【冶金行业类】焊接冶金学(基本原理)习题

第三章：合金结构钢1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。

（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。

（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。

热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。

制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。

2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。

答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。

被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。

；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。

埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。

CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。

一、名词解释(共5小题,每小题2分,共10分)。

1. 熔焊；
2. 喷射过渡；
3. 碱性焊条；
4. 显微偏析；
5. 高温液化裂纹；
二、填空题(共20空,每空1分,共20分)。

1. 熔池的几何形状参数有_______、_______、_______。

2. 焊条电弧焊时有三个反应区：_______、_______、_______。

3. 低合金钢贝氏体包括_______、_______、_______、_______。

4. 焊缝中夹杂物的分类主要有_______、_______和_______。

5. 根据冷裂纹在焊接接头中的位置和形态，大体可以分为_______、_______、_______、_______。

6. 易淬火钢（焊前调质）焊接热影响区按特征分为_______、_______、_______。

三、分析题(共4小题,每小题10分,共40分)。

1. 熔滴过渡有几种形式？各有何特点？
2. 氧对焊接质量的影响。

3. 试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能和冶金性能。

4. 何谓焊接热循环？它有哪些特点？它的主要参数及其意义是什么？
四、论述题(共2小题,每小题15分,共30分)。

1. 论述焊接加热及冷却过程中的组织转变特点。

2. 结合自己的理解，论述简述结晶裂纹的形成机理、影响因素。

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焊接冶金学试题（有用于材料成型与操纵工程专业焊接模块）一、概念或说明(每题2分共10分)1、联生结晶：2、熔合比：3、焊条药皮重量系数：4、金属焊接性：5、电弧热焊：二、选择填空(能够多个选择,每题1分,共15分)1、焊接区内的气体重要来源于( )。

①焊接材料②母材③焊条药皮2、焊接时, 不与氮气产生感化的金属,即不克不及消融氮又不形成氮化物的金属，可用N作为爱护气体,这种金属是( )。

①铜②铝③镍3、焊接熔渣的感化有( )①机械爱护感化②冶金处理感化③改良工艺机能4、焊接熔池的结晶时,熔池体积小，冷却速度大年夜，焊缝中以( )为主。

①柱状晶②等轴晶③平面晶5、熔合区的化学不平均性主假如表现于( )。

①凝固过渡层的形成②碳迁徙过渡层的形成③合金分层现象6、焊缝中的气孔和搀杂主关键处是( )。

①焊缝有效截面降低②应力集中，疲乏强度降低③抗氧化性降低④深透性气孔，使致密性降低。

7、打底焊道最易产生热裂纹,也最易产生冷裂纹,其重要缘故是( )。

①冷却速度快②应力集中③过热8、焊接构造钢用熔渣的成分是由( )等构成。

①氧化物②氟化物③氯化物④硼酸盐9、焊接冷裂纹按产生缘故可分为( )。

①淬硬脆化裂纹②低塑性脆化裂纹③层状扯破④应力腐化开裂⑤延迟裂纹10、有利于改良焊缝抗热裂纹机能身分重要有( )。

①细化晶粒②削减S、P ③结晶温度大年夜④参加锰脱硫11、热扎、正火钢焊接时，过热区机能的变更取决于( )等身分。

①高温逗留时刻②焊接线能量③钢材类型④冷裂偏向12、铸铁焊接时，阻碍半熔化区冷却速度的身分有：( )。

①焊接方法②预热温度③焊接热输入④铸件厚度13、下列哪些钢种具有必定的热应变脆化偏向。

( )①低碳钢②16Mn ③15 MnV14、焊缝为铸铁型时，阻碍冷裂纹的身分有( )。

①基体组织②石墨外形③焊补处刚度，体积及焊缝长短15、防止奥氏体钢焊接时产生点蚀的重要方法有( )。

①进行自熔焊接②焊接材料与母材超合金化匹配③推敲母材的稀释感化三、确信对错（对的打∨，错的打×每题１分,共15分）1、电流种类及极性对气孔的阻碍是直流反接，气孔大年夜,直流正接，气孔少,交换焊接，气孔更少。

第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。

冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。

2 金属熔体指________、________。

液态的金属、合金。

1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。

物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。

金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。

3、冶金原理按具体的冶金对象分为______冶金原理及_____冶金原理。

钢铁、有色金属。

4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________四种。

在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。

冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。

熔渣。

5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。

金属提炼、精炼过程。

6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。

氧化物。

7、________的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将它们回收利用。

富集渣、8、_______的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。

精炼渣。

9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失，要求熔渣具有较低的______、______和_______。

粘度、密度、渣-锍界面张力。

10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的______.物理化学性质。

11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。

熔渣成分12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。

一.名词解释1. 焊接：被焊工件的材质（同质或异质），通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性的连接的工艺过程。

2. 熔合比：在焊缝金属中局部融化的母材所占的比例称为熔合比。

3. 交互结晶：熔合区附近加热到半融化状态基本金属的晶粒表而，非自发晶核就依附在这个表而上，并以柱状晶的形态向焊缝中心生长，形成所谓交互结晶。

4. 焊缝扩散氢：由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称扩散氢。

5. 拘束度：单位长度焊缝，在根部间隙产生单位长度的弹性位移所需的力。

6. 熔敷系数：真正反映焊接生产率的指标。

7. 熔敷比表面积：熔滴的表而积Ag与其质量pVg之比。

8. 应力腐蚀：焊接构件，如容器，管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生的一种延迟破坏现象，称为应力腐蚀裂纹。

9. 层状撕裂：大型厚壁结构，在焊接过程中会沿钢板的厚度方向岀现较大的拉伸应力，如果钢中有较多的杂质，那么沿钢板轧制方向出现一种台阶状的裂纹，称为层状撕裂。

10. 在热裂纹：厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在一泄温度下服役的过程中，任焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹为在热裂纹。

11. 热影响区：熔焊时在集中热源的作用下，焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。

12. 热循环曲线：焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到峰值后，又由高而低随时间的变化称为焊接热循环。

13. 焊接线能量：热源功率q与焊接速度v之比。

二简答1. 氢对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氢量的主要描施是什么？a.氢脆，氢在室温附近使钢的塑性严重下降，b.白点，碳钢和低合金钢焊缝，如含氢量高常常在拉伸或弯曲断而上岀现银白色局部脆断点。

c.形成气孔，熔池吸收大量的氢，凝固时由于溶解度突然下降，使氢处于饱和状态，会产生氢气且不溶于液态金属，形成气泡产生气孔。

绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。

物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。

2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。

然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。

这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。

为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。

2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。

2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。

3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。

4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。

如高频焊管等。

5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。

6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。

7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。

8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。

一、名词解释(共5小题,每小题2分,共10分)。

熔焊：熔焊是指待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法。

喷射过渡：喷射过渡是指熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。

碱性焊条：在焊条药皮中含有多量碱性氧化物，同时含有氟化钙的焊条。

显微偏析：先结晶的固相比较纯，后结晶的固相含杂质的浓度较高，并富集了较多的杂志，而焊接的冷却速度较快，固相内的成分来不及扩散。

高温液化裂纹：产生在近缝区或多层焊的层间，是由于母材含有较多的低熔点共晶，在焊接热源的高温作用下晶间被重新熔化，在拉应力作用下沿奥氏体晶界发生的开裂现象。

二、填空题(共20空,每空1分,共20分)。

1.熔池长度、熔深、熔宽。

2.药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区。

3.上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、条状贝氏体。

4.氧化物夹杂、硫化物夹杂和氮化物夹杂。

5.焊趾裂纹、焊根裂纹、焊道下裂纹、横向裂纹。

6.完全淬火区、不完全淬火区、回火软化区。

三、分析题(共4小题,每小题10分,共40分)。

1. 熔滴过渡有几种形式？各有何特点？（10分）答：熔滴有三种过渡形式：（1）短路过渡：熔滴长大到和熔池金属接触，形成短路，电弧熄灭，液滴下落后，电弧重新引燃。

（3分）（2）粗滴过渡：熔滴呈粗大颗粒状向熔池自由过渡的形式。

（2分）（3）喷射过渡：是指溶滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式。

（3分）熔滴的过渡形式与焊接方法、药皮、焊条直径、电流、极性、焊工操作水平等有关。

（2分）2. 氧对焊接质量的影响。

（10分）答：氧在焊缝中是有害元素，但在焊接过程中又是必须要利用的元素。

（2分）（1）随着焊缝中氧含量的增加，其强度、塑性、韧性（尤其是低温冲击韧性）下降。

（2分）（2）氧和熔池中的碳反应生成CO气体，造成飞溅和气孔。

（2分）（3）烧损焊缝中的合金元素，降低焊缝金属的性能。

（2分）（4）氧可以有效减少焊缝中的含氢量。

（2分）3. 试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能和冶金性能。

绪论一、焊接过程的物理本质1.焊接：被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。

物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。

2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。

然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。

这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。

为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施：1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。

2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

二、焊接热源的种类及其特征1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。

2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。

3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。

4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。

如高频焊管等。

5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。

6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。

7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。

8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。

第一章焊接化学冶金1、什么是焊接化学冶金？它的主要研究内容和学习的目的是什么?答：焊接化学冶金指在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下的相互作用反应。

它主要研究各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。

研究目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求，设计创造新的焊接材料。

2、调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？答：调控焊缝化学成分的两种手段：1）、对熔化金属进行冶金处理；2）、改变熔合比。

怎样影响焊缝化学成分：1）、对熔化金属进行冶金处理，也就是说，通过调整焊接材料的成分和性能，控制冶金反应的发展，来获得预期要求的焊接成分；2）、在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比，改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。

3、焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？答：焊接区内气体的主要来源是焊接材料，同时还有热源周围的空气，焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等，在焊接时也会析出气体。

产生：①、直接输送和侵入焊接区内的气体。

②、有机物的分解和燃烧。

③、碳酸盐和高价氧化物的分解。

④、材料的蒸发。

⑤、气体（包括简单气体和复杂气体）的分解。

4、氮对焊缝质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？答：氮对焊接质量的影响：a在碳钢焊缝中氮是有害的杂质，是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。

b氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素。

c氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。

控制焊缝含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用；b、在药皮中加入造气剂（如碳酸盐、有机物等），形成气渣联合保护，可使焊缝含氮量下降到0.02%以下；c、采用短弧焊（即减小电弧电压）、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量；d、增加焊丝或药皮中的含碳量，可降低焊缝中的含氮量。

5、综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响？答：（1）焊接工艺参数对焊缝含氢量有一定的影响：手工电弧焊时，增大焊接电流使熔滴吸收的氢量增加；增大电弧电压使焊缝含氢量有某些减少。