第二章熔化焊連接原理

1第二章熔化焊連接原理2§1-1焊接熱過程和接頭形成§1-2

熔化焊化學冶金§1-3

熔化焊接頭組織與性能§1-4焊接冶金缺陷3本章重點焊接冶金過程的特點。焊縫金屬的脫氧、脫硫、脫磷及合金化。焊縫金屬的結(jié)晶過程及組織。焊接熱影響區(qū)的構(gòu)成、組織與性能。焊縫中氣孔的產(chǎn)生與防止方法。焊接裂紋的產(chǎn)生、形成及防止措施。（一）種類電弧熱：利用氣體介質(zhì)在兩電極之間強烈而持續(xù)放電過程產(chǎn)生的熱能為焊接熱源（應(yīng)用最廣泛）。電阻熱：利用電流通過導體時產(chǎn)生的電阻熱作為熱源。電子束：利用高壓高速運動的電子在真空中猛烈轟擊金屬局部表面，使這種動能轉(zhuǎn)化為熱能作為焊接熱源。激光束：經(jīng)過聚焦產(chǎn)生能量高度集中的激光束作為焊接熱源等離子焰：電弧放電或高頻放電產(chǎn)生高速電離的離子流化學反應(yīng)熱：利用助燃（氧氣）和可燃氣體（乙炔）或鋁、鎂熱劑進行化學反應(yīng)時所產(chǎn)生的熱能作為焊接熱源。其它熱：如摩擦能量、高頻感應(yīng)電流等。4一、焊接熱源

§1-1

焊接熱過程和接頭形成不同焊接方法的h

焊接方法手弧焊埋弧焊電子束及激光焊電渣焊TIG焊MIG焊鋼鋁h

0.77~0.870.77~0.90>0.90.830.68~0.850.66~0.690.70~0.856（一）焊接溫度場1.定義：

焊接過程中，焊件上各點的溫度隨時間而變，我們將某一瞬間焊接接頭上各點溫度的分布狀態(tài)稱為焊接溫度場。2.特點：

溫度場呈一系列橢圓形的等溫線離熱源越近，等溫線越密，遠則稀，焊接速度越快，橢圓長軸越長，短軸越短。3.作用：

便于分析接頭各處溫度高低，組織與性能的變化。三、焊接溫度場和焊接熱循環(huán)

7（二）焊接熱循環(huán)1.定義：在焊接熱源作用下,焊件上某點的溫度隨時間的變化過程叫作焊接熱循環(huán).2.基本參數(shù)：加熱速度：隨著速度增加，相變溫度提高，奧氏體均質(zhì)化和碳化物溶解也越不充分，影響冷卻后組織與性能。最高加熱溫度Tm：Tm過高，將使晶粒嚴重長大，甚至產(chǎn)生過熱的魏氏體組織，造成晶粒脆化。8相變溫度以上的停留時間tH

：在相變溫度以上的停留時間越大，越有利于奧氏體均質(zhì)化，但晶粒長大越嚴重。冷卻速度ωc和冷卻時間冷卻速度，特別是在固態(tài)相變溫度范圍內(nèi)冷卻速度，即800～500℃及800～300℃時的冷卻速度是焊接熱循環(huán)中極其重要的參數(shù)，它將影響到固態(tài)相變組織及性能。準確地測量瞬時冷卻速度有一定地困難，多采用一定溫度范內(nèi)的冷卻時間來代替冷卻速度，

如t8/59離焊縫中心遠近不一的各點其熱循環(huán)各不相同，離焊縫越近的點，其加熱速度越快，峰值溫度越高，冷卻也越快，加熱到最高點所用時間也最短。加熱到最高溫度的時間相對于冷卻到室溫的時間要短，在相變溫度以上停留時間越長，越有利于奧氏體均質(zhì)化。3、多層焊焊接熱循環(huán)1）長段多層焊接熱循環(huán)長段多層焊——每次焊縫的長度較長(1.0～1.5m)，當焊完第一層再焊第二層時，第一層已基本冷卻到較低的溫度(約100～200℃)。相鄰各層之間有依次熱處理的作用，為防止最后一層淬火，可多加一層退火焊道。不適于焊接淬硬傾向大的鋼種。焊接這種鋼時，應(yīng)特別注意與其他工藝措施的配合，如預(yù)熱和層間溫度的控制等。

2）短段多層焊接熱循環(huán)短段多層焊——就是每層的焊縫長度較短(約50～400mm)，還未等前一層焊縫冷卻到較低溫度（如Ms點）就開始了下一層的焊接。短段多層焊操作繁瑣，生產(chǎn)率低，除非特殊的情況才采用。對于晶粒易長大而又易淬火鋼種的熱影響區(qū)和焊縫具有改善作用。（一）焊接材料的熔化與熔池形成1、焊接材料的加熱（加熱→熔化→形成熔滴）電阻熱：焊接電流通過焊芯時產(chǎn)生的電阻熱。當電阻熱過大時，易引起焊芯和藥皮溫度過高，造成飛濺增加，藥皮開裂、脫落或失去保護、冶金作用，在焊條電弧中應(yīng)盡量少用，但在電渣焊中卻是主要能量。電弧熱：焊接電弧傳給焊條端部的熱量。是熔化焊條、焊絲、母材的主要能量?；瘜W反應(yīng)熱：藥皮部分化學物質(zhì)化學反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量（只占1%~3%可忽略不計）。

12四、熔化焊接頭的形成

2、焊接材料的熔化焊條金屬的平均熔化速度：gM①定義：單位時間內(nèi)熔化的焊芯的質(zhì)量或長度。②計算式：gM=G/t=αpIαp為焊條熔化系數(shù)焊條的平均熔敷速度：gH①定義：單位時間內(nèi)真正進入焊縫金屬的那一部分金屬的質(zhì)量②計算式：gH=GH/t

=αHIαH為焊條熔敷系數(shù)13損失系數(shù)：Ψ①定義：焊接過程中由于飛濺、氧化和蒸發(fā)損失的那一部分金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比。②計算式：Ψ=(G-GH)/G=(gM-gH)/gM=1-αH/αP三者的關(guān)系：αH=(1-Ψ)αPgH=(1-Ψ)gM3、熔滴過渡1）熔滴過渡形式短路過渡、顆粒過渡、附壁過渡

142)熔滴的比表面積S熔滴的表面積與其質(zhì)量之比。S=Ag/ρVg=4πR2/(4/3πR3ρ)=3/RρI↑,R↓,S↑，利于冶金反應(yīng)進行。3)熔滴的溫度研究熔滴階段各種物理化學反應(yīng)必不可少的重要參數(shù)；理論上精確計算困難；實測手工電弧焊碳鋼焊條熔滴平均溫度：

1800~2400℃15小結(jié)：熔滴更多的以細滴過渡，熔滴與周圍介質(zhì)作用時間很短(0.1~1.0s)，但熔滴比表面積大，溫度高，冶金反應(yīng)激烈充分。4、熔池的形成

定義：熔焊時，母材上由熔化的焊接材料和局部熔化的母材組成的具有一定幾何形狀的液體金屬區(qū)域

1）熔池的形狀和尺寸熔池為不標準的半橢球，輪廓為溫度等于母材熔點的等溫面幾何尺寸：L=P2IU，

Bmax，Hmax影響因素I↑→Bmax↓，Hmax↑

U↑→Bmax↑，Hmax↓

16P2是比例系數(shù)，大小取決于焊接方法與焊接電流，2、熔池質(zhì)量和存在時間

熔池質(zhì)量：多數(shù)<5g，手弧焊0.6-16g，埋弧焊<100g

存在時間：幾秒~幾十秒，取決于熔池長度L和焊速v

tmax=L/vL↑,v↓→tmax↑

tmax↑→有利于物質(zhì)的反應(yīng),↓氣孔的形成和缺陷的產(chǎn)生。

3、熔池溫度

熔池溫度分布不均勻,中部最高，頭部次之，其次是尾部低碳鋼熔池平均溫度為1770±℃174、熔池運動狀態(tài)（強烈的攪拌和對流）1）液態(tài)金屬密度差引起自由對流運動2）表面張力差強迫對流運動3）熔池中各種機械力攪拌流動狀態(tài)如圖所示：熔池上部熔化的母材由熔池前部向熔池后部運動;在熔池底部，液態(tài)金屬由熔池后部向中心運動1819（二）熔池的保護焊接時熔化金屬受到保護，保護方式有：1、氣保護用對焊接質(zhì)量無害的氣體隔離空氣。如：氣焊、惰性氣體保護焊、CO2氣保焊2、渣保護用具有一定物理化學性能的渣隔絕空氣。如：埋弧焊、電渣焊3、氣渣聯(lián)合保護4、真空保護5、自保護屬化學保護，含脫氧、氮劑，如實芯或藥芯焊絲

其中1，2，3，4屬于機械保護，5是化學保護（三）焊接接頭的形成

1、焊接接頭的形成過程焊接接頭

焊接熱過程+焊接化學冶金+熔池凝固和相變過程202、焊接接頭的組成焊縫金屬熔合線熱影響區(qū)母材3、熔化焊接頭形式對接接頭搭接接頭T型接頭角接接頭

21靠近焊縫的母材金屬由于受到熱循環(huán)作用，在一定范圍內(nèi)發(fā)生組織和性能變化的區(qū)域稱為熱影響區(qū)（HAZ)3、熔化焊接頭形式對接接頭搭接接頭T型接頭角接接頭

22應(yīng)力分布不均勻，接頭強度較低，常用于焊前準備和裝配要求簡單的板類焊件結(jié)構(gòu)中應(yīng)力分布較復(fù)雜，但焊透的T形接頭在任一載荷下都具有很高的強度。常用于船體結(jié)構(gòu)中23坡口：Ⅰ形、V形、U形、X形4、熔合比（θ）焊縫金屬中，局部熔化的母材質(zhì)量所占的比例。常用焊縫橫截面中熔化母材截面積與整個焊縫截面積之比表示。

24§1-2

熔化焊接化學冶金焊接化學冶金過程：熔化焊時，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)（氣相、液態(tài)金屬、熔渣）之間在高溫下相互作用，發(fā)生一系列化學冶金反應(yīng)的過程。（一）焊接材料的類型

焊接時所消耗的材料統(tǒng)稱為焊接材料。25一、焊接材料（二）焊條

焊條的組成：焊芯、藥皮1、焊芯—焊絲

作用：作電極，產(chǎn)生電弧并傳導焊接電流，

作填充金屬，熔化后填充焊縫

焊芯材料:用量最多的是H08、H08A，還有H08E。2、藥皮作用：機械保護（氣渣配合保護）冶金處理（脫氧、去硫、滲合金元素）改善焊接工藝性（穩(wěn)弧，減小飛濺)26藥皮組成①穩(wěn)弧劑:改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性，原材料為易電離或電離勢低的物質(zhì)。如：K2CO3、CaCO3大理石、長石、鉀水玻璃②造渣劑:造成具有一定物理性能、化學性能的熔渣，起到保護作用和改善焊縫成型。如：鈦鐵礦、金紅石、螢石、長石等。

③造氣劑：造氣保護,有機物、碳酸鹽.有機物如：木粉、淀粉、析出氣體CO、H，碳酸鹽析出氣體CO2，高溫時產(chǎn)生CO。27④脫氧劑:降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。鐵合金：錳鐵、鈦鐵、硅鐵、Re等。⑤合金劑:使焊縫補償燒損和獲得必要的合金成分。合金、純金屬、一般Mn-Fe、Si-Fe要純化發(fā)醇加５％高錳酸鉀純化⑥粘結(jié)劑:將涂料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)，如鈉水玻璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。⑦增塑性:便于用機器壓制焊條，額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等。283、焊條的分類和性能1）焊條的分類按用途分可分為十類：結(jié)構(gòu)鋼焊條、鉬和鉻鉬鋼焊條、低溫鋼焊條、不銹鋼焊條、堆焊焊條、鑄鐵焊條、鎳及鎳合金焊條、銅及銅合金焊條、鋁及鋁合金焊條、特殊用途焊條按藥皮性質(zhì)可分為兩類：-酸性焊條—藥皮中含有多量酸性氧化物（SiO2，MnO2）-堿性焊條—藥皮中含有多量堿性氧化物（CaF2，CaO）*堿性焊條藥皮中不含有機物，產(chǎn)生的保護氣氛中氫含量極少，故又稱為低氫焊條292）焊條的性能冶金性能工藝性能：焊條在焊接操作中的性能,包括：

焊接電弧的弧定性(穩(wěn)弧性);

焊縫成形性；

全位置焊接適應(yīng)性;

飛濺、脫渣性；

焊條的熔化速度；

藥皮發(fā)紅問題.30飛濺：焊接過程中由熔滴或熔池中飛出的金屬顆粒脫渣性：焊后熔渣從焊縫表面清除的難易程度焊縫位置：平焊縫、立焊縫、仰焊縫、橫焊縫立、仰、橫焊難點在于:①重力作用下焊條熔滴不易向熔池過渡;②熔池金屬和熔渣下流.3）酸性焊條和堿性焊條特點從焊縫金屬力學性能考慮

酸性焊條的藥皮熔渣氧化性強，合金元素易燒損，焊縫中氫、硫等含量較高，故焊縫金屬的塑性、韌性較低，抗裂性較差，適于普通結(jié)構(gòu)鋼件焊接。堿性焊條的藥皮含有較多的合金劑，故焊縫金屬力學性能好，抗裂性好，適于焊接焊接重要的結(jié)構(gòu)件。從焊接工藝性考慮酸性焊條穩(wěn)弧性好，飛濺小，易脫渣，對油污、水、銹的敏感性小，焊接電流可交、直兩用，工藝性好；堿性焊條穩(wěn)弧性差，飛濺大，對油污、水銹的敏感性大，焊接電源多要求直流，焊接工藝性較差。314、焊條的型號與牌號32結(jié)構(gòu)鋼焊條型號

E

XX

X

X

與第三位組合表示焊接電流種類和藥皮類型 焊接位置 熔敷金屬抗拉強度最小值 焊條*焊接位置由數(shù)字0-4表示：0、1--表示適合全位置焊接2--適合平焊及平角焊4--適合向下立焊33E 43 1 5完整的焊條型號舉例如下：表示焊條藥皮為低氫鈉型，并可采用直流反接焊接表示焊條適用于全位置焊接表示熔敷金屬抗拉強度的最小值420MP

表示焊條

結(jié)構(gòu)鋼焊條牌號：34J 5 0 7低氫型藥皮、直流焊縫金屬抗拉強度不低于490MPa結(jié)構(gòu)鋼焊條5、焊條的選用考慮母材的化學成分與力學性能1)焊接結(jié)構(gòu)鋼時，一般要求焊縫金屬與母材等強度，因此可根據(jù)鋼材強度等級來選用相應(yīng)的焊條。（等強原則）2)焊接特種鋼時，應(yīng)選用專業(yè)焊條。保證焊縫金屬的主要化學成分及性能與母材相同（等成分原則）。3)焊接異種鋼時，采用低匹配原則。低碳鋼與低合金鋼焊接時，可按異種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用焊條。考慮結(jié)構(gòu)的使用條件

對承受動載荷或沖擊載荷的焊縫，或結(jié)構(gòu)復(fù)雜、大厚度的焊件，為保證焊縫具有較高的塑性、沖擊韌性、抗裂強度或低溫性能要求較高時，應(yīng)選用堿性焊條，否則，選用酸性焊條。35（三）焊劑和焊絲

焊劑和焊絲都是埋弧焊，電渣焊時使用的焊接材料，焊劑相當于焊條藥皮，焊絲相當于焊條藥芯1、焊劑1）按制造方法分類熔煉焊劑（HJ)：將礦物在電弧爐中熔煉，然后用水激冷粉碎，烘干使用非熔煉焊劑：粘接焊劑和燒結(jié)焊劑(SJ)：將原材料粉碎按一定比例和粘接劑混合，通過成粒，低溫干燥和高溫燒結(jié)等工藝制成362）按焊劑化學成分分類按SiO2含量分：高硅、中硅、低硅焊劑按MnO含量分：高錳、中錳、低錳、無錳焊劑按CaF2含量分：高氟、中氟、低氟焊劑2、焊絲1）實心焊絲2）藥芯焊絲特點：飛濺小焊縫成形美觀熔敷速度高于實心焊絲可進行全位置焊接37簡單，易制造，但要求電流小，熔深錢，合金量加入多時采用，其余截面特性與之相反

熔渣：焊條藥皮或焊劑溶化后經(jīng)過一系列化學變化形成的覆蓋于焊縫表面的非金屬物質(zhì)。

作用：

1.機械保護作用

2.冶金處理作用

3.改善工藝性能

38二、焊接熔渣（一）熔渣的組成1、熔渣的成分：大體由氧化物、氯化物、氟化物、硼酸鹽類組成是多種化學組成的復(fù)雜體系。2、熔渣的分類

第一類氧化物型第二類鹽—氧化物型第三類鹽型39由金屬氧化物組成，氧化性強，主要用于焊接低碳鋼及低合金鋼由氟化物和強金屬氧化物組成，具有弱氧化性，主要用于焊接高合金鋼。由金屬的氟酸鹽、氯酸鹽和不含氟的化合物組成，其氧化性小，用于焊接鋁、鈦等活性金屬及其合金。（二）熔渣的堿度

堿度是判斷焊接熔渣堿性強弱的指標。

這一領(lǐng)域存在分子理論與離子理論兩種觀點，分子理論認為熔渣中的氧化物按其性質(zhì)可分為三類。

401)酸性氧化物SiO2TiO2P2O52)堿性氧化物K2ONa2OCaOMgOBaOMnOFeO3)中性氧化物Al2O3Fe2O3Cr2O341根據(jù)分子理論堿度的定義為：B=Σ(R2O+RO)/ΣRO2R2O、RO—熔渣中堿性氧化物的摩爾分數(shù)

RO2—熔渣中酸性氧化物的摩爾分數(shù)堿度B的倒數(shù)稱為酸度B＞1.5堿性渣B＜1.5酸性渣（三）熔渣的物理性質(zhì)1、熔渣的熔點---

藥皮熔化后,熔渣開始凝固的溫度熔渣的熔點是影響焊接工藝性能和質(zhì)量的重要因素之一。因此要求熔渣的熔點與焊絲和母材的熔點相匹配。熔渣的熔點過高，將使其與液態(tài)金屬間的反應(yīng)不充分，易形成夾渣，產(chǎn)生壓鐵液現(xiàn)象，使焊縫成形變壞。熔點過低，使熔渣的覆蓋性能變差，焊縫表面粗糙不平，并導致全位置施焊困難。42一般焊接熔渣的熔點應(yīng)比焊縫金屬的熔點低200~450℃。適于焊接鋼的熔渣，其熔點一般在1150~1350℃范圍內(nèi)。

2.熔渣的粘度----代表熔渣內(nèi)部相對運動時各層之間的內(nèi)摩擦力(1)溫度對粘度的影響溫度↑→熔渣的粘度↓酸性渣粘度下降緩慢堿性渣粘度下降迅速長渣:

粘度變化Δη時凝固時間長的熔渣,如含SiO2多的酸性渣短渣:

粘度變化Δη時凝固時間短的熔渣,如低氫型和氧化鈦型焊條熔渣43堿性渣酸性渣(2)熔渣成分對粘度的影響酸性渣

SiO2多,Si-O陰離子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粘度大

TiO2多,Si-O陰離子結(jié)構(gòu)簡單，粘度小堿性渣CaO多,熔渣中易出現(xiàn)未熔化的固相顆粒，粘度大

無論是酸性還是堿性渣，加入CaF2，粘度都下降443.熔渣的表面張力熔渣與實際氣相接觸的比表面能稱表面張力渣表面張力主要決定于其間化學鍵的性質(zhì)和溫度

鍵能越大表面張力越大.離子鍵:FeO、MnO、CaO、MgO和Al2O3（表面張力大）共價鍵:TiO、SiO2、B2O3和P2O5，（表面張力?。?5焊接化學冶金過程與普通化學冶金過程不同：

分區(qū)或分階段進行，各區(qū)的反應(yīng)條件也不同。

不同的焊接方法，有不同的反應(yīng)區(qū)。藥皮反應(yīng)區(qū)I熔滴反應(yīng)區(qū)II熔池反應(yīng)區(qū)III焊條電弧焊熔化極氣體保護焊不填充金屬氣焊、TIG、電子束焊三、焊接化學冶金反應(yīng)區(qū)461、藥皮反應(yīng)區(qū)指焊條受熱后，到焊條藥皮熔點前發(fā)生的一些反應(yīng)1）反應(yīng)特點溫度低：100-1200℃（藥皮熔點）反應(yīng)發(fā)生于固相間，反應(yīng)不充分2）主要反應(yīng)水分蒸發(fā):吸附水、結(jié)晶水、化合水某些物質(zhì)分解：有機物，碳酸鹽（大理石、白云石等）和高價氧化物（Fe2O3、MnO2等）分解造氣,形成Co，CO2，H2O，O2等氣體鐵合金氧化：脫氧劑發(fā)生先期脫氧(降低氣氛中氧分壓)3）作用

反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，對熔化金屬有機械保護作用（隔離空氣），同時對被焊金屬和藥皮中鐵合金有氧化作用。47482、熔滴反應(yīng)區(qū)：指熔滴形成、長大、脫離焊條，過渡到熔池中這個過程。１)溫度高、過熱度大，反應(yīng)物活性↑：1800~2400℃２)與氣體、熔渣的接觸面積大：比表面積達103~104cm2/kg各相充分接觸３)相間作用時間短：T停=0.01~0.1(s)，T過=0.0001~0.001(s)，反應(yīng)主要在焊條末端進行４)熔渣、熔滴攪拌混合強烈：增加相的接觸面，利于反應(yīng)物的進入和退出，加快反應(yīng)速度。主要反應(yīng)：氣體分解和熔解、金屬蒸發(fā)、金屬及其化合物間的氧化與還原以及焊縫金屬的合金化。冶金反應(yīng)最激烈，對焊縫成分影響最大。493、熔池反應(yīng)區(qū)：熔滴和熔渣進入熔池后各相間進一步進行物化反應(yīng)1）熔池溫度相對低：T=1600～1900℃。2)比表面積?。?～130cm2/kg3）存在時間長：手工焊3～8s，埋弧焊6—25s，4）反應(yīng)速度沒有熔滴反應(yīng)區(qū)強：反應(yīng)時間長。5）熔池溫度不均勻：其前部與尾部反應(yīng)相反。熔池前半部分發(fā)生金屬熔化和氣體的吸收,利于吸熱反應(yīng)，熔池后半部分發(fā)生金屬凝固和氣體的析出,利于放熱反應(yīng)。

（一）焊接區(qū)內(nèi)的氣體

1、氣體的來源

焊接材料焊條藥皮、焊劑中的造氣劑、高價氧化物和水分等焊接區(qū)周圍的空氣焊絲和母材表面上的油銹等雜質(zhì)。50成分： 金屬及熔渣蒸氣四、焊接氣氛及其與金屬的相互作用其中N、H、O為三大有害氣體，低氫型焊條焊接時，氣相中H2和H2O的含量很少512、氣體的產(chǎn)生1).有機物的分解和燃燒：如淀粉、纖維素等有機化合物熱氧化分解反應(yīng)。

2（C6H10O5）m+7mO2=12mCO2+10mH22).碳酸鹽和高價氧化物的分解：

CaCO3=CaO+CO2

MgCO3=MgO+CO2

6Fe2O3=4Fe3O4+O23).材料的蒸發(fā);

焊接材料中的水分，低熔點的金屬元素和熔渣各成分在電弧高溫作用下發(fā)生蒸發(fā)52氫與金屬的作用2、不形成穩(wěn)定氫化物，但能溶解氫的金屬（Al、Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等）1、形成穩(wěn)定氫化物的金屬（Zr、Ti、V、Ta、Nb等）（二）氫對金屬的作用1、氫在金屬中的溶解

1)、來源：焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯中水分，藥皮中有機物、焊件表面雜質(zhì)（銹、油）及空氣中水分。

532)、氫的溶解機制：焊接區(qū)的氫可以處于分子、原子和離子狀態(tài)氫以原子或質(zhì)子形式溶入（氣保焊）通過渣層溶入金屬（電渣焊）當氫通過熔渣向金屬溶解時：氫或水蒸氣向熔渣溶解，渣中的氫以O(shè)H-形式存在OH-與Fe2+或Fe反應(yīng)進入到金屬渣中[O2-]↑→水在渣中的溶解度↑渣中含[F-]，氫的溶解度下降。小結(jié)：氫通過熔渣溶解時，其溶解度取決于氣相中氫和水蒸氣的分壓、熔渣堿度、氟化物含量和金屬中的氧含量等。

當氫通過氣相向金屬溶解：其溶解度取決于氫的狀態(tài)。分子狀態(tài)的氫在金屬中的溶解度遵循平方根定律：54KH2—氫在金屬中溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)，與T有關(guān)；PH2—氣相中分子氫的分壓AdvancedMaterialsResearchCenter圖1-25氫在第II類金屬中的溶解度與溫度的關(guān)系隨溫度升高而增加溶解度達最大值鐵約在2400℃達最大值，說明熔滴階段吸收的氫比熔池階段多。金屬蒸氣壓劇增溶解度速降變態(tài)點處溶解度陡降，易造成氣孔等缺陷2、焊縫金屬中的氫及其擴散1).存在形式

①擴散氫：氫以原子或離子形式存在，與金屬形成間隙固熔體，并可在金屬晶格中自由擴散。②殘余氫（剩余氫）：氫原子擴散聚集到金屬的晶格缺陷，顯微裂紋和非金屬夾雜物的邊緣空隙中，結(jié)合成分子，不能自由擴散。

總含氫量=擴散氫＋剩余氫56２).氫在焊縫中分布

?（1）氫沿長度方向的分布：基本均勻，但火口處含氫量較高。

（2）氫沿焊接接頭橫斷面的分布：與母材成分、組織、焊縫金屬類型、母材與焊縫組織類型的匹配有關(guān)。3、氫對焊接質(zhì)量的影響

1）氫脆:氫在室溫附近使鋼的塑性嚴重下降的現(xiàn)象稱為氫脆。57原因是熔解在晶格中的氫在拉伸時集中于位錯空腔中，結(jié)合為分子氫，產(chǎn)生很高內(nèi)壓力，導致金屬變脆，可通過去氫處理去除。2）白點:在其拉伸或彎曲斷面上出現(xiàn)的銀白色圓形局部脆斷點稱為白點。?大小：D=0.5~3mm（肉眼可見，其中心常有小夾雜物或氣孔，象魚眼，所以又叫魚眼）。?對白點的敏感性：氫在鐵素體中擴散很快，利于逸出，在奧氏體中熔解度大擴散很慢，所以都不敏感。含Cr、Ni、Mo多時對白點很敏感，白點可通過去氫去除。3）氣孔：由于溫度下降，熔解于金屬內(nèi)的氫來不及逸出而在焊縫中形成的空穴。4）產(chǎn)生冷裂紋產(chǎn)生原因：白點是在塑性變形階段產(chǎn)生的?！罢T捕理論”解釋：焊縫中的氣孔及非金屬夾雜物邊緣的空隙,好象“陷阱”一樣.捕捉氫原子，并在其中結(jié)合成氫分子,在拉伸試驗中“陷阱”中的氫分子被吸附.由于塑性變形新產(chǎn)生的微裂紋表面上,分解成原子氫,原子氫擴散到微裂紋金屬晶格內(nèi),引起金屬脆化。（三）氮與金屬作用來源：主要是焊接區(qū)周圍的空氣。氮與金屬作用有兩種情況。

1、不與氮發(fā)生作用的金屬：即不能熔解氮又不形成氮化物，可用N作為保護氣體（如銅、鎳）。

2、與氮發(fā)生作用的金屬：即能溶解氮又能形成氮化物，這種情況下就要防止焊縫金屬的氮化（如鐵、鈦）。581、氮在金屬中的溶