焊接冶金學(xué)與焊接性課后習(xí)題

1、基本原理緒論1.試述焊接、釬焊和粘接在本質(zhì)上有何區(qū)別?2.怎樣才能實(shí)現(xiàn)焊接,應(yīng)有什么外界條件?3.能實(shí)現(xiàn)焊接的能源大致哪幾種?它們各自的特點(diǎn)是什么?4.焊接電弧加熱區(qū)的特點(diǎn)及其熱分布?5.焊接接頭的形成及其經(jīng)歷的過程,它們對焊接質(zhì)量有何影響?6.試述提高焊縫金屬強(qiáng)韌性的途徑?7.什么是焊接,其物理本質(zhì)是什么?8.焊接冶金研究的內(nèi)容有哪些?第一章焊接化學(xué)冶金1.焊接化學(xué)冶金與煉鋼相比,在原材料方面和反應(yīng)條件方面主要有哪些不同?2.調(diào)控焊縫化學(xué)成分有哪兩種手段?它們怎樣影響焊縫化學(xué)成分?3.焊接區(qū)內(nèi)氣體的主要來源是什么?它們是怎樣產(chǎn)生的?4.為什么電弧焊時(shí)熔化金屬的含氮量高于它的正常溶解度?5.氮

2、對焊接質(zhì)量有哪些影響?控制焊縫含氮量的主要措施是什么?6.手弧焊時(shí),氫通過哪些途徑向液態(tài)鐵中溶解?寫出溶解反應(yīng)及規(guī)律?7.氫對焊接質(zhì)量有哪些影響?8.既然隨著堿度的增加水蒸氣在熔渣中的溶解度增大,為什么在低氫型焊條熔敷金屬中的含氫量反而比酸性焊條少?9.綜合分析各種因素對手工電弧焊時(shí)焊縫含氫量的影響。10.今欲制造超低氫焊條(H<1cm3/100g,問設(shè)計(jì)藥皮配方時(shí)應(yīng)采取什么措施?11.氧對焊接質(zhì)量有哪些影響?應(yīng)采取什么措施減少焊縫含氧量?12.保護(hù)焊焊接低合金鋼時(shí),應(yīng)采用什么焊絲?為什么?13.在焊接過程中熔渣起哪些作用?設(shè)計(jì)焊條、焊劑時(shí)應(yīng)主要調(diào)控熔渣的哪些物化性質(zhì)?為什么?14.測得

3、熔渣的化學(xué)成分為:CaO41.94%、-28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%,計(jì)算熔渣的堿度和,并判斷該渣的酸堿性。15.已知在堿性渣和酸性渣中各含有15%的FeO,熔池的平均溫度為1700,問在該溫度下平衡時(shí)分配到熔池中的FeO量各為多少?為什么在兩種情況下分配到熔池中的FeO量不同?為什么焊縫中實(shí)際含F(xiàn)eO量遠(yuǎn)小于平衡時(shí)的含量?16.既然熔渣的堿度越高,其中的自由氧越多,為什么堿性焊條焊縫含氧量比酸性焊條焊縫含氧量低?17.為什么焊接高鋁鋼時(shí),即使焊條藥皮中不含,只是由于用水玻璃作粘結(jié)劑,焊縫還會嚴(yán)重增硅?18.綜合分析熔渣中的

4、CaF2在焊接化學(xué)冶金過程是所起的作用。19.綜合分析熔渣的堿度對金屬的氧化、脫氧、脫硫、脫磷、合金過渡的影響。20.什么是焊接化學(xué)冶金過程,手工電弧焊冶金過程分幾個(gè)階段,各階段反應(yīng)條件有何不同,主要進(jìn)行哪些物理化學(xué)反應(yīng)?21.什么是熔合比,其影響因素有哪些,研究熔合比在實(shí)際生產(chǎn)中有什么意義?22.解釋名詞:藥皮重量系數(shù)、焊劑的熔化率、擴(kuò)散氫、剩余氫23.試分析氫的溶解機(jī)制及對焊接質(zhì)量的影響,如何控制?24.試分析氮的溶解機(jī)制及對焊接質(zhì)量的影響,如何控制?25.試分析氧的溶解機(jī)制及對焊接質(zhì)量的影響,如何控制?26.Mn,Si脫氧劑分別適合什么渣脫氧,怎樣配比效果較好?27.焊接熔渣的作用有哪些

5、28.焊接熔渣有幾種,都有何特點(diǎn)?29.試述合金化的目的,方式及過渡系數(shù)的影響因素。30.說明S,P對焊接質(zhì)量的影響,如何控制?31.試分析熔滴過渡特性對焊接冶金反應(yīng)的影響。32.分析說明溫度及熔渣性質(zhì)對擴(kuò)散氧化及擴(kuò)散脫氧的影響。33.如何理解焊接化學(xué)冶金平衡問題?34.為什么酸性焊條用錳鐵作為脫氧劑,而堿性焊條用硅鐵、錳鐵和鈦鐵作為脫氧劑?35.脫氧和合金過渡有何區(qū)別和聯(lián)系?選擇脫氧劑和合金劑各應(yīng)遵循什么原則?第二章焊接材料1.焊條的工藝性能包括哪些方面?2.綜合分析堿性焊條藥皮中CaF2的作用及對焊縫的性能的影響。3.在酸性焊條藥皮中,加入堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物對于溶渣的粘度有何影響

6、?為什么?4.試分析低氫型堿性焊條降低發(fā)塵量及毒性的主要途徑。5.試對比分析酸性焊條及堿性焊條的工藝性能、冶金性能和焊縫金屬的力學(xué)性能。6.低氫型焊條為什么對于鐵銹、油污、水份很敏感?7.埋弧焊時(shí)如何考慮焊絲與焊劑匹配?8.藥芯焊絲的焊接冶金特點(diǎn)是什么?9.焊條藥皮的作用有哪些?10.綜合比較J422和J507焊條的工藝性能與冶金性能?11.試說明焊條的選用原則。12.焊條配方設(shè)計(jì)有哪幾種?13.焊劑的作用有哪些?14.為了解決低氫焊條引弧點(diǎn)的氣孔問題,一般采取什么措施?說明之。第三章熔池凝固和焊縫固態(tài)相變1.焊接溶池凝固與一般鑄錠凝固有何不同的特點(diǎn)?2.試述熔池的結(jié)晶線速度與焊接速度的關(guān)系.

7、3.簡述熔池的結(jié)晶形態(tài),并分析結(jié)晶速度、溫度梯度和濃度對結(jié)晶形態(tài)的影響。4.分析焊縫和熔合區(qū)的化學(xué)不均勻性,為什么會形成這種不均勻性?5.試述低合金鋼焊縫固態(tài)相變的特點(diǎn),根據(jù)組織特征如何獲得有益組織和避免有害組織?6.分析粒狀貝氏體Bg和M-A組元的形成原因及其對焊縫性能的影響。7.試述氫氣和CO氣孔的形成原因、特征及如何防止。8.用一分為二的觀點(diǎn)分析夾雜物對焊縫金屬性能的影響。9.分析微量元素(Mo、Nb、Ti、B、V、稀土等對焊縫性能的影響,并考慮它們之間的相互作用及分析原因。10.某廠用E5015焊條焊接時(shí),在引弧和弧坑處產(chǎn)生氣孔,分析其有原因,并提出解決方法11.如16Mn母材中含有高

8、的S、P應(yīng)如何保證焊縫金屬韌性?12.設(shè)在厚大焊件上進(jìn)行快速堆焊,工藝參數(shù)為q=4kj/s,v=1cm/s,求在Z=0的平面上,y=0.2cm處晶粒長大的平均速度(已知=0.42j/(cm.s.,a=0.1cm2/s,Tm=1500,a=0.1cm2/s,Tm=1500.?如何利用所得規(guī)律來調(diào)整來調(diào)整焊縫的結(jié)晶組織?14.利用結(jié)晶過程中,熔池相界面液相中溶質(zhì)的Cl計(jì)算公式:Cl=C0(1+(1-k0/k0e-RX/DL討論液相中溶質(zhì)的初始濃度C0結(jié)晶速度R、固液兩相溶質(zhì)濃度的分配系數(shù)K0和溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)Dl對結(jié)晶前沿液相中X距離溶質(zhì)濃度分布的影響。15.如氣泡半徑為r、氣體與液體之間的相界張力為

9、,求證所產(chǎn)生的附加力p=2/r。16.如熔池金屬處于1500時(shí),氣泡內(nèi)氣體與液態(tài)金屬之間的相界張力=1350*10-5N/cm2,氣泡半徑r=5*10-6cm,求此時(shí)的附加壓力p,并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。17.用H08A焊絲和HJ431焊劑埋弧自動(dòng)焊接沸騰鋼時(shí),雖經(jīng)仔細(xì)除銹但還經(jīng)常出現(xiàn)氣孔,試分析其原因,應(yīng)采取何種措施防止氣孔。18.某廠焊接帶銹低碳鋼板,采用“結(jié)423”焊條時(shí)一般不出氣孔,但采用E4315焊條時(shí)總是出現(xiàn)氣孔,試分析其原因。19.某廠用E5015焊條焊接時(shí),在引弧和弧坑處產(chǎn)生氣孔,分析其原因,并提出解決辦法。20.如16Mn母材中含有較高的S、P,應(yīng)如何保證焊縫金屬的韌性?21.

10、說明熔池凝固條件及其特點(diǎn)。22.什么是聯(lián)生結(jié)晶,焊接條件下,為什么容易得到柱狀晶?23.試述熔池在結(jié)晶過程中,晶粒成長方向與晶粒主軸成長的線速度和焊接速度的關(guān)系。24.焊縫的偏析有幾種,產(chǎn)生原因是什么?25.焊縫金屬二次結(jié)晶組織形態(tài)有幾種,為什么會出現(xiàn)這樣的組織形態(tài)?26.說明改善焊縫組織的方法及其原理。27.夾雜是怎樣產(chǎn)生的,對焊縫性能有何影響?如何消除?28.試分析說明氣孔產(chǎn)生的機(jī)理。29.氫氣孔,一氧化碳?xì)饪桩a(chǎn)生的原因有什么不同,如何控制?30.高速焊接與慢速焊接,對焊縫形狀與凝固結(jié)構(gòu)形態(tài)有何不同影響?(提示:聯(lián)系溫度場特性與成分過冷現(xiàn)象。31.焊縫中有幾種形式的偏析。為減少硫偏析,應(yīng)如

11、何控制焊縫中的C,Mn,S?32.在母材雜質(zhì)(如S,P或碳量偏高時(shí),如何保證焊縫金屬的韌性。(提示:從減少熔合比著眼。33.在接頭尺寸形狀一定時(shí),且焊接材料已選定,為保證焊縫的韌性,應(yīng)如何控制線能量?34.能否允許采用低碳鋼或低合金鋼焊條(如J507來焊接碳鋼和不銹鋼的異種鋼接頭,為什么?35.低合金高強(qiáng)鋼焊接時(shí),為防止主生冷裂紋,采用和奧氏體鋼焊條有一定好處(詳見第五章。由于坡口根部焊道最易主生冷裂紋,為節(jié)省貴重的奧氏體鋼焊條,只在根部焊道焊接時(shí)用奧氏體鋼焊條,以后各層焊道仍然采用低合金金剛焊條。試分析,這種工藝措施是否可取,為什么?第四章焊接熱影響區(qū)組織和性能1.焊接熱循環(huán)對被焊金屬近縫區(qū)

12、的組織、性能有何影響?2.低合金鋼焊接時(shí),HAZ粗晶區(qū)奧氏體的均質(zhì)化程度對冷卻時(shí)相變有何影響?3.探討低合金鋼焊接HAZ受應(yīng)力應(yīng)變時(shí)對相變的影響4.焊接條件下組織轉(zhuǎn)變與熱處理?xiàng)l件下組織轉(zhuǎn)變有何不同?5.建立低合金鋼HAZ最大硬度計(jì)算公式有可意義?6.何謂HAZ的熱應(yīng)變時(shí)脆性?在焊接工藝上如何防止?7.如何提高焊接HAZ的韌化?在焊接工藝上如何防止?8.何謂“組織遺傳”?受哪些因素影響?如何改善?9.中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接HAZ軟化的機(jī)制?應(yīng)如何改善和控制?10.從傳熱學(xué)的角度說明臨界板厚cr概念?某16MN鋼焊件,采用手工電弧焊,線能量E=15KJ/cm,cr=?11.在相同條件下焊接45鋼和40CR

13、鋼,哪一種鋼的近縫區(qū)淬硬傾向大?為什么?12.建立焊接條件下CCT圖有何重要意義。13.已知16MN鋼SHCCT圖(見圖4-23擬使過熱區(qū)得到5%F、86%B、9%M、其硬度約為305HV、問此時(shí)t8/5就為多少?14.手工電弧焊接厚12MM的14MNMONBB鋼,焊接線能量E=2KJ/CM,預(yù)熱溫度為50,T形接頭:a求t8/5 及t8/6;b估計(jì)在該焊接條件下過熱區(qū)各種組織的百分比和硬度值,并判斷冷裂紋敏感性如何?15.影響焊接HAZ最大硬度HMAX的因素是什么?怎樣利用HMAX來判斷HAZ的組織和性能?它有什么優(yōu)缺點(diǎn)?16.中碳調(diào)質(zhì)鋼焊接HAZ轉(zhuǎn)化的機(jī)制?它如何改善?17.焊接低碳調(diào)質(zhì)鋼

14、(C<0.18%和中碳調(diào)質(zhì)鋼,在選擇焊接線能量時(shí)應(yīng)遵循什么原則?18.某廠制造大型壓力容器,鋼材為14MNMOVN鋼,壁厚36MM,采用手弧焊:a計(jì)算碳當(dāng)量及HAZ最大硬度Hmax(t8/5=4s; b根據(jù)Hmax來判斷是否應(yīng)預(yù)熱?c如何把Hmax降至350HV以下?19.19、為什么15MTi比16Mn對過熱敏感,也就是在線能量選擇上,對于15MTi須限制更嚴(yán),試從化學(xué)成分的特點(diǎn)進(jìn)行解釋。(提示:考慮強(qiáng)化方式20.均為熱軋態(tài)的16MN與15MNV、在焊接線能量的選擇上是否相同,為什么?21.35號鋼焊接時(shí),t8/5對過熱區(qū)韌性的影響如何,請畫出示意圖,并作解釋。(提示:考慮晶粒度和硬度

15、變化。22.35號鋼焊接時(shí)是否需要預(yù)熱,為什么?23.同一15MNVN鋼,一批含碳量為上限(0.20%,一批含碳量為0.16%,兩者的晶粒粗化傾向及硬化傾向是否不同,為什么?(提示:考慮沉淀相性質(zhì)及碳當(dāng)量 24.超低碳HSLA鋼的HAZ是否容易于產(chǎn)生M-A組元,對焊接線能量的大小是否敏感?(答:線能量大小無影響。不易形成M-A25.用高頻焊接方法生產(chǎn)16Mn自行車用鋼管,在脹管時(shí)常在焊口附近開裂。經(jīng)分析認(rèn)為是焊接速度太大的緣故,在適當(dāng)減低焊接速度后,果然得到改善。請分析原因。(提示:高頻焊加熱及冷卻速度特別快,易于促使HAZ硬化。26.名詞解釋:焊接熱影響區(qū),焊接熱循環(huán)SHCCT圖,熱應(yīng)變時(shí)效

16、脆化,M-A組元脆化,靜應(yīng)變時(shí)效,動(dòng)應(yīng)變時(shí)效27.怎樣估算焊接熱影響區(qū)最大硬度值?有什么意義?28.影響SHCCT圖的因素有哪些?29.影響焊件冷卻速度的因素有哪些?實(shí)際生產(chǎn)中,一般采用哪些措施控制冷卻速度?30.熱應(yīng)變時(shí)效脆化可分幾類?31.單層焊與多層焊熱應(yīng)變時(shí)效脆化出現(xiàn)在哪個(gè)部位?32. HAZ 軟化，常出現(xiàn)于何種材料，何處，何種原因？ 第五章 焊接裂紋 1. 簡述焊接裂紋的種類及其特征和產(chǎn)生的原因。 2. 分析液態(tài)薄膜的成因及其對產(chǎn)生熱裂紋的影響。 3. 什么是脆性溫度區(qū)間？在脆性溫度區(qū)間內(nèi)為什么金屬的塑性很低？ 4. 綜合分析脆性溫度區(qū)及在該區(qū)內(nèi)金屬的塑性和變形增長率之間的影響因素。

17、 5. 液化裂紋和多邊化裂紋在本質(zhì)上的有何區(qū)別？在防止措施上的何不同 6. 試述焊接冷裂紋的特征及其影響因素。 7. 試述氫在產(chǎn)生冷裂紋過程中的作用， 研究殘余擴(kuò)散氫 HR100? 和氫擴(kuò)散因子 M 有何 重要意義？ 8. 何謂拘束度？臨界拘束度？它與拘束力和臨界拘束應(yīng)力有何關(guān)系？ 9. 拘束度和拘束應(yīng)力與鋼材的板厚、 焊接工藝參數(shù)有何關(guān)系？它們各自有哪 些影響因 素？ 10. 一般低合金鋼，冷裂紋為什么具有延遲現(xiàn)象？為什么容易在焊接 HAZ 產(chǎn)生？ 11. 后熱對防止冷裂紋有何作用？它能否全部代替預(yù)熱？ 12. 分析近縫區(qū)的馬氏體轉(zhuǎn)變對產(chǎn)生冷裂紋的影響。 13. 為什么說臨界冷卻時(shí)間 tcr

18、 為依據(jù)，是反映產(chǎn)生冷裂紋各種因素的綜合影響？ 14. 簡述再熱裂紋的主要特征和產(chǎn)生機(jī)理。 15. 試述產(chǎn)生層狀撕裂紋的原因，如何判斷鋼材產(chǎn)生層狀撕裂的敏感性？ 16. 試述產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的機(jī)理，并說明 APC 和 HEC 的形成過程。 17. 某工程因急需鋼材，購進(jìn)一批含碳和硫偏高的 16Mn 鋼板（C=0.18%-0.20%， S=0.045%）擬制造焊接結(jié)構(gòu)，為防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋應(yīng)選擇何種焊接材料及焊接工 藝？ 18. 為什么碳當(dāng)量（CE、Ceq、PCM）越高，冷裂紋的敏感性越大？ 19. 為什么預(yù)熱有防止冷裂紋的作用？它對防止熱裂紋是否也有這樣的作用。 20. 大型焊接結(jié)構(gòu)為防止冷裂紋常采

19、用局部預(yù)熱的利敞及如何正確選擇局部預(yù)熱溫度？ 21. 如何判斷鋼種產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性？某厚板結(jié)構(gòu)可能選用三種鋼板：14MnMOV、 18MnMoNb、2 +1/4Cr-1Mo,你認(rèn)為哪種鋼不易產(chǎn)生再熱裂紋？為什么？ 22. 試述產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋機(jī)理，并說明 APC 和 HEC 的形成過程。 23. 為什么弧坑最易于產(chǎn)生熱裂紋。 24. 如何判別高強(qiáng)鋼 HAZ 中的裂紋是屬于冷裂紋或液裂紋？ 25. 丁字接頭是否比對接接頭易產(chǎn)生焊接裂紋，為什么？ 26. 怎么判斷鋼材是層狀撕裂傾向？ 27. 怎樣判斷鋼材的再熱裂紋產(chǎn)生的傾向？ 6 28. 為什么采用 CST （臨界應(yīng)變增長率） 為判據(jù)來比較金屬材料的熱裂紋傾向更為合理？ 用脆性溫度區(qū)間 Tb 來作判據(jù)如何？ 29. 拘束度的意義是什么？ 30. 打底焊道為何最易產(chǎn)生熱裂紋？為什么也最易產(chǎn)生冷裂紋？ （提示：考慮冷卻速度 和應(yīng)力集中因素，對于熱裂紋，還要考慮成形系數(shù)的影響） 31. 為什么鋼材焊接冷裂紋易在近縫區(qū)產(chǎn)生？ 32. 鋼的碳當(dāng)量增大而致冷裂傾向增大的原因是什么？ 33. 預(yù)熱在防止冷裂上的主要作用是什么？ 34. 定位焊（點(diǎn)固）為何容易產(chǎn)生裂紋？ 35. 埋弧自動(dòng)焊時(shí)，其他系數(shù)不變，