焊接冶金学——基本原理-完整版
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焊接冶金学(基本原理)习题1. 试述熔化焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别?熔化焊接:使两个被焊材料之间(母材与焊缝)形成共同的晶粒针焊:只是钎料熔化,而母材不熔化,故在连理处一般不易形成共同的晶粒,只是在钎料与母材之间形成有相互原于渗透的机械结合。
粘接:是靠粘结剂与母材之间的粘合作用,一般来讲没有原子的相互渗透或扩散。
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。
3. 焊条的工艺性能包括哪些方面? (详见:焊接冶金学(基本原理)p84)焊条的工艺性能主要包括: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、焊条的熔化速度、药皮发红的程度及焊条发尘量等4. 低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感?(详见:焊接冶金学(基本原理)p94)由于这类焊条的熔渣不具有氧化性,一旦有氢侵入熔池将很难脱出。
所以,低氢型焊条对于铁锈、油污、水分很敏感。
5. 焊剂的作用有哪些?隔离空气、保护焊接区金属使其不受空气的侵害,以及进行冶金处理作用。
6. 能实现焊接的能源大致哪几种?它们各自的特点是什么?见课本p3 :热源种类7. 焊接电弧加热区的特点及其热分布?(详见:焊接冶金学(基本原理)p4)热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。
焊接冶金基础三、焊接热影响区的组织和性能焊接热影响区焊接接头各部位的加热峰值温度分布如图10所示。
加热时各部位组织变化情 况是:加热温度超过 Ac3开始发生a — Y 的转变,在且Ac1〜Ac3之间转变继进行,到达Ac3 转变完了,温度继续升高达 1100 C 时,晶粒急剧长大,热影响区各点的组织变化首先取决于峰值温度Tmax 不同焊接方法热影响区的平均尺寸如表2所示。
按照Tmax 的不同,淬硬 倾向小的低碳钢和淬硬倾向大的钢种热影响区的组织可分为以下几个区。
图10 焊接热影响区分布特征1 一熔合区卡2过热匾丨3正火区i4不完全畫结晶何I 5—母材;6悴火区;分陣火lit 岂一回硬区回5方去各区平均尺寸丿叩 S K / nwi 和品叵{逗讯叵 姗品区〔阳E 重茫品区, 手丄囲2 1^3.0 1 5^2 5 2. 2A /!□ 6.0^6.50.8^1.e 0.S-* L " 0.7^1 □ 2.3^4.0 ma 5.0-^T.O2J>-3 □ 2E-S0 21 4,0 2.027.0―— — 0.Q5-0.7S 1 •低碳钢接头的热影响区组织和性能(1)熔合区 焊缝金属和母材之间的过渡区, 即半熔化区和未混合区, 称为熔合区,其温度处于固相线与 液相线宰。
熔合区在化学成分和组织性能上都有较大的不均匀性, 在接近母材一侧的金属组 织是过热组织,塑性差。
同时又因温度梯度大,所以熔合区是很窄的,但对强度、塑性都有 很大的影响。
在许T/VS/mm不热粹火啊14 5易淬火駅(遇火) 6 7 5 易那火钢(捽火】 6 7 8 515001100500多情况下,熔合区是产生裂纹、局部脆性破坏的发源地。
(2)过热区此区段处于1100C到固相线温度的高温范围。
在这样高的温度下,奥氏体晶粒严重长大,尤其在1300 C以上时晶粒十分粗大,冷却后就获得粗大的过热组织(气焊时还可能得到魏氏组织),使材料的塑性大大降低,特别冲击韧性的影响尤为显著(通常要降低20%〜30%)。
焊接冶金学杜则裕课后答案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,二者的焊接性有何羞别﹖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)细品强化,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 C以上的热影响区可能产生粗品脆化,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,粗晶区易出现粗大品粒及上贝、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%,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1200C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600CX 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HO8A/HO8MnA电渣焊:焊剂H/431、HJ360焊丝HO8MnMoA CO2气体保护焊:H08系列和YJ5系列。