中国石油大学焊接冶金

1、 母材金属；填充金属；熔敷金属；焊缝；熔合比母材金属；填充金属；熔敷金属；焊缝；熔合比 焊接焊接焊接焊接焊接焊接 冶金冶金冶金冶金冶金冶金 熔焊过程中，焊接区内各种物质 之间在高温下相互作用的过程，主要研 究在各种焊接工艺条件下，冶金反应和 焊缝金属成分、性能之间的关系及其变 化规律。 分区连续进行分区连续进行 熔滴反应区熔滴反应区熔池反应区熔池反应区药皮反应区药皮反应区 水分的蒸发水分的蒸发 物质的分解物质的分解 合金的氧化合金的氧化 气体高度分解气体高度分解 氮氢激烈溶解 增氧与渗合金 金属的蒸发 去氢反应 温度高温度高 搅拌强烈 反应时间极短 冶金反应剧烈 反应物接触面积大 平均温度低

2、比表面积小 温度分布极不均匀 反应时间稍长 搅拌不太激烈 气气气气气气 体体体体体体 气体来源气体来源 气体成分气体成分 存在形式存在形式存在形式存在形式存在形式存在形式 扩散氢扩散氢残余氢残余氢 总氢量总氢量 现现 象象 机机 理理 拉伸位错运动、堆积 空腔H扩散聚集空腔 H+HH2压力变 脆 氮的来源氮的来源 氮在金属中的存在形式氮在金属中的存在形式 氧的溶解及存在形式氧的溶解及存在形式氧的溶解及存在形式氧的溶解及存在形式氧的溶解及存在形式氧的溶解及存在形式 原子氧原子氧FeO总氧量总氧量 增加焊缝的冷脆与热脆敏感性 降低焊缝导电性、导磁性、耐蚀性等 使合金元素烧损，造成飞溅和气孔 L =

3、 (FeO) /FeO 扩散定律扩散定律 脱脱脱脱脱脱 氧氧氧氧氧氧 脱氧措施脱氧措施-脱氧剂脱氧剂脱氧方式脱氧方式 脱氧方式脱氧方式 沉淀脱氧沉淀脱氧扩散脱氧扩散脱氧先期脱氧先期脱氧 药皮反应区药皮反应区固态药皮中 的脱氧剂与 药皮组成物 分解的O2和 CO2之间的 反应 脱氧过程和 脱氧产物与 熔滴不发生 直接关系 部位部位过程过程特点特点 先期脱氧先期脱氧 扩散脱氧扩散脱氧 沉淀脱氧沉淀脱氧扩散脱氧扩散脱氧 液态金属与熔 渣界面 部位部位特点特点 以分配定律 为理论基础 不会因脱氧 而造成夹杂 不是脱氧 主要途径 部位部位过程过程特点特点 置换脱氧置换脱氧 熔滴和 熔池内 溶于液态金属中

4、的 脱氧剂和FeO反应， 把铁还原，且要求 脱氧产物浮入渣中 碳脱氧碳脱氧 锰脱氧锰脱氧 硅脱氧硅脱氧 硅锰联合脱氧硅锰联合脱氧 最主要的 脱氧方式 目的目的方式方式 把需要的合 金元素通过 焊接材料过 渡到焊缝金 属中的过程 补偿损失 消失缺陷 改善组织 提高性能 获特殊性能 合金焊丝 药芯焊丝 合金药皮 合金粉末 烧结焊剂 置换脱氧 合金过渡系数定义合金过渡系数定义 )(1 ( 药皮焊丝母 实 始 实 MeKMed-Med Me Me Me b 一、作用一、作用 二、组成二、组成 三、碱度三、碱度 酸性氧化物的摩尔分数 碱性氧化物的摩尔分数 B 酸性氧化物 碱性氧化物 B )(005. 0

5、017. 0 )(007. 0)(014. 0006. 0015. 0018. 0 32222 222 1 OAlZrOTiOSiO FeOMnOOKONaCaFMgOCaO B )(3 . 0 )(4 . 0 32222 222 1 OAlZrOTiOSiO CaFFeOMnOOKONaMgOCaO B B1大于大于1时为碱性渣，小于时为碱性渣，小于1时为酸性渣，等于时为酸性渣，等于1时为中性渣时为中性渣 B1大于大于1.5时为碱性渣，小于时为碱性渣，小于1.0时为酸性渣，时为酸性渣，11.5时为中性渣时为中性渣 四、其他性质四、其他性质 气孔的危害气孔的危害气孔的类型气孔的类型 形貌形貌产

6、生原因产生原因 产生原因产生原因形貌形貌 产生原因产生原因 形貌形貌 焊接部位的总称焊接部位的总称。 焊接接头示意图 1-焊缝；2-熔合区；3-HAZ；4-母材 1、定义、定义 在焊接热源作用下，焊件上某在焊接热源作用下，焊件上某 点温度随时间的变化过程。点温度随时间的变化过程。 温度场温度场 2、焊接热循环的特征参数、焊接热循环的特征参数 峰值温度峰值温度TpTp 冷却速度冷却速度t t8/5 8/5 冷却速度冷却速度t t8/3 8/3 高温停留时间高温停留时间 加热速度加热速度 3、影响焊接热循环的因素、影响焊接热循环的因素 1、HAZ固态相变特点固态相变特点 2、HAZ的组织与性能的组织与性能 易淬火钢焊前热处理状态对热影响区硬度的影响易淬火钢焊前热处理状态对热影响区硬度的影响 4256166729114 VMoCrNiSiMn CCeq 0 4 8 12 16 20 24 1200 920 640 360 80 -200 奥氏体钢奥氏体钢 铁素体钢铁素体钢 温度温度 扩散速度扩散速度10-5ml/(cm2ss) 高强钢热影响区延迟裂纹的形