焊接冶金学2

焊接冶金学及金属材料焊接习题答案模块二

模块二

2-1答：

与铸锭凝固相比，焊缝结晶有以下特点：（1）熔池的体积小，冷却速度大。由于熔池的体积小，而周围又被冷金属所包围，所以熔池的冷却速度很大，平均约为4～100℃/s，比铸钢锭的平均冷却速度要大10000倍左右。因此，对于含碳量高、合金元素较多的钢种容易产生淬硬组织，甚至焊道上产生裂纹。由于冷却速度快，熔池中心和边缘还有较大的温度梯度，致使焊缝中柱状晶得到很大发展。所以一般情况下焊缝中没有等轴晶，只有在焊缝断面的上部有少量的等轴晶（电渣焊除外）。（2）熔池中的液态金属处于过热状态。在电弧焊的条件下，对于低碳钢或低合金钢来讲，熔池的平均温度可达1770±100℃，而溶滴的温度更高，约为2300±200℃。一般钢锭的温度很少超过1550℃，因此，熔池的液态金属处于过热状态。由于液态金属的过热程度较大，合金元素的烧损比较严重，使熔池中非自发晶核的质点大为减少，这也是促使焊缝中柱状晶得到发展的原因之一。

此外，在焊缝条件下，气体的吹力，焊条的摆动以及熔池内部气体的外逸，都会产生搅拌作用。这一点对于排除气体和夹杂是很有利的，也有利于得到致密而性能好的焊缝。

2-2答：

焊缝金属在结晶过程中，由于合金元素来不及扩散而存在化学成分的不均匀性。一般焊缝中的偏析主要有以下三种。（1）显微偏析一般来讲，先结晶的固相含溶质较低，也就是先结晶的固相比较纯，而后结晶的固相含溶质的浓度较高，并富集了较多的杂质。由于焊接过程中冷却较快，固相的成分来不及扩散，而在相当大的程度上保持着由于结晶有先后所产生的化学成分不均匀性。（2）区域偏析焊接时由于熔池中存在激烈的搅拌作用，同时焊接熔池又不断的向前推移，不断加入新的液体金属，因此结晶后的焊缝，从宏观上不会像铸锭那样有大面积的区域偏析。但是，在焊缝结晶时，由于柱状晶体继续长大和推移，此时会把溶质或杂质“赶”向熔池的中心。这使熔池中心的杂质浓度逐渐升高，致使在最后凝固的部位产生较严重的区域偏析。(3)层状偏析熔池金属结晶时，在结晶前沿的液体金属中，溶质的浓度较高，同时也富集了一些杂质。当冷却速度较慢时，这一层浓度较高的溶质和杂质可以通过扩散而减轻偏析的程度。但冷却速度很快时，还没有来得及“均匀化”就已凝固，造成了溶质和杂质较多的结晶层。

焊接冶金学试卷

一、填空（每空1分，共30分）

1、熔焊时，金属、熔渣和气象之间进行一些列的冶金反映。2、手工电弧焊的焊接化学反映区有三个即要皮反映区、熔滴反映区和熔池反映区。

3、焊接区域气体的来源要紧有：有机物的分解和燃烧、碳酸盐和高价氧化物的分解和材料的蒸发等。

4、焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，包括焊条、焊丝和

焊剂和气体等。

5、熔滴过渡形式有：颗粒状过度、短途经度、附壁过度等。

6、焊接区内的气体要紧由CO2、H2O、N2、H 2

、O 2组成。

7、焊缝中常碰到的夹杂物有盐性夹杂、盐-氧化合物夹杂和氧化物夹杂。

8、经常使用的脱氧剂有AL、Ti、Si、Mn。

9、焊缝中化学成份的不均匀性包括显微偏析、区域偏析和层状偏析。

10、裂纹按产生的本质分为五大类即热裂纹、再热裂纹冷裂纹和

层状撕裂和应力侵蚀裂纹。

二、选择（10分 每题1分）

1、低氢型焊条（碱性焊条）焊缝的含氢量低的缘故是药皮中含有很多的碳酸盐，它们受热分解生成（ 3 ）和氢反映生成稳固的OH。

1 O2 2 H2 3 CO2 4 N2

2、焊接区内的氢要紧来源于焊接材料中的（ 3 ）。

1 碳酸盐 2 氧化物 3 水分 4 空气

3、熔合区会显现明显的化学成份不均匀，成为（ 2 ）地带。 1 优质 2 薄弱 3 缺点 4 不重要

4、在焊接化学冶金中经常使用的脱硫剂是（ 2 ）

1 铁 2 锰 3 硅 4铜

5、低碳钢含碳量低，固态相变的组织主若是（ 1 ）+少量珠光体。

1 铁素体 2 莱氏体 3 贝氏体 4 马氏体

6、改善焊缝金属凝固组织的最有效冶金方式是（ 4 ）。

1 后热 2 进行脱氧 3 提高冶金反映时刻 4 添加某些合金元素

1. 铝及铝合金焊接时存在的主要问题是什么？

答：主要存在气孔和热裂纹和软化问题

（1）气孔的存在降低了焊缝的致密性和耐蚀性，易形成应力集中从而降低了接头的强度，塑性、气孔可分为；临近焊缝表面的皮下气孔、焊缝中部或根部的密集气，熔合区边界的氧化膜气孔。（2）热裂纹可能出现在焊缝，焊接热影响区、以及焊缝的弧坑处，焊缝中的热裂纹属于结晶裂纹，热影响区中的热裂纹主要是液化裂纹。（3）热处理强化铝合金及焊前经过冷作硬化的非热处理强化铝合金，热影响区的强度和硬度相对于原来的母材会有不同程度的降低及软化；软化可分为：非时效强化铝合金的软化，时效强化铝合金的软化。

2. 铝及铝合金的焊接工艺要点是什么？

答：（1）焊接方法：应根据合金牌号，焊件厚度，产品结构以及焊接质量要求加以选择，其方法包括：钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等（2）焊接材料：选择时要充分考虑接头的力学性能，抗裂性及抗腐蚀性，并结合母材及成分，产品的具体实施条件和结构的刚性等（3）接头设计：应根据材料的厚度，焊接方法、焊接位置有无衬垫和是否清根等条件进行接头设计，合理选择接头类型和坡形式。（4）焊接参数：焊接参数的选定要考虑接头的形式，尺寸及焊缝成型的要求，同时要考虑对气孔、裂纹和接头软化成程度的影响。（5）焊前准备：主要包括焊前清理，施加垫板，焊前预热（6）焊后处理：主要为及时清理焊后留在焊缝区及临近区的残存熔滴和焊渣。

3. 钛及钛合金的类型和牌号有那些？

答：工业纯钛（TA0.TA1.Ta3）α型钛合金（TA4 TA6 TA7），α+β型钛合金（TC3.TC1.TC4.TC6.TC11）β型钛合金（TB2.TB4）

4. 钛及钛合金的焊接性

答：（1）间隙渣滓引起的接头力学性能变化。钛及钛合金在常温下能与氧气形成致密的氧化膜而保持很高的稳定性和耐蚀性，但是在高温下，钛及钛合金吸收氧气氮气和氢气能力很强，对焊接接头力学性能产生较大的影响。（2）焊接裂纹；钛及钛合金中S P 和C等渣滓很少，晶界上低熔点共晶不易形成，结晶温度区间窄，加之焊接凝固时收缩小，因此出现焊接热裂纹可能性很小。（3）气孔；气孔是焊接钛合金时比较为普遍的缺陷，其特点是分布在融合线附近，主要为氢气孔，是由于氢气在钛中的溶解度在凝固时存在突变和随温度的升高而降低造成的（4）焊接热影响区的组织变化，包括相和晶粒尺寸的变化

焊接冶金学考试内容

知识点

➹1作为焊接热源的是：能量高密度集中，快速实现焊接过程，并得到致密而强韧的焊缝和最小热影响区。

➹2控制N的最有效措施：加强保护。

➹3合金过渡形式：应用合金焊丝或带极，应用药芯焊丝或药芯焊条，应用合金药皮或粘结焊剂，应用合金粉末。

➹4焊条的工艺性能：焊接电弧的稳定性，焊缝成形，在各种位置焊接的适应性，飞溅，脱渣性，焊条熔化速度，焊条药皮发红，焊接烟尘。

➹5影响脱渣性因素：熔渣的线膨胀系数，熔渣的氧化性，熔渣的松脆性。

➹焊接烟尘主要取决：药皮成分。

➹6焊接工艺性能主要取决于：药皮成分。

➹7焊缝中常见的夹杂物：氧化物，氮化物，硫化物。

➹8热裂纹的特征：沿原奥氏体晶界开裂，分类:结晶裂纹，液化裂纹，多变化裂纹。

➹9产生结晶裂纹的内因：液化薄膜，产生结晶裂纹的充分条件：拉伸应力。➹10产生结晶裂纹的条件：焊缝的脆性温度范围内所受的拉伸应变大于焊缝金属所具有的塑性，或者说焊缝金属在脆性温度区内的苏醒存储量小于0时就会发生结晶裂缝。

➹11冷裂纹的分类：延迟裂纹，淬硬脆化裂纹，低塑性脆化裂纹。

➹12影响温度场的因素：热源的性质，焊接线能量，被焊金属的热物理性能，焊件板厚及形状。

➹13焊缝中的偏析：显微偏析，区域偏析，层状偏析。

➹14脆性温度区间塑性和冶金因素有，脆性增长区和力的因素有关。

➹15延迟裂纹是在：淬硬组织，H和焊接接头的应力状态的共同作用下产生的。

➹16焊接熔池的特点：熔池体积小，熔池中液态金属处于过热状态，熔池是在运动下结晶，联生结晶。

➹17焊接接头的应力分类：不均匀加热和冷却过程中说产生的热应力，金属相变时产生的组织应力，结构自身拘束条件所造成的应力。

➹18焊接热循环的主要参数：加热速度Wh，加热的最高温度Tm，在相变温度以上停留的时间tH，冷却速度Wc，冷却时间。

➹19熔渣的粘度取决于：熔渣的成分和温度，实质上是取决于熔渣的结构。