气体的来源与产生

气体的来源与产生1第1页，课件共14页，创作于2023年2月气体的来源与产生一、焊接区内的气体来源二、铸造过程中的气体来源第2页，课件共14页，创作于2023年2月一、焊接区内的气体来源N2、H2、O2CO2

和H2O焊接区的气体焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂高价氧化物及有机物的分解气体母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分空气中的气体、水分保护气体及其杂质气体直接进入间接分解第3页，课件共14页，创作于2023年2月1．有机物的分解和燃烧2．碳酸盐和高价氧化物的分解3．材料的蒸发4、气体的分解第4页，课件共14页，创作于2023年2月1．有机物的分解和燃烧焊条药皮中的淀粉、纤维素、糊精等有机物（造气、粘接、增塑剂）热氧化分解反应220~250℃以上发生，

800℃左右完全分解CO2、CO、H2、烃和水气如纤维素的热氧化分解反应：（C6H10O5）m＋7/2mO2（气）＝6mCO2（气）＋5mH2（气）酸性焊条药皮中有机物的含量较高。第5页，课件共14页，创作于2023年2月2．碳酸盐和高价氧化物的分解

碳酸盐（CaCO3、MgCO3及BaCO3等）的分解

CaCO3=CaO+CO2↑MgCO3=MgO+CO2↑（545℃～910℃）（325℃～650℃）碱性焊条药皮中碳酸盐的含量较高。高价氧化物（Fe2O3

和MnO2）的分解（在某些酸性焊条药皮中含量较高）

6Fe2O3=4Fe3O4+O22Fe3O4=6FeO+O24MnO2=2Mn2O3+O26Mn2O3=4Mn3O4+O2第6页，课件共14页，创作于2023年2月表7-2碳钢焊条电弧焊焊接区室温时的气相成分低氢型焊条焊接时，气相中H2和H2O的含量很少，故称“低氢型”；酸性焊条焊接时氢含量均较高，其中纤维素型焊条的最大。药皮类型气相成分（体积分数）/%备注COCO2H2H2O高钛型（J421）46.75.334.513.5焊条在110℃烘干2h钛钙型（J422）50.75.937.55.7钛铁矿型（J423）48.14.836.610.5氧化铁型（J424）55.67.324.013.1纤维素型（J425）42.32.941.212.6低氢型（J427）79.816.91.81.5第7页，课件共14页，创作于2023年2月3．材料的蒸发

焊接过程中，除了焊接材料和母材表面的水分发生蒸发外，金属元素和熔渣的各种成分在电弧高温作用下也会发生蒸发，形成相当多的蒸气。金属材料中Zn、Mg、Pb、Mn

氟化物中AlF3、KF、LiF、NaF

后果：合金元素的损失；产生焊接缺陷；增加焊接烟尘，污染环境，影响焊工身体健康。极易蒸发第8页，课件共14页，创作于2023年2月编号反应式

/kJ.mol编号反应式

/kJ.mol1F2＝F＋F－2706CO2＝CO＋1/2O2－282.82H2＝H＋H－433.97H2O＝H2＋1/2O2－483.23H2＝H＋H+＋e－17458H2O＝OH＋1/2H2－532.84O2＝O＋O－489.99H2O＝H2＋O－977.35N2＝N＋N－711.410H2O＝2H＋O－1808.34、气体的分解简单气体（指N2、H2、O2、F2等双原子气体）的分解；复杂气体（指CO2和H2O等）的分解，分解产物在高温下还可进一步分解和电离。第9页，课件共14页，创作于2023年2月分解度α温度T/KCO2分解时气相的平衡成分与温度的关系气相体积分数Φ/%温度T/K

双原子气体分解度α与温度的关系（P0＝0.1MPa）第10页，课件共14页，创作于2023年2月图7-3H2O分解形成的气相成分与温度的关系（P0＝0.1MPa）温度T/×103K气相体积分数Φ/%第11页，课件共14页，创作于2023年2月二、铸造过程中的气体来源1．气体的来源

铸造时的气体主要来源于熔炼过程、浇注过程和铸型。熔炼过程气体主要来自各种炉料、炉气、炉衬、工具、熔剂及周围气氛中的水分、氮、氧、氢、CO2、CO、SO2和有机物燃烧产生的碳氢化合物等。浇注过程浇包未烘干，铸型浇注系统设计不当，铸型透气性差，浇注速度控制不当，型腔内的气体不能及时排除等，都会使气体进入液态金属。铸型

来自铸型中的气体主要是型砂中的水分。即使烘干的铸型在浇注前也会吸收水分，并且粘土在液态金属的热作用下其结晶水还会分解。此外，有机物（粘结剂等）的燃烧也会产生大量气体。第12页，课件共14页，创作于2023年2月高温下合金元素与铸型水蒸气反应产生氢气：造型材料中的碳及有机物燃烧，产生CO和CO2气体：砂型组分分解：树脂砂中的尿素、乌洛托品[(CH2)6N4]等在高温下，首先分解生成NH3，然后继续分解：还有烷烃的分解：第13页，课件共14页，创作于2023年2月气相平衡与铸型内气体的成分1）经氧化-分解反应后，在铸型与液态合金液界面处的气体主要有H2O、H2、CO、CO2等，在一定温度下，它们之间可以达到平衡。2）铸型内气体的成分随造型材料、温度、浇注后的时间而变化。一般铸型内气体的成分为H2、CO、CO2、O2

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