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%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。
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1 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。
1 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。 2 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；
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1 第三章 熔池的凝固和焊缝的固态相变
焊接时，在高温热源的作用下，母材要发生局部熔化，并和熔化了的焊丝金属混合而形成熔池。与此同时，也进行了短暂而复杂的冶金反应，当焊接热源离开以后便开始结晶。
熔池的结晶情况对焊缝的组织、性能有重要的影响,焊缝的许多缺陷:气孔,夹杂,偏析和结晶裂纹均是在熔池的凝固过程中产生的,另一方面,焊接过程是处于非平衡的热力学条件下，因此凝固过程会产生许多晶体缺陷,如点缺陷(空位和间隙原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(界面).
§3-1 熔池的凝固
一、熔池凝固的条件和特点(特殊性)
熔池的结晶规律和钢锭一样.都是晶核的生长和晶核的长大.由于其凝固条件不同.其特殊性如下:
1、熔池的体积小,冷却速度大
（1）Vmax=30cm3 Gmax=100g 钢锭几吨到几十吨
（2）V冷熔池=4—100℃/s V冷钢锭= (3—150)×10-4 ℃/s
作用:
a.高碳钢、合金元素较多的钢种易产生淬硬组织和裂纹
b.熔池V冷大，故易产生柱状晶,一般情况下焊缝中无等
轴晶，只有在焊缝断面上部有少量等轴晶(电渣焊除
外)
2、熔池的液态金属处于过热状态
低碳钢施焊 熔池 1770±100℃ 熔滴 2300±100℃
钢锭 Tmax=1500℃
作用:Me烧损严重.非自发晶核质点↓↓, 柱状晶↑
3、熔池在运动状态下结晶
作用：温度的不同导致的运动，气体的吹力，焊条的摆动，熔池内部的气体排出有利于搅拌作用，有利于排出气体和夹杂物，从而获得致密的焊缝。
二、熔池结晶的一般规律。
1、熔池中晶核的形成：自发晶核和非自发晶核。
（生成晶核的热力学条件是过冷度而造成的自由能降低，进行结晶的过程的动力学条件是自用由能降低的程度。这两个条件在焊接过程中都是具备的。）
