模塊7 電弧焊冶金過程及焊接材料的選擇《焊接科學(xué)與工程》教學(xué)課件

第X章XXXX模塊7

電弧焊冶金過程及焊接材料的選擇第七章電弧焊冶金過程及焊接材料的選擇焊接冶金過程的特點熔渣的作用焊絲中合金元素作用1、特點多相反應(yīng)——熔化金屬、熔渣和氣氛的相互作用，并伴有界面物質(zhì)遷移；取決于焊接方法、規(guī)范、流動狀態(tài)、成分等。反應(yīng)時間短，組織成分差異大。熔池體積小，冷卻速度快。電弧溫度高。產(chǎn)生的氣體原子或離子易殘留。熔池金屬過熱度大，合金元素?zé)龘p嚴(yán)重。7.1電弧焊接冶金過程特點2、氧化和氮化氧化：FeO、Fe2O3、Fe3O4、CO、MnO、SiO等元素?zé)龘p、形成夾渣降低強度、韌性、耐蝕、抗裂，時效和過熱傾向增加。氮化：原子固溶、氧化物固溶、析出的游離氮與金屬反應(yīng)生成Fe4N、Fe2N及Mn、Si的氮化物等，冷卻后以過飽和固溶體或夾雜物形式存在，降低韌性和塑性，強度和硬度有所增加。時效和冷脆傾向增加。7.1電弧焊接冶金過程特點氣體保護惰性氣體、活性氣體、焊條藥皮中分解出的活性氣體7.2熔渣的作用用焊條、藥芯焊絲和埋弧焊時，在電弧的高溫作用下，焊條藥皮、藥芯和焊劑溶化后與熔池金屬、氣體等劇烈作用，反應(yīng)物的雜質(zhì)浮在液態(tài)金屬上表面，凝固后覆蓋在焊縫上的硬殼稱熔渣。隔絕空氣，保護液態(tài)金屬不被氧化和氮化熔渣中加入適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)可起到穩(wěn)定電弧、減少飛濺、改善成型及性能的作用化學(xué)冶金作用：可去除焊縫中的有害雜質(zhì)，如脫氧、去硫、去磷、去氫等；焊縫合金化1、脫氧脫氧劑脫氧：堿性焊條：Mn、Si、Ti、Al（鐵合金形式加入）等如：FeO+Mn==Fe+MnO特點:對氧的親和力強于鐵,生成物密度小,熔點低,不溶于鐵擴散脫氧：酸性焊條：SiO2、TiO2等FeO(金屬)+SiO2(渣)==FeO·SiO2(渣)7.2熔渣的作用2、去硫（消除熱脆性）主要用Mn和CaO去硫FeS、MnS、SiS2、Al2S3等化合物3、去鱗（消除冷脆性）主要用CaO去鱗Fe3P、Fe2P、FeP等，4、去氫（消除氫氣孔及氫脆）主要用CaF2去氫7.2熔渣的作用5、焊縫合金化主要通過熔化金屬與液態(tài)熔渣的界面擴散作用：補償焊接過程中由于蒸發(fā)、氧化等造成的合金元素?fù)p失消除工藝缺陷，改善焊縫組織和性能通過堆焊改善表面性能（耐磨性、耐熱性和耐蝕性等）7.2熔渣的作用7.3

焊絲中合金元素作用錳(Mn)：提高強度和韌性，但過多時，會降低塑性和韌性；可去硫和脫氧，改善焊接性硅(Si)：提高強度和硬度，特別是提高屈強比和彈性；但過高時，降低塑性和韌性；還可提高鋼軌的抗壓潰性和耐磨性；與氧親和力強，易使焊縫出現(xiàn)氣孔和夾雜，降低焊接性能，因此一般焊絲中含硅很少(氣保焊時約0.8%)釩(V)：強碳化物形成元素（V4C3），細(xì)化晶粒和降低過熱敏感性，提高強度和韌性7.3

焊絲中合金元素作用鉬(Mo)：以固溶體和碳化物形式存在，提高熱強性和淬硬性；單獨存在時，增加回火脆性，但與其他導(dǎo)致回火脆性元素如鉻、錳等并存時，降低和抑制回火脆性，提高在某些介質(zhì)中的抗蝕性；可改善焊縫強韌性，在用于Cr-Mo耐熱鋼焊接時必須用含有Cr-Mo的焊接結(jié)構(gòu)鋼焊絲。鉻(Cr)：較強的碳化物形成元素，可提高鋼的淬透性和強度，不降低韌性，還略有細(xì)化晶粒的作用。鎳(Ni)：不與碳形成化合物，以互溶形式存在與鐵素體和奧氏體中，細(xì)化晶粒，提高強度和韌性，特別是低溫韌性。7.3

焊絲中合金元素作用鈮(Nb)：細(xì)化奧氏體晶粒。鈦(Ti)：與碳、氮和氧有很強的親和力，可有效脫氧，TiC可細(xì)化晶粒，改善焊縫及焊接接頭強韌性。稀土元素(RE)：加入微量稀土元素可改變夾雜物形態(tài)和對夾雜物變質(zhì)處理的作用，由利于提高鋼的韌性。硫(S)：有害的雜質(zhì)元素，與金屬生成硫化物，使鋼材具有熱脆性；硫不利于焊接，增加焊縫內(nèi)化學(xué)成分偏析和熱裂傾向，降低耐蝕性。7.3

焊絲中合金元素作用磷(P)：有害元素，能固溶于鐵素體中，降低塑性和韌性，特別顯著降低低溫韌性，增大冷脆性，增加化學(xué)成分偏析。優(yōu)點是：可提高抗大氣腐蝕的作用，尤其鋼中含有銅時，耐大氣腐蝕效果更好，通常與增韌合金元素同時使用。碳(C)：含碳越高，強度越