(焊接冶金学及金属材料焊接)模块一焊接化学冶金过程

(焊接冶金学及金属材料焊接)模块一焊接化学冶金过程目录焊接化学冶金过程概述焊接过程中的气体保护焊接熔渣的形成与性质焊缝金属的合金化焊接接头的组织与性能焊接缺陷的形成与防止01焊接化学冶金过程概述在焊接过程中，焊件和焊接材料在高温下熔化，形成熔池，熔池中的金属元素发生化学反应。焊接热过程焊接化学冶金反应焊缝金属的合金化熔池中的金属元素与周围气氛中的氧、氮等元素发生化学反应，生成氧化物、氮化物等化合物。通过焊接材料向焊缝金属中添加合金元素，改善焊缝金属的性能。030201焊接过程中的化学变化研究焊接过程中金属材料的加热、熔化、冶金反应、凝固以及固态相变等物理冶金现象和化学冶金现象的科学。对于优化焊接工艺、提高焊接质量、开发新型焊接材料和促进焊接技术的发展具有重要意义。焊接冶金学的定义与重要性焊接冶金学的重要性焊接冶金学定义金属材料焊接性指金属材料对焊接加工的适应性，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的能力。冶金学对金属材料焊接性的影响金属材料的化学成分、组织结构、力学性能等都与冶金学密切相关，这些因素直接影响金属材料的焊接性。金属材料焊接与冶金学的互动关系通过调整金属材料的化学成分、控制冶金过程中的物理和化学变化，可以改善金属材料的焊接性，提高焊接接头的质量。金属材料焊接与冶金学的关系02焊接过程中的气体保护焊接气氛的组成焊接气氛主要由焊接材料、母材和周围空气中的气体组成，包括氧气、氮气、氢气、二氧化碳等。焊接气氛的分类根据焊接气氛对焊缝质量的影响，可分为氧化性气氛、还原性气氛和中性气氛。氧化性气氛会增加焊缝的氧化程度，还原性气氛则相反，而中性气氛对焊缝质量影响较小。焊接气氛的组成与分类防止大气对熔融金属的有害作用在焊接过程中，大气中的氧气、氮气等会对熔融金属产生不良影响，如氧化、氮化等。采用气体保护可以有效隔绝大气与熔融金属的接触，防止这些有害作用的发生。提高焊接质量和生产率气体保护可以改善焊缝成形，减少飞溅和气孔等缺陷的产生，从而提高焊接质量。同时，由于气体保护的效果显著，可以缩短焊接时间，提高生产率。气体保护对焊接质量的影响采用惰性气体（如氩气）作为保护气体，适用于不锈钢、铝合金等材料的焊接。惰性气体具有化学性质稳定、不易与金属发生反应的特点，因此可以有效保护熔融金属免受大气的有害作用。惰性气体保护焊采用活性气体（如二氧化碳）作为保护气体，适用于碳钢、低合金钢等材料的焊接。活性气体可以与熔融金属发生反应，生成一层致密的氧化膜，从而起到保护作用。同时，活性气体还可以稳定电弧燃烧，提高焊接效率。活性气体保护焊气体保护方式的选择与应用03焊接熔渣的形成与性质焊接熔渣主要由氧化物、氟化物和硅酸盐等化合物组成，其成分取决于焊接材料、母材成分和焊接工艺参数。组成根据熔渣的成分和性质，可分为酸性熔渣、碱性熔渣和中性熔渣三类。分类熔渣的组成与分类熔渣的熔点、粘度、表面张力等物理性质对焊接过程稳定性和焊缝成形有重要影响。物理性质熔渣的氧化性、还原性、脱硫脱磷能力等化学性质直接影响焊缝金属的化学成分和性能。化学性质熔渣的性质直接影响焊缝金属的纯净度、致密度、力学性能和耐腐蚀性能。对焊接质量的影响熔渣的性质及其对焊接质量的影响

熔渣的控制与调整方法焊接材料的选择选用合适的焊条、焊丝和焊剂等焊接材料，以控制熔渣的成分和性质。焊接工艺参数的调整通过调整焊接电流、电压、焊接速度和预热温度等工艺参数，可改变熔渣的形成和性质。熔渣处理采用机械振动、超声波处理等物理方法或添加化学药剂等化学方法，对熔渣进行处理以改善其性质。04焊缝金属的合金化合金元素可以提高焊缝金属的强度和硬度，改善其耐磨性和耐腐蚀性。强化焊缝金属合金元素可以促进焊缝金属晶粒的细化，提高其塑性和韧性。细化晶粒某些合金元素可以降低焊缝金属的熔点和粘度，改善其流动性和润湿性，有利于焊接过程的进行。改善焊接工艺性能合金元素在焊缝金属中的作用应用合金粉末在焊接前或焊接过程中，将含有合金元素的粉末喷涂或撒在焊缝金属表面，使其与焊缝金属一起熔化。焊接时向熔池添加合金元素在焊接过程中，通过特殊装置向熔池添加合金元素，使其与焊缝金属混合。应用合金焊丝或药芯焊丝通过选用含有特定合金元素的焊丝或药芯焊丝，使合金元素在焊接过程中熔入焊缝金属。焊缝金属合金化的途径与方法不同合金元素对焊缝金属的力学性能有不同影响。例如，铬和镍可以提高焊缝金属的强度和韧性，而钼和钒可以提高其硬度和耐磨性。对力学性能的影响某些合金元素如铬、镍、钼等可以提高焊缝金属的耐腐蚀性，使其在腐蚀环境下具有更好的稳定性。对耐腐蚀性的影响一些合金元素如钨、钼、铌等可以提高焊缝金属的高温强度和抗氧化性，使其在高温环境下具有更好的性能。对高温性能的影响合金元素对焊缝金属性能的影响05焊接接头的组织与性能焊接接头的组织与性能特点焊接接头组织焊接接头由焊缝、熔合区和热影响区组成，各区组织因经历不同的热循环和冷却条件而呈现不同的特点。焊接接头性能焊接接头的性能取决于各区组织的综合作用，包括强度、韧性、耐腐蚀性等方面。焊条、焊丝、焊剂等焊接材料的成分和性能直接影响焊缝组织和性能。焊接材料焊接方法、工艺参数、热输入等焊接工艺条件对焊接接头组织和性能有显著影响。焊接工艺母材的化学成分、组织状态、力学性能等对接头组织和性能也有重要影响。母材性质影响焊接接头组织与性能的因素优化焊接材料设计控制焊接工艺参数采用焊后热处理加强质量控制与检测改善焊接接头组织与性能的措施通过调整焊接材料的成分和性能，改善焊缝组织和性能。通过焊后热处理改善焊接接头的组织和性能，如消除应力、改善组织等。选择合适的焊接方法、工艺参数和热输入，优化焊接接头组织和性能。通过严格的质量控制和检测手段，确保焊接接头的质量符合要求。06焊接缺陷的形成与防止气孔焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。裂纹在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。夹渣焊后残留在焊缝中的熔渣。其他缺陷如咬边、焊瘤、弧坑等。未焊透、未熔合焊接时接头根部未完全熔透的现象，对对接焊缝也指焊缝深度未达到设计要求的现象。常见焊接缺陷的类型与特征形成原因包括焊接工艺参数选择不当、坡口设计不合理、焊条药皮类型不合适、电流种类及极性选择错误、焊接顺序不合理等。危害焊接缺陷会降低结构的承载能力，引起应力集中，使焊接接头脆化，导致结构破坏等。焊接缺陷的形成原因及危害0102正确选择焊接工艺参数如焊接电流、电弧电压、焊接速度等。合理设计坡口根据板厚和接头形式选择合适的坡口形式和角度。选择合适的焊条药皮类型根据母材成分、性能及抗裂性要求选择合适的焊条。