PAGEPAGE17第一章焊接化學(xué)冶金1、什么是焊接化學(xué)冶金？它的主要研究內(nèi)容和學(xué)習(xí)的目的是什么?答：焊接化學(xué)冶金指在熔焊過程中，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下的相互作控制焊縫金屬的成分和性能使之符合使用要求，設(shè)計創(chuàng)造新的焊接材料。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？答：調(diào)控焊縫化學(xué)成分的兩種手段：、對熔化金屬進行冶金處理；2、改變?nèi)酆媳取θ刍饘龠M行冶金處理，也就是說，通過調(diào)整焊接材料的成分和、在焊縫金屬中局部熔化的母材所占比例稱為熔合比，改變?nèi)酆媳瓤?、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？答：焊接區(qū)內(nèi)氣體的主要來源是焊接材料，同時還有熱源周圍的空氣，焊絲表面上和母材坡口附近的鐵皮、鐵銹、油污、油漆和吸附水等，在焊接時也會析出氣體。產(chǎn)生：①、直接輸送和侵入焊接區(qū)內(nèi)的氣體。②、有機物的分解和燃燒。③、碳酸鹽和高價氧化物的分解。④、材料的蒸發(fā)。⑤、氣體（包括簡單氣體和復(fù)雜氣體）的分解。4、氮對焊縫質(zhì)量有哪些影響？控制焊縫含氮量的主要措施是什么？答：氮對焊接質(zhì)量的影響：ab氮是提高低碳鋼和低合金鋼焊縫金屬強度、降低塑性和韌性的元素。c氮是促進焊縫金屬時效脆化的元素。控制焊縫含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加強保護，防止空氣與金屬作用；b、在藥皮中加入造氣劑（如碳酸鹽、有機物等0.02%以下；c、采用短弧焊（即減小電弧電壓焊縫含氮量；d、增加焊絲或藥皮中的含碳量，可降低焊縫中的含氮量。5、綜合分析各種因素對手工電弧焊時焊縫含氫量的影響？1）焊接工藝參數(shù)對焊縫含氫量有一定的影響：手工電弧焊時，增大焊接電弧焊時，電流種類和極性對焊縫含氫量也有影響。就相應(yīng)地降低了焊縫中的含氫量。因之一，焊前應(yīng)仔細(xì)清除。6、氧對焊接質(zhì)量有哪些影響？應(yīng)采用什么措施減少焊縫含氧量？CO受熱膨脹，使熔滴爆炸，造成飛濺，影響焊接過程的穩(wěn)定性。減少焊縫含氧量的措施：應(yīng)盡量用不含氧或氧少的焊接材料。控制焊接工藝參數(shù)，為了減少焊縫含氧量，應(yīng)采用短弧焊。須用冶金的方法進行脫氧，比如硅錳聯(lián)合脫氧。7、CO2

保護焊焊接低合金鋼時，應(yīng)采用什么焊絲？為什么？進行CO2

保護焊時，由于碳的氧化在焊縫中產(chǎn)生氣體，同時合金元素?zé)龘p，焊縫含氧量增大。所以必須采用含硅、錳高的焊絲（H08Mn2Si）或藥芯焊絲，以利于脫氧，獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。8、脫氧和合金過渡有何區(qū)別聯(lián)系？選擇脫氧劑和合金劑各應(yīng)遵循什么原則？答：區(qū)別：脫氧的目的是盡量減少焊縫中的含氧量和排除脫氧后的產(chǎn)物，而合金過獲得具有特殊性能的堆焊金屬。聯(lián)系：脫氧和合金過渡都是通過在焊接材料中加入合適的元素或合金，使之在焊接過程中各自達到脫氧和合金的過渡，從而改善焊縫金屬的組織和性能。選擇脫氧劑遵循的原則：脫氧劑在焊接溫度下對樣的親和力應(yīng)比被焊金屬對氧的親和力大；脫氧產(chǎn)物應(yīng)不溶于液態(tài)金屬；選擇合金劑遵循的原則：1）能補償焊接過程中合金元素的損失；能消除焊接缺陷，改善焊縫金屬的組織和性能；合金劑制造工藝不易太復(fù)雜，成本不能太高；合金的損失小，利用率高。9答：氧化：堿性渣時焊縫含氧量比酸性渣時多。脫氧：在熔渣脫氧時，堿度高不利于脫氧，但在用硅沉淀脫氧時，堿度高可以提高硅的脫氧效果。脫硫：熔渣的還原性和堿度，渣中氧化鈣的濃度高和氧化亞鐵的濃度低都有利于脫硫。脫磷：脫磷的有利條件是高堿度和強氧化性的、粘度小的熔渣，較大的渣量和較低的溫度。有利于提高過渡系數(shù)。隨堿度的增加合金過渡系數(shù)越大。第二章焊接材料1、焊條的組成及各部分的作用？答：焊條由焊芯和藥皮組成。縫金屬的質(zhì)量。藥皮作用：滴、熔池和焊接區(qū)的作用；冶金作用，包括：）去除有害雜質(zhì)（S、P、、、O等；b）添加有益合金；保證焊條具有良好的工藝性能，包括：a）b)c）渣；d）適用于各種位置關(guān)系焊接。2、綜合分析堿性焊條藥皮中CaF2

的作用及對焊縫性能的影響。答：它的主要作用是脫氫，在焊條藥皮中加入CaF2

，其可以通過焊接冶金HFHFH含量，從而提高焊縫金屬的沖擊韌性和抗裂性能。3、試分析低氫型堿性焊條降低發(fā)塵量及毒性的主要途徑。低氫型碳鋼焊條的焊接煙塵量高于鈦鈣型焊條，煙塵中危害最大的是KF，NaF，而鈉鉀主要存在于水玻璃中，故可用樹脂來降低水玻璃的粘性作用。4、低氫焊條為什么對鐵銹、油污、水分很敏感？低氫焊條的熔渣不具有氧化性，一旦有氫侵入熔池，將很難脫出，所以低質(zhì)量。5、酸性焊條及堿性焊條分別常采用哪種脫氧元素？（1）酸性焊條常采用錳鐵作為脫氧元素。因為，酸性渣中含有較多的SiO2和，它們?nèi)菀着c錳的脫氧產(chǎn)物 MnO生成復(fù)合物 MnO·SiO2和MnO·TiO，使MnO的活度系數(shù)減小，因此脫氧效果較好。相反，在堿性渣中2MnO的活度較大，不利于錳脫氧。堿度越大，錳的脫氧效果越差。堿性焊條需要采用硅鐵和錳鐵聯(lián)合脫氧。硅的脫氧能力比錳大，但生成SiO2熔點高，通常認(rèn)為處于固態(tài)，不易聚合為大的質(zhì)點；同時SiO2與鋼液的界面張力小，潤濕性好，不易從鋼液中分離，易造成夾雜。為避免夾雜，把硅物和含氧量，脫氧效果十分顯著。6、和實芯焊絲及焊條相比，藥芯焊絲的優(yōu)、缺點各是什么？優(yōu)點：所以焊接飛濺較少，并且飛濺顆粒較小，焊縫成形美觀；位置焊接，焊接效率高；缺點：焊絲制造工藝復(fù)雜，成本高；250~300℃的烘烤，增加了生產(chǎn)成本。第三章 熔池凝固和焊縫固態(tài)相變1、與鋼錠的結(jié)晶相比，焊接熔池的凝固有哪些特點？答：（1）熔池金屬的體積小，冷卻速度快。a)30cm3b）焊接熔池周圍被冷態(tài)金屬所包圍，所以熔池的冷卻速度很大，通常可達4～100℃/s，遠高于一般鑄件的冷卻速度；溫差大、過熱溫度高。,因加熱與冷卻速度很快，熔池中心和邊緣存在較大2100～2300℃，而熔池后部表面溫度只有1600℃左右，熔池平均溫度為1700±100的發(fā)展。對流作用，熔池的流動有利于熔池金屬成分分布的均勻化與純凈化。2、什么是聯(lián)生結(jié)晶，焊接條件下，為什么容易得到柱狀晶？的表面，形成共同晶粒的凝固方式，稱為外延結(jié)晶或聯(lián)生結(jié)晶。利于晶粒沿該方向優(yōu)先生長；（2）由于焊接冷卻速度較快，所以其成分過冷度較大，易于形成粗大的樹枝柱狀晶（柱狀晶）。3、焊接條件下的熔池結(jié)晶形態(tài)分布特征及其形成原因？（1）在焊縫的熔化邊界，由于溫度梯度）度R）較小，故成分過冷度小，接近于零，形成平面晶（2）GR逐漸增大，所以結(jié)晶形態(tài)將由平面晶向胞狀晶、樹枝胞狀晶（柱狀晶、等軸晶過渡。4、分析焊縫金屬的化學(xué)不均勻性，為什么會形成這種不均勻性?（1）顯微偏析（或枝晶偏析，形成原因：焊接時冷卻速度大，液固界面溶質(zhì)來不及擴散，純金屬先結(jié)晶，雜質(zhì)后結(jié)晶，形成晶粒邊界或一（2（區(qū)域偏析形成原因：當(dāng)焊速極大，焊縫以柱狀晶長大時，把雜質(zhì)推向熔池中心，中心雜質(zhì)濃度升高，形成焊縫邊緣到焊縫中心的成分不均勻性（3）層狀偏析（由于化學(xué)成分不均勻性引起分層現(xiàn)象，形成原因：由于結(jié)晶過程周期性變化（結(jié)晶潛熱）RRR減小，結(jié)晶前沿的溶質(zhì)濃度減少，最終形成溶質(zhì)濃度層狀變化的偏析層。5、低碳鋼焊縫的相變組織特點及其性能改善措施？答：鐵素體（）＋少量珠光體（P，過熱時易形成魏氏體（W。改善措施（1采用多（2）A320~30（3）增加冷卻速度，使組織細(xì)化，提高硬度。6、低合金鋼焊縫的相變組織中包括哪幾種鐵素體，其形成條件及基本形態(tài)和對焊縫性能的影響分別有什么不同？（1）770680鐵素體,呈長條狀或塊狀多邊形分布，降低焊縫的韌性。側(cè)板條鐵素體。產(chǎn)生溫度70055020：1500℃附近（中等冷速2μm縫的韌性。細(xì)晶鐵素體。產(chǎn)生溫度500℃以下（成；在原奧氏體內(nèi)形成晶粒尺寸較小的鐵素體。7、試述焊縫中氣孔的類型及其分布特征和形成原因？（1）可分為兩種類型：反應(yīng)型氣孔CO）及溶解型氣孔2分布特征：CO氣孔一般分布在焊縫內(nèi)部，呈條蟲狀，內(nèi)壁光滑；氫氣孔大部分分布于焊縫表面，斷面呈螺釘狀，在焊縫表面時呈喇叭口形，內(nèi)壁光滑；氮氣孔一般在表面成堆出現(xiàn)，呈蜂窩狀，只在保護不良時形成（3）反應(yīng)型氣孔形成原因：CO不溶解于液態(tài)金屬，在高溫時，以氣泡的形式猛烈逸出，當(dāng)焊接速度較快，氣泡不能完全逸出時，就沿結(jié)晶方向形成條蟲狀氣孔（4）孔（H2、N2）形成原因：焊接過程中，熔池金屬吸收大量的氫和氮氣，其在冷第四章 焊接熱影響區(qū)的組織1、焊接熱循環(huán)對被焊金屬近縫區(qū)的組織、性能有什么影響？怎樣利用熱循環(huán)和其他工藝措施改善HAZ的組織性能？答：在熱循環(huán)作用下，近縫區(qū)的組織分布是不均勻的，熔合區(qū)和過熱區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶粒粗化，是整個接頭的薄弱地帶，而且性能（脆化，及綜合力學(xué)性能，抗腐蝕性能，抗疲勞性能等）也是不均勻的。2、冷卻時間t

8/5

8/3

的含義及其各自應(yīng)用對象？答：t8/5表示在相變溫度范圍內(nèi)，800~500℃所用的冷卻時間，主要用于一般碳鋼和低合金鋼；t8/3表示在相變溫度范圍內(nèi)，800~300℃的冷卻時間，常用題來決定。3、焊接加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變特點？（）FP→A擴散重結(jié)晶，需（b）碳化物形成元素(Cr、W、Mo、V、T、Nb)等的碳化物擴散速度很小(1000～10000倍)，同時它們本身還阻礙碳的擴散，從而減擴散，導(dǎo)致奧氏體均質(zhì)化降低；熔合區(qū)附近的熱影響區(qū)一般溫度較高，處于過熱狀態(tài)，晶粒嚴(yán)重長大。4、分析不易淬火鋼及易淬火鋼的HAZ組織分布分別異同？答：如圖所示：（1）不易淬火鋼。冷軋態(tài)母材：HAZ＝過熱區(qū)+完全重結(jié)晶區(qū)+不完全重結(jié)晶區(qū)+再結(jié)晶區(qū)；熱軋態(tài)母材：HAZ＝過熱區(qū)+完全重結(jié)晶區(qū)+不完全重結(jié)晶區(qū)。（2）易淬火鋼。調(diào)質(zhì)態(tài)母材：HAZ＝完全淬火區(qū)+不完全淬火區(qū)+回火區(qū)；退火或正火態(tài)母材：HAZ＝完全淬火區(qū)+不完全淬火區(qū)。5HAZ

max

max

來判斷HAZ的組織和性能？它有什么優(yōu)缺點？答：影響焊接HAZ最大硬度Hmax

max越大，則熱影響區(qū)的淬硬傾向越大，韌性越低，抗裂能力低。6、焊接HAZ的脆化有幾種？試分析其影響因素及防止措施。答：焊接熱影響區(qū)的脆化包括粗晶脆化，組織脆化以及時效脆化等。因晶粒粗大發(fā)生韌性降低的現(xiàn)象，晶粒越大，晶界結(jié)（）化學(xué)成分，使用高能量密度的熱源，可以采用小熱輸入量，從而降低晶粒尺寸；HAZ中由于出現(xiàn)脆硬組織而產(chǎn)生的脆化稱之組織脆化MM-A（a）M脆化，形成于低碳調(diào)質(zhì)鋼、中碳鋼、中碳調(diào)質(zhì)鋼中，冷卻速度越高，片狀M，越多，脆性傾向越高，提高焊接熱輸入，降低冷卻速度，可以改善片狀MM（b）M-A+M-A組元（FAAM+M-A（<250℃）或中溫（450~500℃）回火可以促進M-A解，降低脆性；制焊接熱輸入+預(yù)熱、緩冷，也可以提高韌性，降低脆性。HAZAC1以下的一定溫度范圍內(nèi)，經(jīng)過一定時間的（a）熱應(yīng)變時效脆化，原因:200-400℃的（b）400-6007、碳調(diào)質(zhì)鋼焊接HAZ軟化的機制？應(yīng)該如何改善和控制？答：焊接調(diào)質(zhì)鋼時，HAZ軟化程度與母材焊前熱處理狀態(tài)有關(guān)，母材焊前HAZ軟化中A1-A3一層，并處于強體間，變力時會產(chǎn)生應(yīng)變強化的效應(yīng)。另外，采用不同的焊接方法和控制線性能量也會影響軟化。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。答：按產(chǎn)生裂紋的本質(zhì)來分，焊接裂紋可分為五大類：分為結(jié)晶裂紋、液化裂紋和多邊化裂紋等三類。再熱裂紋，厚板焊接結(jié)構(gòu)，并采用含有某些沉淀強化合金元素的鋼材，550～650℃。層狀撕裂，軋制鋼材的內(nèi)部存在不同程度的分層夾雜物；在焊接時產(chǎn)生的垂直軋制方向的應(yīng)力，致使熱影響區(qū)附近或稍近的地方產(chǎn)生呈形的層狀開裂，并可穿晶擴展。它屬于低溫開裂，一般低合金鋼，撕裂的400℃；T（包括工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力2、分析液態(tài)薄膜的成因及其對產(chǎn)生熱裂紋的影響。答：在焊縫金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點共晶被排擠在柱狀晶體交遇的中心部“液態(tài)薄膜”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？這個階段叫做“脆性溫度區(qū)”。焊縫金屬稍有變形就易產(chǎn)生裂紋，所以金屬的塑性很低。4、液化裂紋和多邊化裂紋在本質(zhì)上有何區(qū)別？在防止措施上有何不同？1）“多邊化邊界”液化裂紋的防止措施：應(yīng)從冶金和工藝兩方面入手，特別是對冶金方面，5、試述焊接冷裂紋的特征及其影響因素。答：焊接冷裂紋的特征：冷裂紋的起源多發(fā)生在具有缺口效應(yīng)的焊接熱影響區(qū)或有物理化學(xué)不均勻的氫聚集的局部地帶。有時沿晶界擴散斷裂，有時是穿斷裂。冷裂紋主要發(fā)生在焊縫金屬中。影響因素：紋的敏感性；拘束應(yīng)力的影響；氫的有害影響；的影響。6、為什么預(yù)熱有防止冷裂紋的作用？答：大量的生產(chǎn)時間和理論研究證明，鋼種的淬硬傾向、焊接接頭含氫量及其分布，以及接頭所承受的拘束應(yīng)力狀態(tài)是高強鋼焊接時產(chǎn)生冷裂的三大主要因素。焊接條件下，近縫區(qū)的加熱溫度很高，使奧氏體晶粒發(fā)生嚴(yán)重長大，則接頭的敏感性就越大。再加上不均勻加熱及冷卻過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力及其他應(yīng)力的影響從而導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生冷裂紋。而預(yù)熱可減小焊縫的冷卻速度，從而減少粗大馬氏體的數(shù)量和擴散氫含量，而且有利于消除應(yīng)力的影響，所以預(yù)熱可以防止冷裂紋的產(chǎn)生。7、簡述再熱裂紋的主要特征和產(chǎn)生再熱裂紋的機理。答：主要特征：再熱裂