1、2.1.3 焊縫金屬的脫氧焊縫金屬的脫氧o 脫氧的目的和選擇脫氧劑的原則脫氧的目的和選擇脫氧劑的原則 脫氧脫氧：減少被焊金屬的氧化和從液態金屬中排除氧的過程。：減少被焊金屬的氧化和從液態金屬中排除氧的過程。 脫氧主要措施是在焊絲、焊劑或藥皮中加入合適元素，使脫氧主要措施是在焊絲、焊劑或藥皮中加入合適元素，使 之在焊接過程中奪取氧。之在焊接過程中奪取氧。 脫氧劑脫氧劑：用于脫氧的元素或鐵合金。：用于脫氧的元素或鐵合金。脫氧劑的選擇原則：脫氧劑的選擇原則： 脫氧劑在焊接溫度下對氧的親和力比被焊金屬大。脫氧劑在焊接溫度下對氧的親和力比被焊金屬大。脫氧產物應不溶于液態金屬，其密度應小于金屬液體，且脫氧

2、產物應不溶于液態金屬，其密度應小于金屬液體，且應盡量使其處于液態。應盡量使其處于液態。必須考慮脫氧劑對焊縫金屬成分、性能及工藝性能的影響。必須考慮脫氧劑對焊縫金屬成分、性能及工藝性能的影響。o 先期脫氧先期脫氧 先期脫氧：在藥皮加熱階段，固態藥皮中進行的脫氧反應。先期脫氧：在藥皮加熱階段，固態藥皮中進行的脫氧反應。 特點：脫氧過程和產物與熔滴不發生直接關系。特點：脫氧過程和產物與熔滴不發生直接關系。 含有脫氧劑的藥皮被加熱時，高價氧化物或碳酸鹽分解含有脫氧劑的藥皮被加熱時，高價氧化物或碳酸鹽分解出的氧或二氧化碳和脫氧劑反應：出的氧或二氧化碳和脫氧劑反應：COMnOCaOMnCaCOCOSiOC

3、aOSiCaCOCOOAlCaOAlCaCOCOTiOCaOTiCaCOMnOMnMnOFeMnOMnFeOFeOMnOMnOFe 32223233232332223222232反應結果使氣相的氧化性減弱；先期脫氧是不完全的。反應結果使氣相的氧化性減弱；先期脫氧是不完全的。o 沉淀脫氧沉淀脫氧 沉淀脫氧沉淀脫氧：溶解在液態金屬中的脫氧劑與：溶解在液態金屬中的脫氧劑與FeO 直接反直接反應，把鐵還原，脫氧產物浮出液態金屬。應，把鐵還原，脫氧產物浮出液態金屬。-錳的脫氧反應錳的脫氧反應FeOMnMnOFeOMnMnOaaMnOaaaKMnOFeFeOMn)()( %)(%MnKMnOFeOMnO

4、熔渣的性質對錳脫氧的熔渣的性質對錳脫氧的效果影響很大，酸性渣效果效果影響很大，酸性渣效果好；堿性渣不利于錳脫氧。好；堿性渣不利于錳脫氧。 根據錳的濃度不同，根據錳的濃度不同，脫氧產物可形成液態產物，脫氧產物可形成液態產物，也可能形成固態產物。也可能形成固態產物。 在一定溫度下，過多在一定溫度下，過多加入錳會形成固態產物，加入錳會形成固態產物，易造成焊縫夾雜。易造成焊縫夾雜。-硅的脫氧反應硅的脫氧反應%)(%)( 2 2222SiKSiOFeOSiOFeFeOSiSiO 提高堿度和金屬中硅的含量提高堿度和金屬中硅的含量,可提高脫氧效果。可提高脫氧效果。硅脫氧能力比錳大，但生成的硅脫氧能力比錳大，

5、但生成的SiO2熔點高，處于固態，熔點高，處于固態，不易聚合為大質點；同時界面張力小，潤濕性好，不易不易聚合為大質點；同時界面張力小，潤濕性好，不易分離，易造成夾渣。分離，易造成夾渣。一般不單獨用硅脫氧。一般不單獨用硅脫氧。-硅錳聯合脫氧硅錳聯合脫氧 實踐證明，當實踐證明，當Mn/Si =37，脫氧產物可形成，脫氧產物可形成硅酸鹽硅酸鹽MnOSiO2，其密，其密度小，熔點低，在鋼中處度小，熔點低，在鋼中處于液態。易聚合成大的質于液態。易聚合成大的質點上浮。點上浮。 CO2焊，常在焊絲中加入適當比例的硅和錳，當焊，常在焊絲中加入適當比例的硅和錳，當Mn/Si=3.1 ，處于，處于的位置，焊縫夾雜

6、物較少。的位置，焊縫夾雜物較少。 復合脫氧劑是發展方向，脫氧劑的熔點低，熔化快，復合脫氧劑是發展方向，脫氧劑的熔點低，熔化快，且各種脫氧反應都在同一反應區域進行，有利于低熔點且各種脫氧反應都在同一反應區域進行，有利于低熔點產物的形成、聚合和排除，減少夾雜物的數量。產物的形成、聚合和排除，減少夾雜物的數量。 例如：鈣的脫氧能力強，但蒸氣高、鋼中溶解度例如：鈣的脫氧能力強，但蒸氣高、鋼中溶解度低。如用硅鈣合金作脫氧劑，提高鈣的溶解，易生成低低。如用硅鈣合金作脫氧劑，提高鈣的溶解，易生成低熔點硅酸鹽，對熔點硅酸鹽，對Al2O3還起助熔劑作用。還起助熔劑作用。擴散脫氧是在金屬液與熔渣的界面進行的，以分

7、配定律擴散脫氧是在金屬液與熔渣的界面進行的，以分配定律為理論基礎。為理論基礎。)(FeOFeO TL反應向右進行，熔池尾部有利于擴散脫氧。反應向右進行，熔池尾部有利于擴散脫氧。降低渣中降低渣中FeO的活度有利于擴散脫氧。酸性渣的活度有利于擴散脫氧。酸性渣)()()()()()()()(2222TiOFeOFeOTiOSiOFeOFeOSiO 渣中脫氧劑，可降低（渣中脫氧劑，可降低（FeO）的活度）的活度)( 2)(2)(2)(2)(2)(2 2 24422222 SiOFeSiOOFOFOFe)( 2 2442 SiOSiOOo 擴散脫氧擴散脫氧 脫氧效果與許多脫氧效果與許多因素有關因素有關2

8、.1.4 焊縫金屬中硫和磷的控制焊縫金屬中硫和磷的控制o 焊縫中硫的危害及控制焊縫中硫的危害及控制n 硫的危害硫的危害 偏析，形成低熔共晶，促進結偏析，形成低熔共晶，促進結晶裂紋產生；降低沖擊韌性和晶裂紋產生；降低沖擊韌性和抗腐蝕性抗腐蝕性n 控制硫的措施控制硫的措施-限制材料中的含硫量限制材料中的含硫量限制母材、焊絲和藥皮中的硫的含量限制母材、焊絲和藥皮中的硫的含量n 冶金方法脫硫冶金方法脫硫焊接條件下常用錳作為脫硫劑：焊接條件下常用錳作為脫硫劑：86. 18220lg)( TKFeMnSMnFeS T有利脫硫，由于焊接條件下，冷卻快，反應時間有利脫硫，由于焊接條件下，冷卻快，反應時間短，實

9、際不利于脫硫；增加錳含量，脫硫效果短，實際不利于脫硫；增加錳含量，脫硫效果。 堿性氧化物也能脫硫堿性氧化物也能脫硫)()()()()()()()()(FeOMgSMgOFeSFeOCaSCaOFeSFeOMnSMnOFeS n 磷的危害磷的危害 形成低熔共晶，形成低熔共晶，促進結晶裂紋產促進結晶裂紋產生；磷化鐵分布生；磷化鐵分布于晶界，冷脆，于晶界，冷脆，韌性降低。韌性降低。p 焊縫中磷的危害及控制焊縫中磷的危害及控制-限制母材、焊接材料的限制母材、焊接材料的含磷量含磷量-冶金脫磷冶金脫磷分成兩步：氧化成分成兩步：氧化成P2O5 與堿性氧化物生成磷與堿性氧化物生成磷 酸鹽酸鹽11)()(4)(

10、5 211)()( 3)(5 252435233FeOPCaOCaOFeOPFeFeOPCaOCaOFeOPFe n控制磷的措施控制磷的措施 增加渣的堿度可以增加渣的堿度可以減少焊縫的含磷量；加入減少焊縫的含磷量；加入CaF2有利于脫磷，有利于脫磷，Ca2+降低降低P2O5活度，活度， CaF2降低粘度；焊接條件下，降低粘度；焊接條件下， FeO對脫磷影響不大。對脫磷影響不大。2.1.5 合金過渡合金過渡p 合金過渡的目的及方式合金過渡的目的及方式 合金過渡合金過渡：把所需要的合金元素通過焊接材料過渡到：把所需要的合金元素通過焊接材料過渡到焊縫金屬中去的過程。焊縫金屬中去的過程。n 合金過渡的

11、目的合金過渡的目的 補償蒸發、氧化損失的元素；消除焊接缺陷，改善焊補償蒸發、氧化損失的元素；消除焊接缺陷，改善焊縫組織和性能；獲得特殊性能的堆焊金屬。縫組織和性能；獲得特殊性能的堆焊金屬。n 合金過渡的方式合金過渡的方式-應用合金焊絲或帶極應用合金焊絲或帶極-應用藥芯焊絲或藥芯焊條應用藥芯焊絲或藥芯焊條-應用合金藥皮或粘結焊劑應用合金藥皮或粘結焊劑-應用合金粉末應用合金粉末p 合金過渡的理論分析合金過渡的理論分析-合金劑過渡的方式合金劑過渡的方式 合金過渡過程主要是在液態合金過渡過程主要是在液態金屬與熔渣的界面上進行的。金屬與熔渣的界面上進行的。-在合金過渡過程中各個階段的在合金過渡過程中各個

12、階段的作用作用 當藥皮厚度當藥皮厚度hh0是時，則只有部分熔渣與是時，則只有部分熔渣與熔滴作用，另一部分直接流入熔滴作用，另一部分直接流入熔池。熔池。-合金過渡時的物質平衡合金過渡時的物質平衡 增加熔池存在時間，加強熔池攪拌可以減少殘留損失。增加熔池存在時間，加強熔池攪拌可以減少殘留損失。氧化損失取決于元素對氧的親和力、氣相和熔渣的氧氧化損失取決于元素對氧的親和力、氣相和熔渣的氧化性等因素。化性等因素。)(00 xsldMMMM p 合金過渡系數及其影響因素合金過渡系數及其影響因素n 合金過渡系數合金過渡系數n 影響過渡系數的因素影響過渡系數的因素-合金元素的物化性質合金元素的物化性質沸點越低，蒸發損失越大，過渡系數越小；沸點越低，蒸發損失越大，過渡系數越小；對氧的親和力越大，氧化損失越大，過渡系數越小。對氧的親和力越大，氧化損失越大，過渡系數越小。Cu、Ni、Co、Fe、W、Mo、Cr、Mn、V、Si、Ti、Zr、Al 0cbcwdedCKCCCC -合金元素的含量合金元素的含量 含量增加，過渡系數逐漸增加含量增加，過渡系數逐漸增加-合金劑的粒度合金劑的粒度增加合金劑的粒度，其表面積和氧化損失減小，殘留增加合