焊接化學冶金

焊接化學金第一節(jié)

焊接化學冶金過程特焊接化學冶金過程：化焊時，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用的過。要點：各種物質(zhì)包括體、液態(tài)金屬、熔渣。普通化學冶金過程是金屬熔煉加工過程，在放牧特定的爐中進行。焊接化學冶金過程是屬在焊接條件下，再熔煉的過程，焊接時焊縫相當高爐二者共同點：金屬冶加工。不同點：1）材料不同。普冶材料：礦石、焦、廢鋼鐵等。焊金材料：焊條、焊、焊劑等。2）的不同普冶：提煉金屬；焊：對金屬再熔煉，以滿足構(gòu)件性能。一、焊條熔化及熔的形成（一）

焊條的加熱及熔化1、

焊條的加熱所用熱能有電阻熱、弧熱、化學反應(yīng)熱。電阻熱：焊接電流通焊芯時產(chǎn)生的電阻熱。

電弧熱：焊接電弧傳焊條端部的熱量?；瘜W反應(yīng)熱：藥皮部化學物質(zhì)化學反應(yīng)時產(chǎn)生的熱量。1）

電阻加熱手工電弧焊，小電流電阻熱不是主要的；大電流時電阻熱是主要的，過，造成危害。一是焊條藥皮脫落、開裂；二是化學元素失金性能變化三是熔化過分激烈，飛濺嚴重；四焊縫成型來好，易產(chǎn)生缺陷。自動焊、半自動焊時適當增加電流密度和焊絲伸出長度，提高熔化速度2）

電弧熱真正用于使焊條加熱熔化的熱能接電弧用于加熱和熔化焊條的功率為qe=UIeηe—焊條熱有效系數(shù)取決于焊接規(guī)范電極性、焊條藥皮成分、金屬渡形式。手工電弧焊時η為0.20.272、

焊條金屬的熔化速度焊條金屬的平均熔化度g=G/tIMpα為焊條熔化系數(shù)p焊條金屬的平均熔敷度gG/t=αIDH

23233α

H

為焊條的平均熔敷速，體現(xiàn)了生產(chǎn)率的大小。損失系數(shù)Ψ/G=(gg)/g=1-α/αM-DDH

Pα=(1-Ψ)αH

P3、1）

焊條金屬熔滴及過渡性熔熵過渡形式短路過渡、顆粒過渡附壁過渡、射流過渡、旋轉(zhuǎn)射流過渡。堿性焊條：短路過渡大顆粒過渡；酸性焊條：細顆粒過渡和附壁過渡。2）

熔滴的比表面積和作時間熔滴的比表面積S：熵的表面積與其質(zhì)量之比。S=Ag/ρVg=4R/(4/3Д

ρ)=3/R熔滴的比表面積是相大的，S=1000—10000Cm/kgI↑,R↓，利于金反應(yīng)進行。熔滴的平均作用時間指熔滴的平均質(zhì)量與一個周期內(nèi)焊芯的平均熔化速度比。ττ

=m=(m)/m/τ=(m+0.5)00tr=0.011.0s3）

熔滴的溫度實測手工電弧焊碳鋼條：2100-2700K，熔渣平均溫度：1600C

0

（二）

熔池的形成1、

熔池的形狀和尺寸熔池為半橢球，幾何寸為L=PIU2

其中是比例系數(shù)決焊接方法和規(guī)范。2I是焊接電流，U是接電壓，上式適用于點狀熱源。B，H分別是熔池寬度熔池深度。I↑，↑，↓；↑，↓，B↑熔池平均表面積般為1—4Cm熔池的比表面積Fg/ρGp2、

熔池質(zhì)量和存在時間t=L/vt=G/ρvAp

w

A焊縫的橫截面積。W3、

熔池溫度熔池中部溫度最高，部次之，其次是尾部。4、

熔池運動狀態(tài)運動原因：1）

液態(tài)金屬密度差引起由對流運動ρ=fT高，ρ小，T，大促使金屬由低溫區(qū)向高溫區(qū)運動。2表面張力差強迫流運動f(T),FF生對流。

,表面張力差將強迫態(tài)金屬發(fā)

2）

熔池中各種機械力攪如電弧吹力、電磁力重力等。5、

對焊接質(zhì)量的影響熔池運動使母材與焊成分加以混合分均勻化利于氣體、夾雜外逸，速冶金反應(yīng)，提高焊接質(zhì)量。二、焊接過程中對融金屬的保護以低碳鋼為例光焊絲空氣中無保護下焊接，其結(jié)果是：電弧不穩(wěn)，飛濺嚴重氣孔多，工藝性能不好；（1）焊縫含[0]、[N]過高；（2）[Mn]下降，焊接時合金素燒損嚴重；（3）機械性能下降。保護方式：1、氣聯(lián)合保護2、渣護3、氣護4、真保護5、自護三、焊接化學冶金應(yīng)區(qū)及反應(yīng)條件焊接方法不同冶金應(yīng)階段也不同以工電弧焊為例，加以討論。1、皮反應(yīng)區(qū)：指焊條受熱后，直到焊條藥熔點前發(fā)生的一些反應(yīng)。

1）水蒸發(fā)T100C，吸附水蒸發(fā)。2）某物質(zhì)分解T在200--250℃，有機物分解；300--400℃時，結(jié)晶及化合水分解。結(jié)晶水：有金屬鍵的系。化合水指不是以單一分子形式存在。白泥：Al(OH)22542MnO

(赤礦2、滴反應(yīng)區(qū)指熔滴形成、長大脫焊條過渡到熔池之前。特點：1）溫高熔滴平均溫度

1800~2400℃熔滴活性斑點溫度：℃熔滴金屬過熱度大300—900℃2）與體、熔渣的接觸面積大比表面積大F—10000cm/Kg比煉鋼時大倍空間的熔滴尺寸最小徑3)時間短、速度快在焊條端停留時間：

穿過弧柱時間：10

—10４）熔渣和熔滴金屬行強烈的攪拌混合。主要冶金反應(yīng)：金屬發(fā)；氣體的分解和溶解；氧化－還原；摻合金。３熔池反應(yīng)區(qū)1）池溫度度2)接觸面積小

16001900℃F=3—130Cm/Kg比3)時間長手焊時為3-8S4)攪拌沒有熔滴階段激烈5)熔池溫度不均勻

埋弧焊6-25S)+2[Fe]=[Si]+2FeO=(FeO)[Si]/(SiO)(MnO)+[Fe]=[Mn]+FeO=(FeO)[Mn