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬倾向，马氏体转变温度低，无自回火过程，因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。

7.比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向.答：

1、冷裂纹的倾向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而冷裂倾向更大。

2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严重，焊接时易产生洁净裂纹，热裂倾向较大。

3、消除应力裂纹倾向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，对于SR有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高，SR倾向较大。

8.同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别？为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接？

答：在调质状态下焊接，若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生，必须适当采用预热，层间温度控制，中间热处理，并焊后及时进行回火处理，若为减少热影响的软化，应采用热量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接热输入越小越好。

在退火状态下焊接：常用焊接方法均可，选择材料时，焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，主要合金也要与母材一致，在焊后调质的情况下，可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹。

因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大，在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹，一般要进行复杂的焊接工艺，采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能。

9珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？why？

答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹，热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹，但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向，而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则，特别还要注意焊接材料的干燥性，因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。

10低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别？why？

答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少，选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物，可保证低温下有一定的AK要求。对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热，产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热。采用SAW时，可用振动电弧焊法防止生成柱状晶。

第四章 不锈钢及耐热钢的焊接

1.不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？如何控制焊缝中的含碳量？答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织，降低焊缝的韧性，提高冷裂纹敏感性。碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间腐蚀。选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。

2.为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织？通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量？答：焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。通过控制铁素体化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，来控制焊缝中的铁素体含量。

3.18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低C%，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。

4.简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因？在母材和焊缝合金成分一定的条件下，焊接时应采取何种措施防止热裂纹？答：产生原因：{1}奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中产生较大的拉应力；{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹；{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织，以FA模式凝固，无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%，适当提高铁素体化元素含量，使焊缝δ%提高，从而提高抗裂性；Ni>15%时，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝、净化晶界作用，以提高抗裂性；{4}选择合适的焊接工艺。

5.奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料？答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能，采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，更有利于提高耐点蚀性能。

6.铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题？焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝。CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。焊接工艺特点：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施，T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理，严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同，采用不同焊材和工艺方法。

7.何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性和韧性差。现象：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃，便可恢复其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形有关。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出现475℃脆性适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除。

8.马氏体不锈钢焊接中容易出现什么问题，在焊接材料的选用和工艺上有什么特点？制定焊接工艺时应采取哪些措施？答：易出现冷裂纹、粗晶脆化。焊接材料的选用：{1}对简单的Cr13型，要保证性能，要求S、P、Si，C含量较低，使淬硬性下降，更要保证焊接接头的耐蚀性。{2}对Cr12为基加多元元素型，希望

焊缝成分接近母材，形成均一的细小M组织。{3}对于超低C复相M钢，采用同质焊材，焊后经超微细复相化处理，可使焊缝的强韧化约等于母材水平。工艺特点:{1}预热温度高{局部或整体}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近缝区出现粗大α和κ析出；{3}选用低H焊条：焊缝成分与母材同质，高碳M可选用A焊条焊接.9.双相不锈钢的成分和性能特点，与一般A不锈钢相比双相不锈钢的焊接性有何不同？在焊接工艺上有什么特点？答：双相不锈钢是在固溶体中F和A相各占一半，一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢。这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化物应力腐蚀性能。与一般A不锈钢相比：{1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性，耐氯化物SCC性能，耐晶间腐蚀性能，但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致；{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹，也不会产生热裂纹。焊接工艺特点：{1}焊接材料应根据“适用性原则”，不同类型的双相钢所用焊材不能任意互换，可采取“适量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工艺参数，避免产生过热现象，可适当缓冷，以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接。

10.从双相不锈钢组织转变的角度出发，分析焊缝中Ni含量为什么比母材高及焊接热循环对焊接接头组织，性能有何影响？答：双相不锈钢的合金以F模式凝固，凝固结束为单相δ组织，随着温度的下降，开始发生δ→γ转变不完全，形成两相组织。显然，同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多，导致焊后组织不均匀，韧性、塑性下降。提高焊缝中Ni含量，可保证焊缝中γ/δ的比例适当，从而保证良好的焊接性。在焊接加热过程，整个HAZ受到不同峰值温度的作用，最高接近钢的固相线，但只有在加热温度超过原固溶处理温度区间，才会发生明显的组织变化，一般情况下，峰值低于固溶处理的加热区，无显著组织变化，γ/δ值变化不大，超过固溶处理温度的高温区，会发生晶粒长大和γ相数量明显减少，紧邻溶合线的加热区，γ相全部溶于δ相中，成为粗大的等轴δ组织，冷却后转变为奥氏体相，无扎制方向而呈羽毛状，有时具有魏氏组织特征。

第五章：有色金属

1.为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？

答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因。

2）氢的来源非常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水，保护气体的氢和水分等都是氢的来源。

3）氢在铝及其合金中的溶解度在凝点时可从0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差约20倍，这是促使焊缝产生气孔的重要原因之一。

4)铝的导热性很强，熔合区的冷速很大，不利于气泡的浮出，更易促使形成气孔

防止措施：

1）减少氢的来源，焊前处理十分重要，焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除。2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时间3）改变弧柱气氛中的性质

原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大2）氧化膜不致密，吸水强的铝合金al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而吸水强的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上冒出气泡，由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成有条件长大，所以常造成集中大的气孔。因此al-mg合金更易形成集中的大气孔。

2.硬铝及超硬铝焊接时易产生什么样的裂缝？为什么？如何防止裂纹？

答：裂纹倾向大，铝及硬铝产生焊接热裂纹

原因：1）易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生裂纹的重要原因

2）线膨胀系数大，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力也是产生裂纹的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，产生自愈合作用

2）生产中采用含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有很好的愈合作用

3）加入Ti,zr,v,b微量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性，并提高抗裂性

4）热能集中焊接方法可防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性

5）采用小电流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性问题

3.分析高强度铝合金焊接接头性能低于母材的原因及防止措施，焊后热处理对焊接接头性能有什么影响？什么情况下对焊接接头进行焊后热处理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化产生显微裂纹

2）非时效强化铝合金haz软化，主要发生在焊前经冷作硬化的合金上，经冷作硬化的铝合金，haz峰值温度超过再结晶温度（200-300）区域就产生明显软化

3）时效强化铝合金haz软化，由于第二相脱溶析出聚集长大发生过时效软化

防止措施：1）采用小的焊接热输入

2）对al-zn-mg合金，焊后经自然时效可逐步恢复或接近母材的水平

热处理对接头性能的影响：1）焊后不热处理接头强度均低于母材，特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后人工热处理，接头强度系数也未超过60%

2）al-zn-mg合金强度与焊后自然时效长短有关系，随自然时效的增长，强度可接近母材

要求焊缝有足够的强度，则焊后要热处理

焊后要洗掉焊剂残渣，以防焊件腐蚀

4.铜及铜合金的物理化学性能有何特点，焊接性如何？不同的焊接方法对铜及铜合金焊接接头有什么影响？

答：1）铜及铜合金的物理化学性能：优良的导电导热性能；冷热加工性能好，无磁性；具有高的强度，抗氧化性及抗淡水，盐水，氨碱溶液和有机化学物质腐蚀的性能

2）焊接性：铜及合金在焊接中难熔合，易变形，而且产生很大的焊接应力；

铜及合金与杂质形成多种低熔点共晶，焊接时出现热裂纹

铜及合金焊接中易产生扩散气孔（H）反应气孔（冶金反应）及氮气孔（空气中的氮）

焊接接头的性能变化：纯铜焊接时，焊缝与焊接接头的抗拉强度可与母材接近，但塑性比母材有些降低

3）焊接方法对铜及合金的接头性能影响： 焊条电弧焊，使焊接接头焊缝中氢氧百分比增加，zn蒸发严重容易形成气孔

埋弧焊时，对中厚板焊接可获得优质焊接接头

氩弧焊工艺，TIG焊由于电弧能量集中易使焊接接头产生难熔合及变形

MIG焊可获得好的焊接接头

等离子弧焊可使接头不易变形，焊接接头质量达到母材

5.分析采用埋弧焊和氩弧焊焊接中等厚度纯铜板的工艺特点，各有什么优缺点？

答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不预热及开坡口条件下获得优质接头，使焊接工艺大为简化，特别适合中厚板长焊缝的焊接

2）氩弧焊 TIG具有电弧能量集中，保护效果好，热影响区窄，操作灵活的优点，特别适合中板及薄小件的焊接和补焊

MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快

第三篇：焊接冶金学考点总结

焊接工艺克服阻碍金属表面密切接触的两项措施1对被焊接的材质施加压力2对被焊材料加热（局部或整体）焊接被焊工件的材质（同种或异种）通过加热或加压或二者并用用或不用填充材料使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程 焊接、钎焊、粘焊本质区别1焊接母材与焊接材料均熔化且二者形成共同的晶粒2钎焊只有钎料熔化而母材不熔化在连接处一般不容易形成共共同晶粒只有在母材与鲜钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合3粘焊既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散只是靠粘接剂与木材的粘接作用 熔焊热源电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热 压力焊钎焊热源电阻热、摩擦热、高频感应热 焊接加热区分为活性斑点和加热板点区 焊接热循环在焊接热源的作用下焊件上某点的温度随时间变化的过程 熔滴过渡形式1短路过度2颗粒状过度3附壁过度 短路过渡：在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定尺寸与熔池发生接触形成短路电弧熄灭的现象（同时在各种力的作用下熔滴过渡到熔池中电弧重新引燃）熔滴的过渡形式尺寸和过度频率取决于药皮的成分与厚度、焊芯直径、焊接电流和极性等因素，碱性焊条在较大的焊接电流范围内主要是短路过度和大颗粒状过度，酸性焊条主要是细颗粒状和附壁过度 熔滴越细小其比表面积（表面积/质量）越大 增大焊接电流或药皮中加入表面活性物质等可使比表面积增大有利于加强冶金反应 L（熔池长度）=UI*P(比例系数)熔滴阶段的反应主要是在焊条末端进行的 手工电弧焊三反应区药皮熔滴熔池 熔滴反应区特点1熔滴温度高2熔滴和气体和熔渣的接触面积大3各项之间的反应时间短4熔滴和熔渣发生强烈的混合 熔滴反应区主要物化反应1气体的溶解和分解2金属的蒸发3金属及其合金成分的氧化还原4焊缝金属的合金化（反应时间最短、温度高、接触面积大、有强烈的混合所以冶金反应最激烈，许多反应可达到接近终了的程度，对焊缝成分影响最大）熔合比焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例 氮：对焊接质量的影响1促使焊缝产生气孔2是提高低碳低合金钢焊缝强度降低塑性和韧性的元素3促使焊缝金属时效脆化4可作为合金元素进入刚中 控制焊缝含氮量措施1坚强焊接区的保护a焊条药皮的保护作用取决于药皮的成分和数量b药芯焊丝的保护效果取决于保护成分含量和形状系数2焊接工艺参数的影响a尽量采用短弧焊（U升高电弧变长熔滴与空气接触时间过长）b增大电流，熔滴过渡频率增大接触时间缩短c焊接速度对焊缝的含氮量影响不大d增大焊丝直径，熔滴变粗e单层焊比多层焊含氮量低（直流正极性焊接时焊缝含氮量比反极性(焊条接正极工件接负极)时高）3利用合金元素控制含氮量a增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝含氮量（1碳可降低氮在铁中的溶解度2碳氧化生成CO、CO2加强保护作用降低氮分压3碳的氧化引起熔池的沸腾有利于氮的逸出）b添加Ti、Al、Zr和稀土元素对氮有很大的亲和力，能形成稳定的化合物 氢：扩散氢氢原子及氢离子的半径很小可以在焊缝金属晶格中自由扩散 残余氢氢扩散到金属的晶格缺陷、显微裂纹或非金属夹杂物边缘的微小空隙中时结合成氢分子，由于分子的半径大而不能自由扩散 氢的动态行为金属中的氢含量因扩散的缘故随时间的变化，扩散氢减少残余氢增加而总氢量下降（扩散氢一部分从焊缝逸出一部分变为残余氢）氢对焊接质量的影响1形成气孔（熔池凝固结晶时溶解度突然下降，使氢处于过饱和状态促使发生2H=H2反应生成分子在液态金属中形成气泡，当气泡向外逸出的速度低于熔池的凝固速度时，就在焊缝中形成气孔）2产生冷裂纹焊接接头冷却到较低温度时（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的焊接裂纹成冷裂纹3造成氢脆氢在室温附近使钢塑性严重下降现象称为氢脆，是由于原子氢扩散聚集到钢显微空隙中结合为分子氢造成空隙内产生很高的压力阻碍金属塑性变形导致金属变脆4出现白点白点是出现在焊缝金属拉伸或弯曲试件的断面上的一种白色圆形斑点中心含有微细气孔或夹杂物，周围则为银白色的脆化部分，其形状类似于鱼眼珠中的白点它主要是在外力作用下，氢在微小气孔和夹杂物处的集结造成脆化 控制氢的措施1限制焊接材料中的含氢量2清除工件及焊丝表面的污垢杂质工件坡口附近以及焊丝表面上的铁锈油污水分等使焊缝増氢的因素3冶金处理a焊条药皮和焊剂中加入氟化物b控制焊接材料的氧化还原势c在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素Y/Te /Se可大幅降低扩散氢的含量4控制焊接工艺参数5焊后脱氢处理（焊后把焊件加热到一定温度促使氢扩散逸出的工艺叫做脱氢处理）熔渣种类：1盐类熔渣 主要是由金属氟酸盐氯酸盐

和不含氟的化合物组成的属于这个类型的渣系有CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF等盐型熔渣的氧化性很小，所以主要应用于焊接铝、钛及其他化学活性金属及其合金2盐-氧化物型熔渣主要有氟化物和强金属氧化物组成的CaF2-CaO-Al2O3等都属于这类熔渣它们主要用于焊接合金钢及合金，因为这类型的熔渣氧化性较小3氧化物型熔渣主要有金属氧化物组成这类熔渣含有较多的弱氧化物，因此氧化性较强主要用于焊接低碳钢和低合金钢 熔渣在焊接工艺中的作用1机械保护作用2冶金处理作用3改善焊接工艺性能 熔渣的活性、粘度和表面张力等都与熔渣的碱度有密切关系 熔渣的粘度取决于熔渣的成分和温度，实际上取决于熔渣的结构 氧：氧对焊接质量的影响1焊缝的强度韧性和塑性明显的下降尤其是焊缝金属的低温冲击韧度急剧下降，引起焊缝金属的时效硬化、热脆及冷脆等，以及物理机化学性能的变化2形成气孔在熔池阶段，溶解的氧与碳发生冶金反应，反应产物是不容于水的Co如果在熔池进行凝固时Co气泡来不及逸出就会形成Co气孔3烧损有益合金元素从而使焊缝金属性能变坏4形成飞溅 在熔滴中所进行的氧与碳的冶金反应生成CO受热膨胀造成熔滴爆炸，形成飞溅破坏焊接过程的稳定性 控制氧的措施是预防和脱氧1采用纯度高的焊接材料（尽量采用不含或少含氧量的焊接材料）2控制焊接工艺参数，尽可能的采用短弧焊（增加电弧电压使空气容易侵入电弧并且增加了氧与熔滴接触的时间，致使焊缝含氧量增加）3采用冶金方法进行脱氧通过向焊丝或焊条药皮中加入某种合金元素，是这些合金元素在焊接过程中被氧化从而保护被焊金属及其合金元素不被氧化 焊缝金属的脱氧用于脱氧的元素或铁合金称为脱氧剂

脱氧就是焊丝焊剂或焊条药皮中加入某种元素使它在焊接过程中夺取氧而自身被氧化，使被焊金属不被氧化或减少氧化 目的减少焊缝中的含氧量 选择脱氧剂的原则1在焊接温度下脱氧剂的亲和力应大于母材对氧的亲和力，焊接铁基合金时AL、Ti、Si、Mn等可作为脱氧剂2脱氧产物不溶于液态金属其密度也应小于液态金属的密度从而使脱氧产物尽快上浮到液体上以减少夹杂物的数量提高脱氧效果3综合考虑脱氧剂对焊缝成分、力学性能及焊接工艺性能的影响4在满组技术要求的前提下应注意经济实用性 先期脱氧药皮加热阶段固态药皮中进行的脱氧反应特点脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系 先期脱氧的效果取决于脱氧剂对氧的亲和力、它的粒度、氧化剂与脱氧剂的比例、焊接电流密度等 沉淀脱氧是在熔滴和熔池中进行原理是溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO直接反应把铁还原脱氧产物浮出液态金属 增加金属中含Mn量减少渣中MnO可提高脱氧效果，一定温度下加入过多Mn会形成固态产物易造成焊缝夹杂 扩散脱氧的优点是不会因脱氧而造成夹杂 合金过渡把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中的过程 合金过渡的目的1补偿焊接过程中由于氧化蒸发造成合金元素损失2消除焊接缺陷改善焊缝金属的组织和性能a向焊缝金属中过渡锰可消除硫引起的热裂纹b向焊缝中加入AL、Ti、Mo等合金元素以细化晶粒提高焊缝韧性3获得特殊性能的堆焊金属 合金过度系数焊接材料的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比 影响过度系数的因素1合金元素的物理化学性质2合金元素的含量3合金剂的粒度4药皮或焊剂的成分5药皮质量系数 E4315 其中E表示焊条 43表示熔敷金属抗拉强度的最小值（以kgf/mm2计）1表示焊条适用于全位置焊接 5表示焊条药皮为低氢钠型，并可采用直流反接焊接；J507 其中J代表结构钢焊条50焊缝金属抗拉强度不低于490MPa（50kgf/mm2）7 低氢型药皮、直流 药皮作用1保护2冶金3是焊条具有较好的工艺性能 药皮原材料作用1引弧2造渣3造气4脱氧5合金化6粘结7成形种类1金属及铁合金2矿物3化工产品4有机物 焊条工艺性能1焊接电弧的稳定性2焊缝成形3焊接位置适应性4飞溅5脱渣性6焊条融化速度7焊皮的发红程度及焊条发尘量

焊剂作用隔离空气保护焊接区金属不受空气侵害以及进行冶金处理 焊剂质量要求1良好的冶金性能2良好的工艺性能3焊剂颗粒应符合要求4含水量不得大于0.10%5机械夹杂物的含量不得大于0.30%6含硫量不得大于0.06%含磷量不得大于0.08% 高硅焊剂 1高硅无锰或低锰焊剂配合高锰焊丝（Mn=1.5-1.9%）2高硅中锰的含锰焊丝（0.8-1.1%）3（我国之最）高硅高猛焊剂配合低碳钢焊丝或含锰焊丝（焊缝金属含氧量及含磷量较高韧脆转变温度高不宜用于焊接对于低温人性要求较高的结构）影响焊缝成形因素1熔渣凝固温度2熔渣粘度3熔渣表面张力 影响脱渣因素1熔渣与焊缝金属的线膨胀系数相差越大冷却时熔渣越容易与焊缝金属脱离2熔渣的氧化性3熔渣松脆性 药芯比实心焊丝优点工艺性好飞溅小焊缝成形美观可采用大电流进行全位置焊接熔敷效率高 层状偏析由于结晶过程周期性变化而化学成分分布不均匀造成的焊缝断面的分层现象（熔池金属结晶时在结晶前沿的液体金属中溶质的浓度较高同时也富集了一些杂质当冷却速度较慢时这一层浓度较高的溶质和杂质可以通过扩散而减轻偏析程度但冷却速度很快时还没来得及均匀化就已凝固，造成了溶质和杂质较多的结晶层这些分层式由于结晶周期性变化而化学成分不均匀分布造成的）熔池凝固条件及特点1熔池体积小冷却速度大2熔池金属处于过热状态3熔池在运动状态下凝固4联生结晶 焊缝三种偏析显微区域层状 焊缝希望获得的固相相变组织针状铁素体细珠光体下贝氏体板条马氏体 改善焊缝固态相变组织的途径焊后热处理多层焊接锤击焊道表面跟踪回火处理 焊缝中产生气孔的根本原因高温是金属溶解了较多的气体在进行冶金反应时又产生了相当多的气体这些气体在焊缝凝固过程中来不及逸出 两类气孔的形成①高温时某些气体溶解于熔池金属当凝固和变相时气体溶解度下降来不及逸出残留在焊缝内部的气体如氢氮（焊缝表面）②由冶金反应产生不溶于金属的气体如二氧化碳水等（焊缝内部）焊缝中形成气孔的机理①气泡的生核 至少具备两个条件液态金属中有过多饱和气体；生核有能量消耗②气泡的长大 气泡核形成后要继续长大气泡长大满足Ph》Po 3气泡上浮当气泡长大到一定程度便开始上浮在不利条件下有可能残留在焊缝中而形成气孔

影响生成气孔的因素及预防措施1冶金因素的影响（熔渣的氧化性药皮和焊机的冶金反应保护气体的气氛水分和铁锈等）2工艺因素影响（焊接工艺参数电流种类电压焊接速度等）3工艺操作方面a焊前仔细清除焊件焊丝上的污垢提别是油质b焊条焊剂要严格烘干之后放置时间不得过长最好放在保温桶随用随取c焊接时规范要保持稳定对于低氢型焊条尽量采用短弧焊并适当配合摆动以利气体逸出 焊缝中常遇到的夹杂物①氧化物 氧化夹杂物主要是SiO2其次是MnO、TiO2和Al2O3这种夹杂物若密集地以块状或片状分布时在焊缝中全引起热烈纹在母材中也易引起层状撕裂焊接过程中熔池脱氧越完全焊缝中氧化物夹杂越少②氮化物 夹杂物主要是Fe4N由于是一种脆硬化合物会使焊缝硬度增高塑韧性急剧下降一般焊接条件下焊缝中很少存在氮化物夹杂只有在保护不好时才能发生③硫化物 夹杂主要源于焊条药皮或焊剂经冶金反应转入熔池夹杂物主要有两种MnS FeS前者影响小后者影响较大因为FeS沿晶界析出并与Fe或FeO形成低熔共晶是引起热裂纹主要原因之一

防止焊缝中夹杂物的措施最重要的就是选择焊条焊剂使之更好地脱氧脱硫其次是注意工艺操作1选用合适的焊接工艺参数以利熔渣的浮出2多层焊时应注意清除前层焊缝的熔渣3焊条适当摆动以便熔渣浮出4操作时注意保护熔池防止空气入侵 改善焊缝金属工艺性能的措施焊缝的固溶强化变质处理（微合金化）调整焊接工艺

跟踪回火处理每焊完一道焊缝立即用气焊火焰加热加热焊道表面温度来控制在900~1000左右（跟踪回火不仅改善了焊缝的组织同时改善了整个焊接区性能因此焊接质量显著提高）临界板厚随着板厚的增加冷去速度Wc增大而冷却时间T8/5变短当板厚增加到一定程度则Wc和T8/5不再变化此时的板厚δcr 在同样冷却速度下焊接时比热处理时的脆硬倾向小 焊接时冷却为什么会有两种不同倾向根据金属学原理可以知道碳化物合金元素只有它们充分溶解在奥化体的内部才会增加奥氏体的稳定性很显然在热处理条件下可以有充分时间使碳化物合金元素向奥氏体内部扩散而在焊接条件下由于加热速度快高温停留时间短所以这些合金元素不能充分溶解在奥氏体中因此降低了淬硬倾向组织脆化析出机理焊接HAZ出现脆硬组织造成根据被焊钢种的不同焊接时冷却条件不同在HAZ出现不同脆硬组织M-A组元脆化是焊接低合金高强钢时一定冷却速度条件下形成不仅出现在焊缝也出现在HAZ增大脆性析出脆化某些金属或合金焊接区处于非平衡态组织化学物理上都明显不均匀性时效和回火过程从非稳态固溶体沿晶界析出碳化物氮化物等提高金属或合金强硬度和脆性厚板多层焊时按一般规律粗晶区组织将得到细化改善第一道粗晶区性能但某些钢种未改善保留粗晶区组织和结晶学位向关系称为组织遗传这种遗传引起的脆化为 遗传脆化机理在上贝氏体温度范围内因奥氏体含碳量高较大速度下全转变为片状马氏体由于析出产物出现后阻碍位错运动且析出产物不均匀有偏析和聚集存在提高金属强度硬度加热调制刚奥氏体形成两种不同机制有序和无序转变新形成的奥氏体与原始非平衡组织有一定位向关系继承了原奥

氏体晶粒大小形状取向 热应变时效脆化在制造焊接结构的过程中不可避免的进行下料气割焊接和其他热加工等程序而引起的局部应变塑性变形对焊接HAZ脆化有很大影响 韧性材料在塑性应变和断裂全过程中吸收能量的能力他是强度和塑性的综合表现 冷裂纹金属经焊接或铸造成型后冷却到低温时产生的裂纹 特征1产生温度高强钢在Ms点附近或200-300度以下温度区间内2产生的钢种和部位发生在高碳钢中碳钢中合金高强钢热影响区合金元素的超高强刚Ti合金发生在焊缝3裂纹的走向沿晶穿晶4产生时间可焊后立即出现也可焊后一定时间内出现 影响因素1钢种的脆硬倾向2接头含氢量及分布3接头所承受的拘束应力状态 结晶裂纹焊接结晶过程中在固相线附近由于凝固金属的收缩残余液体金属不足而不能及时填充在应力作用下发生沿晶开裂的现象 特征结晶后期由于低熔共晶形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联结在拉伸应力作用下发生开裂（主要产生在含杂质较多的碳钢低合金钢焊缝中和单相奥氏体钢镍基合金以及等些铝合金的焊缝中）再热裂纹原板焊接结构并采用某些沉淀强化合金元素的钢材在消除应力热处理或在一定温度下服役的过程中在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹称为再热裂纹 特征厚板焊接结构消除应力处理过程中在热影响区的粗晶区存在不同程度的应力集中时由于应力松弛所产生附加变形大于部位的蠕变塑性 冷裂纹的分类及影响冷裂纹的因素？延迟裂纹－这类裂纹是在氢、钢材淬硬组织和拘束应力的共同作用下产生的，形成温度一般在 Ms 以下 200℃ 至室温范围，由于氢的作用而具有明显的延迟特征，故又称为氢致裂纹。裂纹的产生存在着潜伏期（几小时、几天甚至更长）、缓慢扩展期和突然开裂三个连续过程。由于能量的释放，常可听到较清晰的开裂声音（可用声发射仪来监测），常发生在刚性较大的低碳钢、低合金钢的焊接结构中。淬硬脆化裂纹－某些淬硬倾向大的钢种，热加工后冷却到Ms 至室温时，因发生马氏体相变而脆化，在拘束应力作用下即可产生开裂。这种裂纹又称为淬火裂纹，其产生与氢的关系不大，基本无延迟现象，成形加工后常立即出现。这类裂纹常出现在具有强烈淬硬倾向的高（中）碳钢、高强度合金钢、工具钢的焊件中。低塑性脆化裂纹－它是某些低塑性材料冷却到较低温度时，由于体积收缩所引起的应变超过了材料本身所具有的塑性储备量时所产生的裂纹。这种裂纹通常也无延迟现象，常发生在铸铁或硬质合金构件的成形加工中。如灰口铸铁在400℃以下基本无塑性，焊接裂纹倾向很大。影响因素－扩散氢的含量与分布、钢材的淬硬倾向和拘束应力状态。金属内部的晶格缺陷提供了裂纹源，在缺陷前沿会形成应力集中的三向应力区。于是应力的诱使下，使氢向高应力区扩散，并发生聚集。当氢浓度达到一定值时，将促使位错移动或增值。此时尖端微区的塑性变形量随氢的浓度增加而增大。当氢浓度达到临界值时，便发生局部开裂现象，导致裂纹向前扩展；并在裂纹尖端产生新的三向应力区，促使氢向新的三向应力区扩散聚集。此时裂纹暂停向前扩展，只有当裂纹尖端氢浓度达到临界值时，裂纹才有进一步扩展。由此可见氢致裂纹需要一段时间，而且裂纹的扩展是一个断续的过程。综合分析熔渣中的CaF在焊接化学冶金过程中所起的作用？答：实验证明，在高硅高锰焊剂中加入适当比例的氟化钙和二氧化硅可显著降低焊缝的含氢量，其中氟化钙在药皮中加入7％~8％即可急剧减少焊缝含氢量，在增加其含量，则去氢的效果相对减小。当熔渣中二氧化硅和氟化钙同时存在时，对于消除氢气孔最为有效。但还应指出，焊条药皮中含有较多的氟化钙时，一方面影响电弧的稳定，另一方面也会产生溶性氟，影响哈弄的健康。氟化钙、氟化镁等氟化物在渣中产生氟离子，破坏Si-O键，使熔渣粘度下降，有利于脱硫。氟化物沸点低，蒸发后保护熔融金属同时可与氢结合，生成HF，降低焊缝钟情的含量试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能？答：工艺性能：（1）酸性：工艺性能较好，其焊缝外表成形美观、波纹细密，一般均可采用交、直流电源施焊：（2）碱性：工艺性能较差，一般使用直流电源施焊。冶金性能：（1）酸性：由于药皮中含有较多的FeO/TiO2 /SiO2等成分，所以熔渣氧化性较强；（2）碱性：碱性焊条脱硫脱磷能力强，药皮有去氢的作用，因此使焊缝有很低的含氢量。力学性能：（1）酸性：焊缝力学性能较差，特别是冲击韧度较差。适用于一般低碳钢和强度较低的低合金钢；（2）碱性：焊缝具有较高的塑形和冲击韧度值，一般承受动载荷的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施焊。

第四篇：《焊接冶金学》知识点总结

焊接冶金学，焊接科学中的战斗机，O Ye！

1.对被焊材质经过加热加压或者二者并用的方法，并且用或者不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接。2.当被焊接的固体金属表面接近相距ra时，就可以在接触面上进行扩散，再结晶等物理化学过程，从而形成金属健，达到焊接的目的。（原子间的作用力随距离变化的图中，在ra的距离时，吸引力最大。）

3.焊接过程中加压，目的是为了破坏工件表面的氧化物，使结合处增大有效接触的面积，从而达到紧密接触，行成化学键。

4.对被焊工价加热，是为了使金属结合处达到塑性或熔化状态，破坏氧化膜，降低金属的变形阻力，同时增加原子的振动能，促进扩散，再结晶，化学反应和结晶过程的进行。5.金属成功焊接所需的压力和温度是有关系的，压力大，则温度低，反之亦然。

6.一般焊接和钎焊的区别是：钎焊母材没有熔化，所以只有钎料和母材间原子相互渗透的机械组合，而没有形成共同晶粒，但是一般熔化焊接是通过原子的扩散形成共同晶粒的。7.粘贴是靠粘贴剂与母材之间的粘合作用，一般讲没有原子的相互渗透和扩散。

8.高频感应热是利用高频感应所产生的二次电流作为热源，实质上也是电阻热的另一种形式。这种方法热量高度集中，所以可以实现很高的焊接速度，如高频焊管等，但对于不锈钢和铝等不易导磁的金属难以实现高频焊接。

9.电子束焊接，在真空中利用高速运动的电子撞击金属表面，使之加热熔化，达到焊接的目的。由于在真空中所以焊接质量比较好而且可焊接得较深的焊缝。

10.等离子焊接，就是利用等离子电弧，是将普通电弧压缩形成的高能量密度的电弧经行焊接。

11.热焊接性，冶金焊接性，工艺焊接性：分别指在不同的热循环，不同冶金过程，和不同的焊接工艺，所能得到优质焊缝的能力。

12.使用焊接性：整个焊接接头能满足技术规范和使用性能的程度。

13.焊接接头形成过程，一般包括：加热，熔化，液晶反应，凝固和固态相变。

14.焊接的化学冶金过程：指高温时进行的氧化，还原，脱硫，脱磷等反应，可以影响最终的成分，组织和性能。

15.利用化学冶金可以：增加一些元素，提高焊缝的韧性，强度，塑性等，同时尽量降低硫，磷，氧，氮，氢等有害元素。

16.焊缝和热影响区都能会发生固态相变。17.热得传递共三种：传导，对流和辐射。

18.热传导主要发生在固体中，是热量从较热的物体向较冷的物体传导的过程。热对流常发生在气体或液体中，是相互扩散进入对方从而使能量均匀的而过程。热辐射是不依赖与媒介的热量传导过程，热量可以通过辐射和电磁波等形式传导出去。

19.电弧给工件传热主要通过辐射和对流，工件上热量的传播主要通过热传导。20.焊件上某瞬时温度的分布叫温度场，可以用等温线或者等温面描述。21.正常焊接过程会形成准温度场，它随焊枪移动。

22.线能量是单位长度上施加的能量，可以用热源功率p比焊接速度v得到。23.焊接区内各种物质在高温下相互作用的过程，为焊接化学冶金过程。24.熔滴的温度在1800到2400℃间。熔池的温度约为1800℃。

25.熔池中的液态金属以高速运动，可以充分混合液态金属，同时有利于气体和夹杂的排除，加速冶金反应，消除焊接缺陷。

26.如果不保护焊接，焊缝中的氧和氮的含量会显著增加，同时锰和碳等元素会由于烧损而大量减少，最终焊缝的塑性和韧性大幅度降低，但是由于氮的强化作用，焊缝的强度不会太大。

27.自保护焊接用脱氧剂和脱氮剂将焊接过程中的氧氮除去，使之进入熔渣中，从而实现自我保护。

28.埋弧焊的焊剂，颗粒太大，不利于阻挡空气，颗粒太小，不利于焊缝气体的排出，所以埋弧焊的焊剂颗粒应当适中。

29.溶合比：熔池或者焊缝中，母材金属比焊接材料。

30.熔敷系数：单位时间，单位电流，所能熔敷到焊件上的金属的质量，用来表征焊接效率。31.药皮的重量系数：药皮的重量比焊芯的重量。

32.N在焊接过程中主要来源与空气，而且N一旦进入焊缝比较难以脱去，所以对于N应该以防为主。N在焊缝中冷却过程中来不及溢出，可以过饱和固溶与焊缝中，从而提高焊缝的强度，但是焊缝的塑性和韧性都是下降的。

33.H焊接过程中的H主要来源于水分和焊接材料中，所以防H的最有效办法是对焊接材料进行烘干，酸性焊条在250℃下烘干，碱性焊条可在350℃下烘干。焊后脱H是在350℃下保温一小时，效果也比较好。

34.H原子或者离子可以在材料中可以自由移动，称为扩散H，扩散H在缺陷处聚集，则会形成H分子，不在能够移动，称为残余H。

35.焊缝中的O一般用化学冶金的方法脱去，因为O比较活泼。

36.多数气体在金属高温时具有较高的溶解度，在金属冷却过程中溶解度下降，如果金属结晶的速度大于气体溢出的速度，则会在焊缝中形成气孔。

37.S是对焊缝有百害而无一益的元素，FeS在高温时可以和金属无限互溶，但是在常温时几乎是不溶解的，所以容易在晶界偏析，使得焊缝的塑性和韧性严重下降。S一般也用冶金的方法脱去。

38.一般情况P也是有害的化学元素，但是脱P比较空难，一般设法防止其在焊接材料中存在。P和S都是应为在晶界偏析造成塑性和韧性的严重下降，所以是有害的。39.通过焊接材料将元素过渡到焊缝中去叫做合金过渡。

40.塑性使用断面收缩率和伸长率来表征的，其实表示了金属的变形能力，它与脆性是相对应的，而韧性是材料吸收能量的能力。41.结构钢一般是低碳钢或者低合金钢。

42.低碳钢或者低合金钢在其断面处常有银白色的圆形局部脆断点，叫氢白点，说明焊缝中H含量过高。

43.二保焊是低H型焊接方法，O对焊缝是有害处的，会使焊缝的强度，塑性和韧性急剧下降。

44.堆焊应尽量减小熔合比，以防止母材对焊曾成分和组织的影响。45.焊接区内的气体主要来源于：冶金反应，保护气体，空气。

46.焊接铜铜合金，铝铝合金管，不锈钢，分别要用对应焊条，铜焊条，铝焊条和不锈钢焊条。普通碳钢焊条不能实现焊接。

47.不锈钢焊条分为铬型不锈钢焊条和铬镍型不锈钢焊条。48.酸性焊条：工艺性好，成型好，可用交或直流电源焊接。

碱性焊条：焊后焊H少，强度，塑性和韧性好。

49.焊条型号本是国标规定的，牌号本是生产厂商指定的，后也统一为国标。50.药皮不可过厚，否则容易形成套筒使电弧熄灭。51.不锈钢焊条容易导致药皮发红，因为其电阻较大。52.不同焊接位置是指：平，横，仰，立，（为是想仰焊，可加大电弧吹力）

53.型号E4303，E5015，E指焊条，43.50指熔敷金属抗拉强度，kgf/mm2。0.1指焊接位置。3.5指使用的电源。

54.牌号J422，J507,J指结构钢焊条，42.50指熔敷金属抗拉强度，2.7指焊接电源。55.焊剂是能够在焊接过程中熔化形成熔渣和气体对焊接进行保护的颗粒性物质。56.焊剂一般用在埋弧焊和电渣焊中。

57.焊剂分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂，非熔炼焊剂又分为粘结焊剂（400℃以下焙烧而成）和烧结焊机（400-1000℃焙烧而成）

58.药芯焊丝是用薄钢带进过卷曲同时填充药粉后进过拉拔而成的。

59.药芯焊丝的截面一般不做成“O”型，应为这种形状一般电弧不稳，一般来讲，横截面越复杂越对称，则电弧越稳定。

60.焊剂的型号“xx-xxx”前面一般为焊剂的型号，后面一般为与之配用的焊丝的型号。61.铸铁也是可以焊接的，焊接铸铁有专用的铸铁焊丝。

62.选择焊接材料一般采用与母材等强度同时化学成分相近的原则。63.药性焊丝一般分为有造渣剂的和无造渣剂两种。

64.焊丝的作用:引燃电弧，传导电流。熔化形成焊缝，作为填充材料。

65.熔池凝固的特点：熔池体积小，冷却快，淬硬性明显。温度梯度大，柱状晶明显。加热温度高，合金元素烧损严重，抑制非均匀形核。动态结晶，有利于冶金反应，气体和夹杂排除，母材与焊接材料均匀混合，消除缺陷。

66.晶粒有许多晶胞组成，貌似每形成一个晶核就会形成一个晶粒。

67.焊接波纹就是等温面，柱状晶本是垂直于等温面的，故就垂直于焊接波纹了。

68.焊速过大，会使柱状晶垂直于焊缝生长，并将杂志“赶”到焊缝中央，会沿焊缝形成纵向裂纹，又称为结晶裂纹。

69.偏析：的意思就是某一区域某化学元素的含量特别高，例如碳钢的焊缝处碳的含量会非常高，这便叫做偏析。

70.晶粒的位相不同，导热不同，溶解量不同，导致熔合区是一个区而非一条线。

71.熔池在结晶过程中，先结晶部分的纯度高，后结晶部分含杂质多，如果是缓慢冷却，则可以发生固相的扩散，从而达到成分的均匀，但是在焊接的情况下冷却速度快，来不及扩散，所以在焊接的情况下偏析更严重。

72.多层焊，后层焊道会对前层焊道起到正货作用，所以会事组织细化。73.珠光体就是铁素体和Fe3C的片层状混合物。74.片层状珠光体叫珠光体

粒状珠光体叫屈氏体

细珠光体叫索氏体

75.马氏体最常见的是板条状的

76.产生气孔的原因是：高温时溶解了较多的气体，化学冶金反应释放出较多气体，在冷却的过程中气体来不及逸出，焊缝便凝固，最终形成气孔。

77.H气孔是喇叭口状的，N气孔呈蜂窝状成对分布的，CO气孔眼焊缝条状分布的内气孔，在二保焊中，CO气孔也呈现外气孔。

78.Mn，Si在焊接中的主要作用1.脱氧2.固溶强化。

79.改善焊缝组织的其他方法有：1.预热2.多层焊3.锤击焊缝4.跟踪回火。80.HAZ：head affected zone 81.t8/5,t8/3,t100分别代表800-500,800-300，峰值-100℃所需要的时间。

82.多层焊接：长段多层焊，短段多层焊。长段多层焊一般指1m以上的，焊第二层时，第一层已经冷却到室温，不适合焊接淬硬倾向明显的钢种。短段多层焊一般指40-50mm，适合焊接淬硬倾向明显的钢种。83.热处理时，从常温加热到奥氏体的过程属于扩散性相变。

84.重结晶：从常温加热到奥氏体再冷却，在相变温度是发生第二次结晶的过程叫重结晶。85.焊缝性能可以通过焊接材料配合焊接工艺得到保证，但是HAZ不能改变成分，所以比较难以掌控。

86.对于HAZ应该考虑：脆化，硬化，软化，韧化以及综合力学性能，抗腐蚀性能和疲劳性能。

87.碳当量：合金元素对淬硬性的贡献折合成碳的相当含量。88.碳当量，各个国家都建立了自己的相应公式，可以计算得到。

89.粗晶脆化是指熔合区附近晶粒长大相互吞并，晶界迁移，最终脆性明显。90.组织脆化，是指生成了淬硬的马氏体组织而造成的脆化。

91.在铁素体的基体上有颗粒状的高碳的马氏体小岛，叫M-A组元，M-A组元会使得焊件严重脆化。

92.析出脆化是指含有非平衡组织，在实效或回火过程中，沿晶界析出碳化物，氮化物，金属件化合物，而使金属催化的现象。

93.韧性是材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现。94.一般情况应该控制使焊缝的淬硬性小于HAZ区，以防止产生冷裂纹。

95.结晶裂纹是，柱状晶将杂质“赶到”焊缝中央，形成低熔共晶的液态薄膜，最终沿焊缝中央形成的纵向裂纹，属于热裂纹。

96.低熔共晶物超过一定界限之后，反而有“愈合”裂纹的作用。

97.防止结晶裂纹的办法：a，减少S,P等杂质的含量。b，减少应力和外界拘束。c，焊速慢一些，减少柱状晶。

98.液化裂纹和结晶裂纹的机理是一样的，低熔共晶形成液态薄膜，在外界或内部应力的作用下开裂。不同点是产生的部位不同，结晶裂纹形成在焊缝，沿焊缝纵向开裂的长裂纹，液化裂纹形成在HAZ区，一般为短裂纹，一般小于0.5mm，最长1mm。

99.虽然液化裂纹很小，但是经常作为其他缺陷的发源地，所以破坏性也是比较大的。100.液化裂纹可能出现在HAZ，多层焊的前道焊缝中。

101.多层焊，前层焊道中在没有产生结晶裂纹的前提下，可能产生液化裂纹，说明液化裂纹比结晶裂纹更容易产生。

102.液化裂纹是HAZ或前层焊缝在高温的作用下，是奥氏体晶界的低熔共晶物从新熔化，在应力的作用下开裂。

103.多变化裂纹的形成机理：已凝固的焊缝由于快速冷却而保留了大量的晶格缺陷（空位和位错），在一定温度和应力的作用下发生聚集，而形成“二次边界”，又称“多变化裂纹”，这些裂纹一般不与凝固边界重合，在冷却过程中由于塑性降低而沿这些边界开裂。104.多边化裂纹是空位和位错移动和聚集形成二次边界，在应力的作用下开裂。105.热裂纹全部是沿结晶扩展的，冷裂纹有沿晶界扩张的也有穿晶扩展的。

106.M硬的原因是：C原子以间隙原子的形式存在于晶格中，使铁原子偏离平衡位置，晶格发生较大畸变，位错不易移动，组织处于较硬的状态。

107.高温时H会逸出不会用致裂作用，只用100℃时氢的含量才是致裂的有效氢的含量。108.演示裂纹经常出现在HAZ，只用少量出现在焊缝，因为我们进场人为控制使焊缝的C含量低于HAZ，从而保证焊缝的淬硬倾向小。

109.在高中碳钢和低中合金钢中，淬硬倾向大，且H不易逸出，所以容易产生淬硬裂纹，在低合金钢中，由于 淬硬倾向小，且H容易逸出，所以不易产生演示裂纹。

110.应力来源：a，不均匀的加热产生的热应力。b，不均匀的组织变性长生的组织应力。c，外界拘束产生的拘束应力。111.拘束度定义为：单位长度的焊缝的根部发生单位长度的弹性位移所需的力的大小。112.淬硬组织，H的含量，拘束应力是产生冷裂纹的三个直接原因。

113.焊接后未出现裂纹，而在热处理过程或者在高温（500-600℃）工作时产生的裂纹叫再热裂纹或去应力处理裂纹。

114.再热裂纹：a，有一定温度区间（500-900℃），b，有沉淀强化相的钢种，c，有残余应力和应力集中，d，粗晶区。再热过程中，残余应力导致松弛，晶界的滑移量超过该部位的塑性变形，变成生了在热裂纹。

115.电渣焊和埋弧焊适合焊接厚板，但是热输入较大，容易导致晶粒粗大。116.大型厚壁结构，在焊接过程中容易产生沿厚度方向上的残余应力，如果钢板中含有夹杂，则容易沿钢板扎制方向产生台阶状的裂纹叫层状撕裂。

117.层状撕裂的全貌：大体有平行于扎制方向的平台和大体垂直于平台的剪切比所组成。118.层状撕裂一般发生在内部，不容易被发现。

119.应力腐蚀裂纹：在应力的作用下，发生位错的移动，当位错移动到工件表面时，会让没有氧化膜的金属裸漏在外表面，再在腐蚀介质的作用下，发生下列反应M=M+ +e-，从而发生金属的溶解。负电子e-会跑到金属其他区域发生e-+ H+ =H,从而使H扩散到金属内部，造成脆化。

120.造成应力腐蚀裂纹一般是有拉应力造成的，压应力一般不造成应力腐蚀裂纹。

121.防止应力腐蚀裂纹，主要a，防止应力。b，防止腐蚀，可以加入缓蚀剂或者用电化学保护。

第五篇：材料焊接性

一、焊接性概念

材料在限定的焊接施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。（国家标准）

一是结合性能----工艺焊接性 材料在焊接加工中是否容易形成接头或产生缺陷

二是使用性能

焊接完成的接头在一定使用条件下可靠运行的能

二、研究焊接性的目的

1查明指定材料在指定焊接工艺条件下可能出现的问题

2确定焊接工艺的合理性或材料的改进方向

三、影响焊接性的因素

1材料因素2设计因素3工艺因素4服役环境

四、评定焊接性的原则

一是评定焊接接头产生工艺缺陷的倾向，为制定合理的焊接工艺提供依据； 二是评定焊接接头能否满足结构使用性能要求

五、评定焊接接头工艺缺陷的敏感性主要进行抗裂性试验，其中包括热裂纹试验、冷裂纹试验、消除应力裂纹试验和层状撕裂试验。

六、实焊类方法包含：裂纹敏感性试验、焊接接头的力学性能测试、低温脆性试验、断裂韧性试验、高温蠕变及持久强度试验。（较小的焊件直接做试验，较大的实物缩小化）

七、碳当量的间接估测法

定义：可以把钢中合金元素的含量按相当于若干碳含量折算并叠加起来，作为粗略评定钢材冷裂纹倾向的参数指标，即所谓碳当量（CE或Ceq）。焊接热影响区的淬硬及冷裂纹倾向与钢种的化学成分有密切关系 化学成分间接地评估钢材冷裂纹的敏感性。将钢中各种合金元素折算成碳的含量。

钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。以Ceq值的大小估价冷裂纹倾向的大小，认为Ceq值越小，钢材的焊接性能越好。缺点：

1碳当量公式没有考虑元素之间的交互作用

2没有考虑板厚、结构拘束度、焊接工艺、含氢量等因素的影响。3用碳当量评价焊接性是比较粗略的，使用时应注意条件。所以，碳当量法只能用于对钢材焊接性的初步分析 1）使用国际焊接学会（IIW）

推荐的碳当量公式时，对于板厚δ＜20mm的钢材 CE＜0.4%焊接性良好，焊前不需要预热；

CE＝0.4%-0.6%，尤其是CE>0.5%时，焊接性差，钢材易淬硬，表焊接性已变差，焊接时需预热才能防止裂纹，随板厚增大预热温度要相应提高。2)日本工业标准（JIS）的碳当量公式时

当钢板厚度δ＜25mm和采用焊条电弧焊时（焊接热输入为17kJ/cm），对于不同强度级别的钢材规定了不产生裂纹的碳当量界限和相应的预热措施

斜Y坡口焊接裂纹试验法: 此法主要用于评定碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感性。低合金钢“小铁研”试验表面裂纹率小于20%时，用于一般焊接结构生产是安全的。

八、微合金控轧钢：采用微合金化和控轧等技术，达到细化晶粒和沉淀强化相结合的效果。

九、热裂纹和消除应力裂纹

(1)焊缝中的热裂纹：焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的裂纹。

热轧、正火钢一般含碳量较低，而Mn含量较高，因此Mn/S比能达到要求，具有较好的抗热裂性能。异常：热轧及正火钢中C、S、P等元素含量偏高或严重偏析有关。

（2）消除应力裂纹：焊后焊件在一定温度范围再次加热时，由于高温及残余应力的共同作用而产生的晶间裂纹。

产生部位：在热影响区的粗晶区，延向细晶区停止

产生原因：与杂质元素在奥氏体晶界偏聚及碳化物析出“二次硬化”导致的晶界脆化有关。

十、低合金高强钢焊缝金属的组织主要包括：先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体、上贝氏体、珠光体等，马氏体较少。

11、热应变脆化：由氮、碳原子聚集在位错周围，对位错造成的钉轧作用造成的。措施：在钢中加入足够量的氮化物形成元素（Al、Ti、V），如Q420比Q345倾向小。、焊后退火处理。

12、热轧、正火钢预热和焊后热处理的目的：

预热作用：改善韧性，降低马氏体转变时的冷却速度，创造马氏体“自回火”条件，从而避免产生冷裂纹。

预热温度的选择与材料的淬硬倾向、焊接时的冷却速度、拘束度、含氢量、焊后是否进行热处理有关。焊后热处理作用：焊件焊后或冷加工后钢的韧度过低，要求结构尺寸稳定或要求焊件耐应力腐蚀，则需要进行焊后热处理。

13、热轧、正火钢确定焊后回火温度的原则

（1）不要超过母材原来的回火温度，以免影响母材本身的性能（2）对于有回火脆性的材料，要避开出现回火脆性的温度区间

14、“调质钢”：经过“淬火+回火”热处理的钢（在焊接界高温回火或低温回火均称为调质）

15、提高钢的脆透性和马氏体的回火稳定性：添加如Mn、Cr、Ni、Mo、V、Nb、B、Cu等

16、低碳调质钢焊缝等强匹配：（σb）w/（σb）b=1时，称为等强匹配（焊缝强度等于母材的强度）

17、低碳调质钢热影响区软化：本质碳化物沉淀、聚集长大

18、低温钢按有无镍分类：无镍（铝镇静低温钢、低合金低温钢），有镍(低、中、高)

19、低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点 焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。

焊接工艺特点：①要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；②要求在800~500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术。

20、珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？为什么？ 答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹，热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹，但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向，而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则，特别还要注意焊接材料的干燥性，因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。

21、不锈钢及耐热钢按组织分类：奥氏体钢，铁素体钢、马氏体钢、铁素体-奥氏体双相钢、沉淀硬化钢

22、不锈钢的主要腐蚀形式有：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀

23、晶间腐蚀：在晶粒边界发生的有选择性的腐蚀现象。

24、晶间腐蚀与晶界贫“铬”现象有关。奥氏体不锈钢是由于经450～850℃加热（敏化加热），即过饱和固溶的碳向晶粒边界扩散，产生晶间腐蚀与晶界贫“铬”现象。对于铁素体钢，由于碳在铁素体中扩散速度快，故快冷时就易析出Cr23C6，再次加热时就易使碳化物溶解，消除贫铬层。

25、应力腐蚀：不锈钢在特定的腐蚀介质和拉应力作用下出现的低于强度极限的脆性开裂现象。26、475℃脆性：在430~480℃之间长期加热并缓冷，就可导致在常温时或负温时出现强度升高而韧性下降的现象。

27、σ相：Cr的质量分数约45%的典型FeCr金属间化合物，无磁性，硬而脆。

28、奥氏体钢接头耐蚀性：晶间腐蚀有代表性的18-8钢焊接接头，有三个部位出现晶间腐蚀现象，包括焊缝区腐蚀、敏化区腐蚀、熔合区腐蚀。防止焊缝区晶间腐蚀，采取措施有：

①通过焊接材料，使焊缝金属或者成为超低碳情况，或含有足够的稳定化元素Nb，一般希望Nb≥8%或Nb≈1%；

②调整焊缝成分以获得一定的铁素体(δ)相。

29、HAZ敏化区晶间腐蚀：指焊接热影响区中加热峰值温度处于敏化加热区间的部位所发生的晶间腐蚀。

只有普通18-8钢才会有敏化区存在，含Ti或Nb的18-8Ti或18-8Nb，以及超低碳的18-8钢，不易有敏化区出现。防止18-8钢敏化区腐蚀，在焊接工艺上应采取快速过程，以减少处于敏化加热去区间。30、熔合区刀口腐蚀：只出现在18-8中（Ⅹ）

31、为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织？通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量？

答：焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。

通过控制铁素体化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，来控制焊缝中的铁素体含量。32、18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？

答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。

防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低C%，加入稳定化元素Ti、Nb； {2}控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}； {3}控制敏化温度范围的停留时间；

{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。

33、铝及铝合金分类：工业纯铝、防锈铝、防锈铝、硬铝、锻铝、超硬铝、特殊铝

非热处理强化铝合金－－－3系列、4系列、5系列

热处理强化铝合金－－－2系列、6系列、7系列

34、铝及铝合金熔焊是最常见的缺陷是焊缝气孔，特别是对于纯铝和防锈铝的焊接

35、焊接热裂纹：焊丝成分的影响，采用异质焊丝，即其他合金组成的焊丝（同质焊丝具有较大的裂纹倾向）

36、非时效强化铝合金HAZ的软化：主要发生在焊前经冷作硬化的合金上。经冷作硬化的铝合金，热影响区峰值温度超过再结晶温度（200~300℃）的区域时就产生明显的软化现象。

37、铜材的焊接工艺要点

焊前准备

铜易氧化，工件表面会有氧化膜，此外油、水份、污物等亦妨碍焊接，必须清理干净。

焊接工艺条件的一般要求（弧焊为主）

（1）因其导热快，要求采用大电流。

（2）合理设计坡口形式以尽量减少拘束和收缩应力。

（3）合理的焊接顺序。

（4）推荐采用TIG焊（填丝容易控制）。

（5）采用Ar或富Ar的（Ar+He）混合气体保护。

焊接参数

（1）铜及其合金的TIG焊，一般多采用直流正接。

（2）铍青铜和铝青铜，采用反接；亦可用交流，能清除氧化膜同时减少钨极过热。

（3）熔化极氩弧焊采用反接。

——焊接质量的相关问题及予防措施

纯铜及铜合金焊接区的主要缺陷：裂纹、气孔。裂纹主要是热裂纹、氢蚀裂纹

预防措施：A）采用含有脱氧剂（Mn、Si、Ti等）的焊丝；B）高温预热；C）焊后缓冷；D）磁力搅拌熔池

焊接中应注意的问题：预热、防止气孔、焊接用焊丝、防止变形、防止未熔合/未焊透、HAZ强度下降

38、为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？

答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因。

2）氢的来源非常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水，保护气体的氢和水分等都是氢的来源。

3）氢在铝及其合金中的溶解度在凝点时突降，这是促使焊缝产生气孔的重要原因之一。

4)铝的导热性很强，熔合区的冷速很大，不利于气泡的浮出，更易促使形成气孔

防止措施：1）减少氢的来源，焊前处理十分重要，焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除。

2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时 3）改变弧柱气氛中的性质

原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大

2）氧化膜不致密，吸水强的铝合金al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔

3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而吸水强的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上冒出气泡，由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成有条件长大，所以常造成集中大的气孔。因此al-mg合金更易形成集中的大气孔。

39、硬铝及超硬铝焊接时易产生什么样的裂缝？为什么？如何防止裂纹？

答：裂纹倾向大，铝及硬铝产生焊接热裂纹

原因：1）易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生裂纹的重要原因

2）线膨胀系数大，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力也是产生裂纹的原因之一

防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，产生自愈合作用

2）生产中采用含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性，并提高抗裂性

4）热能集中焊接方法可防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性 5）采用小电流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性问题

论述题

1.2000年9月,天铁集团承担了套筒的制作任务,材质16Mn,壁厚30mm,直径3.5m,高4m,制作时采用手工电弧焊,焊条J506,无预热,焊后自然冷却。焊后，表面质量均达到图纸要求，没有宏观缺陷。但放置两天后，产生许多小裂纹，大多分布在熔合线多表现为纵向裂纹。（1）分析什么缺陷及其原因（2）合理工艺措施某电机厂准备开发一款新型的风力发电机，转子为焊接结构轴材为42CrMo, 尺寸φ210mm×620 mm，供货状态为调质； 辐板为Q235，尺寸160 mm×600 mm×40 mm，供货为热轧，化学成分和结构如下。（1）分析焊接性？（2）确定合理的焊接材料？（3）焊接结构？

焊接工艺？