焊接冶金学(基本原理)习题

焊接冶金学(基本原理)习题 名词解释: 焊接冶金过程 碳当量 韧性 长(短)段多层焊 药皮重量系数 绪 论 影响温度场的因素? 1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别, 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件, 3.能实现焊接的能源大致哪几种,它们各自的特点是什么, 4.焊接电弧加热区的特点及其热分布, 5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响, 6.试述提高焊缝金属强韧性的途径, 7.什么是焊接，其物理本质是什么, 8.焊接冶金研究的内容有哪些 第一章 焊接化学冶金 焊条金属的平均熔化速度 熔焊方法的保护方式? 碱度 1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同, 2.调控焊缝化学成分有哪两种手段,它们怎样影响焊缝化学成分, 3.焊接区内气体的主要来源是什么,它们是怎样产生的, 4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度, 5.氮对焊接质量有哪些影响,控制焊缝含氮量的主要措施是什么, 6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解,写出溶解反应及规律, 7.氢对焊接质量有哪些影响, 8 既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金 属中的含氢量反而比酸性焊条少, 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 310.今欲制造超低氢焊条([H]<1cm/100g),问设计药皮配方时应采取什么措施, 11. 氧对焊接质量有哪些影响,应采取什么措施减少焊缝含氧量, 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝,为什么, 13.在焊接过程中熔渣起哪些作用,设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质,为什么, 14.测得熔渣的化学成分为:CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。 15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700?，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少,为什么在两种情况下分配到熔池中 的FeO量不同,为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量, 16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低, 17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅, 18. 综合分析熔渣中的CaF在焊接化学冶金过程是所起的作用。 2 19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有 何不同，主要进行哪些物理化学反应, 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义, 22.解释名词:药皮重量系数、焊剂的熔化率、扩散氢、剩余氢 23.试分析氢的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制, 24.试分析氮的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制, 25.试分析氧的溶解机制及对焊接质量的影响，如何控制, 26. Mn,Si脱氧剂分别适合什么渣脱氧，怎样配比效果较好, 27.焊接熔渣的作用有哪些 28.焊接熔渣有几种，都有何特点, 29.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。 30.说明S,P对焊接质量的影响，如何控制, 31.试分析熔滴过渡特性对焊接冶金反应的影响。 32.分析说明温度及熔渣性质对扩散氧化及扩散脱氧的影响。 33.如何理解焊接化学冶金平衡问题, 34.为什么酸性焊条用锰铁作为脱氧剂，而碱性焊条用硅铁、锰铁和钛铁作为脱氧 剂, 35.脱氧和合金过渡有何区别和联系,选择脱氧剂和合金剂各应遵循什么原则, 第二章 焊接材料 第二章 焊接材料 1.焊条的工艺性能包括哪些方面? 2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。 3.在酸性焊条药皮中，加入碱金属氧化物和碱土金属氧化物对于溶渣的粘度有何影响,为什么, 4.试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒性的主要途径。 5.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能 6.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感, 7.埋弧焊时如何考虑焊丝与焊剂匹配, 9.药芯焊丝的焊接冶金特点是什么, 10.焊条药皮的作用有哪些, 11.综合比较J422和J507焊条的工艺性能与冶金性能, 12.试说明焊条的选用原则。 13.焊条配方设计有哪几种, 14.焊剂的作用有哪些, 15.为了解决低氢焊条引弧点的气孔问题，一般采取什么措施,说明之。 第三章 熔池凝固和焊缝固态相变 熔池中晶核行成条件 几种结晶型态 1.焊接溶池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点? 2.试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系. 3.简述熔池的结晶形态,并分析结晶速度、温度梯度和浓度对结晶形态的影响。 4.分析焊缝和熔合区的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性? 5.试述低合金钢焊缝固态相变的特点，根据组织特征如何获得有益组织和避免有害组织? 6.分析粒状贝氏体Bg和M-A组元的形成原因及其对焊缝性能的影响。 7.试述氢气和CO气孔的形成原因、特征及如何防止。 8.用一分为二的观点分析夹杂物对焊缝金属性能的影响。 9.分析微量元素(Mo、Nb、Ti、B、V、稀土等)对焊缝性能的影响，并考虑它们之间的相互作用及分析原因。 10.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其有原因，并提出解决方法 11.如16Mn母材中含有高的S、P应如何保证焊缝金属韧性, 12(设在厚大焊件上进行快速堆焊，工艺参数为q=4kj/s,v=1cm/s,求在Z=0的平面上，y=0.2cm处晶粒长大的平均速度(已知λ 22=0.42j/(cm.s.?),a=0.1cm/s,T=1500?),a=0.1cm/s,T=1500?). mm 13.分析有效功率q.焊速v和导热系数λ对晶粒成长平均线速度的方向和数值的影响，如何利用所得规律来调整来调整焊缝的结晶组织, -RX/DL14.利用结晶过程中，熔池相界面液相中溶质的C计算公式:C=C(1+(1-k/k)e)ll000 讨论液相中溶质的初始浓度C结晶速度R、固液两相溶质浓度的分配系数K和溶质00扩散系数D对结晶前沿液相中X距离溶质浓度分布的影响。 l 15.如气泡半径为r、气体与液体之间的相界张力为δ，求证所产生的附加力p=2δ/r。 16.如熔池金属处于1500?时，气泡内气体与液态金属之间的相界张力δ -52-6=1350*10N/cm，气泡半径r=5*10cm,求此时的附加压力p,并对计算结果进行分析。 17.用H08A焊丝和HJ431焊剂埋弧自动焊接沸腾钢时，虽经仔细除锈但还经常出现气孔，试分析其原因，应采取何种措施防止气孔。 18.某厂焊接带锈低碳钢板，采用“结423”焊条时一般不出气孔，但采用E4315焊条时总是出现气孔，试分析其原因。 19.某厂用E5015焊条焊接时，在引弧和弧坑处产生气孔，分析其原因，并提出解决 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 。 20.如16M母材中含有较高的S、P，应如何保证焊缝金属的韧性, n 21.说明熔池凝固条件及其特点。 22.什么是联生结晶，焊接条件下，为什么容易得到柱状晶, 23.试述熔池在结晶过程中，晶粒成长方向与晶粒主轴成长的线速度和焊接速度的关系。 24.焊缝的偏析有几种，产生原因是什么, 25.焊缝金属二次结晶组织形态有几种，为什么会出现这样的组织形态, 26.说明改善焊缝组织的方法及其原理。 27.夹杂是怎样产生的，对焊缝性能有何影响,如何消除, 28.试分析说明气孔产生的机理。 29.氢气孔，一氧化碳气孔产生的原因有什么不同，如何控制, 30.高速焊接与慢速焊接，对焊缝形状与凝固结构形态有何不同影响,(提示:联系温度场特性与成分过冷现象)。 31.焊缝中有几种形式的偏析。为减少硫偏析，应如何控制焊缝中的C，M，S, n32.在母材杂质(如S，P)或碳量偏高时，如何保证焊缝金属的韧性。(提示:从减少熔合比着眼)。 33.在接头尺寸形状一定时，且焊接材料已选定，为保证焊缝的韧性，应如何控制线能量, 34.能否允许采用低碳钢或低合金钢焊条(如J507)来焊接碳钢和不锈钢的异种钢接头，为什么, 35.低合金高强钢焊接时，为防止主生冷裂纹，采用和，奥氏体钢焊条有一定好处(详见第五章)。由于坡口根部焊道最易主生冷裂纹，为节省贵重的奥氏体钢焊条，只在根部焊道焊接时用奥氏体钢焊条，以后各层焊道仍然采用低合金金刚焊条。试分析，这种工艺措施是否可取，为什么, 第四章 焊接热影响区组织和性能 焊接热影响区脆化 焊接热影响区组织分布 1、焊接热循环对被焊金属近缝区的组织、性能有何影响, 2、低合金钢焊接时，HAZ粗晶区奥氏体的均质化程度对冷却时相变有何影响, 3、探讨低合金钢焊接HAZ受应力应变时对相变的影响 4、焊接条件下组织转变与热处理条件下组织转变有何不同, 5、建立低合金钢HAZ最大硬度计算公式有可意义, 6、何谓HAZ的热应变时脆性,在焊接工艺上如何防止, 7.如何提高焊接HAZ的韧化,在焊接工艺上如何防止, 8.何谓“组织遗传”,受哪些因素影响,如何改善, 9.中碳调质钢焊接HAZ软化的机制,应如何改善和控制, 10、从传热学的角度说明临界板厚δ概念,某16M钢焊件，采用手工电弧焊，线能crN 量E=15KJ/cm，δcr=, 11、在相同条件下焊接45钢和40C钢，哪一种钢的近缝区淬硬倾向大,为什么, R 答: 淬硬倾向45钢的近缝区淬硬倾向大,因为45钢不含碳化物形成元素,奥氏体开始长大温度低,高温区晶粒粗大,容易形成粗大的马氏体,而40cr钢含强碳化物形成元素强碳化物分解温度低碳化物的存在会阻碍奥氏体晶粒长大形成细小的马氏体,钢的淬硬倾向取决于钢的含碳量,45钢的含碳量比40CR高,综合可知. 12、建立焊接条件下CCT图有何重要意义。 13、已知16M钢SHCCT图(见图4-23)拟使过热区得到5%F、86%B、9%M、其硬度约N 为305HV、问此时t就为多少, 8/5 14、手工电弧焊接厚12MM的14MMNB钢，焊接线能量E=2KJ/CM，预热温度为50?,TNOB 形接头: 求t 及t(1)8/58/6; 估计在该焊接条件下过热区各种组织的百分比和硬度值，并判断冷裂纹敏感性(2) 如何, 15、影响焊接HAZ最大硬度H的因素是什么,怎样利用H来判断HAZ的组织和性MAXMAX能,它有什么优缺点, 16、中碳调质钢焊接HAZ转化的机制,它如何改善, 17、焊接低碳调质钢(C<0.18%)和中碳调质钢，在选择焊接线能量时应遵循什么原 则, 18、某厂制造大型压力容器，钢材为14MMVN钢，壁厚36MM，采用手弧焊: NO (1) 计算碳当量及HAZ最大硬度H(t=4s) max8/5 (2) 根据H来判断是否应预热, max (3) 如何把H降至350HV以下, max 19、为什么15MT比16M对过热敏感，也就是在线能量选择上，对于15MT须限制更ini严，试从化学成分的特点进行解释。(提示:考虑强化方式) 20、均为热轧态的16M与15MV、在焊接线能量的选择上是否相同，为什么, NN 21、35号钢焊接时，t对过热区韧性的影响如何，请画出示意图，并作解释。(提8/5 示:考虑晶粒度和硬度变化。) 22、35号钢焊接时是否需要预热，为什么, 23、同一15MVN钢，一批含碳量为上限(0.20%)，一批含碳量为0.16%，两者的晶N 粒粗化倾向及硬化倾向是否不同，为什么,(提示:考虑沉淀相性质及碳当量) 24、超低碳HSLA钢的HAZ是否容易于产生M-A组元，对焊接线能量的大小是否敏感, (答:线能量大小无影响。不易形成M-A) 25、用高频焊接方法生产16M自行车用钢管，在胀管时常在焊口附近开裂。经分析n 认为是焊接速度太大的缘故，在适当减低焊接速度后，果然得到改善。请分析原因。(提示:高频焊加热及冷却速度特别快，易于促使HAZ硬化。) 26.名词解释:焊接热影响区，焊接热循环SHCCT图，热应变时效脆化，M-A组元脆化，静应变时效，动应变时效 27.怎样估算焊接热影响区最大硬度值,有什么意义, 28.影响SHCCT图的因素有哪些, 29.影响焊件冷却速度的因素有哪些,实际生产中，一般采用哪些措施控制冷却速度, 30.热应变时效脆化可分几类, 31.单层焊与多层焊热应变时效脆化出现在哪个部位, 32.HAZ软化，常出现于何种材料，何处，何种原因, 第五章 焊接裂纹 1.简述焊接裂纹的种类及其特征和产生的原因。 2.分析液态薄膜的成因及其对产生热裂纹的影响。 3.什么是脆性温度区间,在脆性温度区间内为什么金属的塑性很低, 4.综合分析脆性温度区及在该区内金属的塑性和变形增长率之间的影响因素。 5.液化裂纹和多边化裂纹在本质上的有何区别,在防止措施上的何不同 6.试述焊接冷裂纹的特征及其影响因素。 7.试述氢在产生冷裂纹过程中的作用，研究残余扩散氢H和氢扩散因子M有何R100 重要意义, 8.何谓拘束度,临界拘束度,它与拘束力和临界拘束应力有何关系, 9.拘束度和拘束应力与钢材的板厚、焊接工艺参数有何关系,它们各自有哪 些影响因素, 10.一般低合金钢，冷裂纹为什么具有延迟现象,为什么容易在焊接HAZ产生, 11.后热对防止冷裂纹有何作用,它能否全部代替预热, 12.分析近缝区的马氏体转变对产生冷裂纹的影响。 13. 为什么说临界冷却时间t为依据，是反映产生冷裂纹各种因素的综合影响, cr 14. 简述再热裂纹的主要特征和产生机理。 15. 试述产生层状撕裂纹的原因，如何判断钢材产生层状撕裂的敏感性, 16. 试述产生应力腐蚀的机理，并说明APC和HEC的形成过程。 17.某工程因急需钢材，购进一批含碳和硫偏高的16M钢板(C=0.18%--0.20%，n S=0.045%)拟制造焊接结构，为防止产生结晶裂纹应选择何种焊接材料及焊接工艺, 18.为什么碳当量(CE、C、P„)越高，冷裂纹的敏感性越大, eqCM 19.为什么预热有防止冷裂纹的作用,它对防止热裂纹是否也有这样的作用。 20.大型焊接结构为防止冷裂纹常采用局部预热的利敞及如何正确选择局部预热温度, 21.如何判断钢种产生再热裂纹的敏感性,某厚板结构可能选用三种钢板:14MMV、nO18MMN、2 +1/4C-1M你认为哪种钢不易产生再热裂纹,为什么, nobro, 22.试述产生应力腐蚀裂纹机理，并说明APC和HEC的形成过程。 23.为什么弧坑最易于产生热裂纹。 24.如何判别高强钢HAZ中的裂纹是属于冷裂纹或液裂纹, 25.丁字接头是否比对接接头易产生焊接裂纹，为什么, 26.怎么判断钢材是层状撕裂倾向, 27.怎样判断钢材的再热裂纹产生的倾向, 28.为什么采用CST(临界应变增长率)为判据来比较金属材料的热裂纹倾向更为合理,用脆性温度区间ΔT来作判据如何, b 29.拘束度的意义是什么, 30.打底焊道为何最易产生热裂纹,为什么也最易产生冷裂纹, (提示:考虑冷却速度和应力集中因素，对于热裂纹，还要考虑成形系数的影响) 31.为什么钢材焊接冷裂纹易在近缝区产生, 32.钢的碳当量增大而致冷裂倾向增大的原因是什么, 33.预热在防止冷裂上的主要作用是什么, 34.定位焊(点固)为何容易产生裂纹, 35.埋弧自动焊时，其他系数不变，只是提高电弧电压，有时会改善焊缝的抗热裂纹性能，为什么, 36.细化晶粒为什么有利于改善焊缝抗热裂纹性能, 37.高强钢用含N焊丝焊接时，必须更严格限制焊丝含S量，为什么, i 38.采用CO焊接方法，有时有利于降低接头冷裂倾向，主要原因是什么, 2 39.下列钢种，哪些最易产生再热裂纹, 16M、18MMN、17CMV、(2+1/4)C-1M nnobrorO 40.厚板结构和薄板结构，哪一种最容易产生冷裂纹或再热裂纹, 41.根部未焊透是否易产生裂纹, 42.名词解释:热裂纹，结晶裂纹，多边化裂纹，高温液化裂纹，再热裂纹，冷裂纹，淬硬脆化裂纹，低塑性脆化裂纹，层状撕裂，应力腐蚀开裂 43.试述结晶裂纹产生过程及控制措施。 44.说明焊缝中C,S,P,Si,Mn的含量对结晶裂纹的影响。 45.力学因素对结晶裂纹有何影响, 46.试述多边化裂纹的特点, 47.高温液化裂纹起源于何处，为什么, 48.说明淬硬倾向及氢脆敏感性对冷裂纹的影响。 焊接冶金学(金属焊接性)习题 第二章 合金结构钢的焊接 1 简述低碳调质钢焊接热影响区的脆化机制 2 试分析16Mn的焊接性 3 16Mn与15MnTi的强化机制有何不同,二者的焊接性有何差异,16Mn的焊接工艺4 是否完全适用于15MnTi的焊接,为什么, 5 通过本章学习，能否归纳一下在确定钢材焊后是否需要进行后热处理以及确定后热处理温度时应考虑哪些问题, 6 15MnVN与WEL-TEN62CF相比哪一种的焊接性好,为什么,它们的焊接工艺是 否相同,为什么, 第三章 不锈钢、耐热钢的焊接 1 奥氏体钢焊接接头易在什么部位产生晶间腐蚀,其产生的主要原因是什么, 2超低碳不锈钢焊接时，接头易于产生何种形式腐蚀,为什么, 3 25-20钢为何比18-8钢易于产生热裂纹 4 18-8钢焊接时应如何控制焊缝的Cr、Ni, eqeq 5 奥氏体钢焊接时为何常需采用‘超合金化’焊接材料, 6 2Cr13钢的焊接工艺及焊接材料有何特点, 7试分析奥氏体钢的焊接工艺要点 8奥氏体钢焊接时选择焊接材料的原则有哪些 第四章 铸铁的焊接 1 试分析EZNiCu焊条、EZNi焊条、EZNiFe焊条的特点, 2 常用的铸铁有多少种,它们碳的存在状态有何不同, 3 试分析灰铸铁电弧冷焊时形成白口及淬硬组织的原因, 4 试分析灰铸铁冷焊时焊接接头易发生冷裂纹的原因及防治措施, 5 试分析利用镍基铸铁焊条电弧冷焊时，焊缝易产生热裂纹的原因及对策。 6 试分析灰铸铁电弧冷焊的焊接工艺要点 7 试分析灰铸铁的焊接性 8 影响铸铁型焊缝组织的主要因素有哪些,试分析之。 9 试分析灰铸铁电弧冷焊时形成白口与淬硬组织的原因。 第五章 铝及其合金的焊接 1 铝及其合金在焊接工艺上有何意义, 2 硬铝和超硬铝为何易于产生热裂纹, 3 LF4应选用什么成分的焊丝比较合理,可否采用LT1来焊接, 4 Al-Mg合金和Al-Li合金为何焊接时易形成气孔, 5 LT1焊丝有何特点,LT1的适应性怎样, 6 铝及其合金熔焊时最常见的缺陷是焊缝气孔，试分析产生气孔的原因及防止措施, 日志正文 焊接考试 分类: 金属材料学2009-06-22 11:16 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 实现焊接的外界条件应该是加压或者加热或者同时加压以及加热。 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。 9，焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同, P8 (1)原材料不同:普通冶金材料的原材料主要是矿石、废钢铁和焦炭等;而焊接化学冶金的原材料主要是焊条、焊丝和焊剂等。 (2)反应条件不同:普通化学冶金是对金属熔炼加工过程，是在放牧特定的炉中进行的;而焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当于高炉。 11焊接区内气体的主要来源是什么,他们是怎样产生的, P3, 焊接区内的气体主要来源于焊接材料。气电焊时，焊接区内的气体主要来自所采用的保护气体及其杂质(氧、氮、水气等)。 气体主要通过以下物化反应产生的 1、有机物的分解和燃烧:制造焊条时常用淀粉、纤维素等有机物作为造气剂和涂料增塑剂，焊丝和母材表面上也可能存在油污等有机物，这些物质受热以后将发生复杂的分解和燃烧反映，统称为热氧化分解反应。 2、碳酸盐和高价氧化物的分解:焊接冶金中常用的碳酸盐有白云石、碳酸钙等。这些碳酸盐在加热超过一定温度时开始分解，生成气体CO2。 3、材料的蒸发:在焊接过程中，除焊接材料中的水分发生蒸发外，金属元素熔渣的各种成分也在电弧的高温作用下发生蒸发，形成相当多的蒸气。 除上述物化反应产生气体外，还有一些冶金反应也会产生气态产物。 12为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度, P52 电弧焊时的气体溶解过程比普通的气体溶解过程要复杂很多。其特点是，熔化金属过热度大;在熔池表面上通过局部活性部分吸收气体;电弧气氛中有受激的气体分子、原子和气态离子，这增加了气体的活性，使其在金属中的溶解量增加。所以电弧焊时熔化金属吸收的 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 在焊接过程中，液态金属所吸收的大量氢，有一部分在熔池凝固过程中可以逸出。熔池冷却很快，还有相当多的氢来不及逸出，而被留在固态焊缝金属中。 在钢焊缝中，氢大部分是以H、H+或H-形式存在的，它们与焊缝金属形成间隙固溶体。由于氢原子和离子的半径很小，这一部分氢可以在焊缝金属的晶格中自由扩散，故称之为扩散氢。还有一部分氢扩散聚集到陷阱(金属的晶格缺陷、显微裂纹和非金属夹杂物边缘的空隙)中，结合为氢分子，因其半径大，不能自由扩散，故称之为残余氢。对第二类金属来说，扩散氢约占80,-90,，因此它对接头性能的影响比残余氢大。 焊缝金属中的含氢量，因扩散的缘故而是随时间变化的(图1—28)。焊后随着放置时间的增加，扩散氢减少，残余氢增加，而总氢量下降。这说明一部分扩散氢从焊缝中逸出，一部分变为残余氢。为了使测氢准确和便于比较试验结果，许多国家都制定了测定熔敷金属中扩散氢的标准方法，如甘油法和水银法等。我国GB3965—83规定的是甘油法。所谓熔敷金属的扩散氢含量，是指焊后立即按标准方法测定并换算为标准状态下的含氢量。在真空室内将试样加到650?可测定残余含氢量。用各种焊接方法焊接碳钢时，熔敷金属中的含氢量示于表1—14。低碳钢板和焊丝的含氢量很低，一般为0.2-0. 5cm3,100g。由表1—14可以看出，所有焊接方法都使熔敷金属增氢。手工电弧焊时，只有低氢焊条扩散氢含量最少，而CO2气体保护焊时，扩散氢含量极少，是—种超低氢的焊接方法。 氢在焊接接头中的扩散和分布是一个复杂的问题，至今尚未充分认识，还有待研究。氢在接头横截面上(分布特征与母材的成分、组织和焊缝金属的类型等因素有关。值得注意的是，氢由焊缝扩散到近缝区(并达到相当大的深度。 近缝区产生的冷裂纹与其中的含氢量有密切的关系。研究表明，母材和焊缝金属组织类型的匹配不同，近缝区给定点氢扩散的动力学曲线具有不同的待征(图l—30)。在具有奥氏体和马氏体时效钢焊缝的情况下，无论母材是淬火钢还是非淬火钢，近缝区给定点的氢浓度都是单调下降的;而在具有铁素体焊缝的情况下，近缝区给定点的氢浓度有极大值，且在母材中氢的扩散系数越小，达到极大值所需要的时间越长。氢扩散动力学曲线的这些特征与氢在奥氏体、马氏体和铁素体钢中的扩散系数依次增大有密切关系。显然，这些研究成果对防止近缝区产生冷裂纹具有指导意义。 11. 氧对焊接质量有哪些影响,应采取什么措施减少焊缝含氧量,(详见:焊接冶金学(基本原理)p51) 影响:1.氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大的影响。随着焊缝含氧量的增加，其强度、塑性、韧性都明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。此外，它还引起热脆、冷脂和时效硬化 2.氧烧损钢中的有益合金元素使焊缝性能变坏。熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成的co受热膨胀，使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性 措施:1(纯化焊接材料 2(控制焊接工艺参数 3.脱氧 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝,为什么, 18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。 答:造渣。药皮中的CaF2高温可分解出氟，或者与水玻璃等化合物形成NaF、KF，再与含氢物质形成不溶于金属的HF。这样就使焊缝中的含氢量极低。所获得焊缝金属的塑性、韧性好，具有良好的抗裂性，使用于焊接搁置那个重要的焊接结构和大多数的合金钢。 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义, 熔合比是指焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。 焊接化学冶金过程与焊接工艺条件有密切的联系。改变焊接工艺条件(如焊接方法、焊接工艺参数等)必然引起冶金反应条件(反应物的种类、数量、浓度、温度、反应时间等)的变化，因而也就影响到冶金反应的过程。这种影响可归结为以下两个方面。 (一)熔合比的影响 ‘ ’ 一股熔焊时，焊建金属是由填充金属和局部熔化的母材组成的。在焊续金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比，可用试验的方法测得。 熔合比取决于焊接方法、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 、接头形式和板厚、坡口角度和形式、 料种类以及焊条(焊丝)的倾角等因素(表1—9)。 当母材和填充金屑的成分不同时，熔合比对焊缝金属的成分有很大的影响。假设焊接时合金元素没有任何损失，则这时焊缝金属中的合金元素浓度称为原始浓度，它与熔合比的关系为: L、o,况十(1—g)c 式中 c。——某元家在焊缝金属中的原始质量百分浓度(,) C——该元家在母材中的质量百分浓度(,); C——该元素在焊条中的质量百分浓度(,); d——熔合比。 实际上，焊条中的合金元素在焊接过程中是有损失的，而母材中的合金元素几乎全部过渡到焊镀金属中。这样，焊缠金属中合金元素的实际浓度cw为: CP—况十(1—d)cJ (1—11) 式中 C——熔敷金属(焊接得到的没有母材成分的金属)中元家的实际质量百分浓度(,)。 c6、cJ、d可由技术资料中查得或用化学分桥和试验的方法得到。这样就可计算出焊缝的化学成分。 由式(1—11)可以看出，通过改变熔合比可以改变焊缝金屑的化学成分。这个结论在焊接生产中具有重要的实用价值。例如，要保证焊缝金属成分和性能的稳定性，必须严格控制焊接工艺条件，使熔合比稳定、合理。在堆焊时，总是调整焊接规范使熔台比尽可能的小，以减少母材成分对堆焊层性能的影响。在焊接异种钢时，熔合比对焊缝金属成分和性能的影响—S大，因此要根据熔合比选择焊接材料。 2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。 答:造渣。药皮中的CaF2高温可分解出氟，或者与水玻璃等化合物形成NaF、KF，再与含氢物质形成不溶于金属的HF。这样就使焊缝中的含氢量极低。所获得焊缝金属的塑性、韧性好，具有良好的抗裂性，使用于焊接搁置那个重要的焊接结构和大多数的合金钢。 5.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能 答:1酸性焊条 它是药皮中含有多量酸性氧化物的焊条c1J。这类焊条的工艺性能好，其焊缝外表成形美观、波纹细密。由于药皮中含有较多的Fd2、Ti02、So:等成分，所以熔渔的氧化性强。酸性焊条一般均可采用交、直流电源施焊。典型的酸性焊条为E4303(J422)。 2(碱性焊条 它是药皮中含有多量碱性氧化物的焊条。cl’由于焊条药皮中含有较多的大理石、萤石等成分，它们在焊接冶金反应中生成C02和服，因此降低了焊缝中的含氢量。所以碱性焊条又称为低氢焊条。碱性焊条的焊缝具有较高的塑性和冲击韧度值，一般承受动裁的焊件或刚性较大的重要结构均采用碱性焊条施工。典型的碱性焊条为 E5015(J507)。 6.低氢型焊条为什么对于铁锈、油污、水份很敏感, 答:由于低氢型焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池将很难脱出。 14.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。 热源种类 特点 焊接方法 电弧热 利用气体介质的放电过程所产生的热源作用作为焊接热源,目前应用最广泛的一种 焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等 化学热 利用助燃,可燃气体(如氧 乙炔 炳烷等)或铝 镁发热剂燃烧时产生的热源作为焊接热源 气焊、铝热焊等 电阻焊 利用电流通过导体时产生的电阻热作为焊接热源 电阻焊、电渣焊 摩擦热 由机械摩擦而产生的热能作为焊接热源 摩擦焊 等离子弧 电弧放电或高频放电产生高度电离的气流,由机械压缩 等离子弧焊 电子束 在真空,低真空 局部真空中,利用高压高速运动的电子猛烈轰击金属局部表面,使这种动能变为热能作为焊接热源 电子束焊接 激光束 通过受激辐射而使放射增强的光(激光),经聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源 激光焊 焊接 焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。 焊接性能是指金属焊接加工的适应性，亦即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难以程度。 金属材料的焊接性，首先取决于材料的本质，同时还受到焊接方法、焊接材料、工艺条件、结构形状及施工环境条件等因素的影响。 常见的焊接缺陷:未焊透、烧穿、夹渣、气孔、裂纹。 焊接应力与变形:在焊接过程中，由于焊件受热不均匀及熔敷金属的收缩等原因，将导致焊件在焊后产生焊应力和变形。应力的存在会使焊件的力学性能降低，甚至结构开裂。而变形会使焊件的形状和尺寸发生变化，影响装配和使用。 焊接时必须满足加热时可以自由膨胀，冷却时可以自由收缩，经历热循环后的工件才不会寻在残余变形。 焊接应力和变形是不可避免的，但可以采取合理的机构设计和工艺措施来减少或消除它。 焊接工艺 金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。 熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。熔焊时，热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化，形成熔池。熔池随热源向前移动，冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。 在熔焊过程中，如果大气与高温的熔池直接接触，大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池，还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷，恶化焊缝的质量和性能。 为了提高焊接质量，人们研究出了各种保护方法。例如，气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气，以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时，在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧，就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入 熔池，冷却后获得优质焊缝。 压焊是在加压条件下，使两工件在固态下实现原子间结合，又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊，当电流通过两工件的连接端时，该处因电阻很大而温度上升，当加热至塑性状态时，在轴向压力作用下连接成为一体。 各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程，因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损，和有害元素侵入焊缝的问题，从而简化了焊接过程，也改善了焊接安全卫生条件。同时由于加热温度比熔焊低、加热时间短，因而热影响区小。许多难以用熔化焊焊接的材料，往往可以用压焊焊成与母材同等强度的优质接头。 钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料，将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度，利用液态钎料润湿工件，填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散，从而实现焊接的方法。 焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用，而发生组织和性能变化，这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同，焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象，也使焊件性能下降，恶化焊接性。这就需要调整焊接条件，焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。 另外，焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程，焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩，冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力，矫正焊接变形。 被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头，接头处的强度除受焊缝质量影响外，还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。 对接接头焊缝的横截面形状，决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时，为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口，以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时，除保证焊透外还应考虑施焊方便，填充金属量少，焊接变形小和坡口加工费用低等因素。 厚度不同的两块钢板对接时，为避免截面急剧变化引起严重的应力集中，常把较厚的板边逐渐削薄，达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接，常优先采用对接接头的焊接。 搭接接头的焊前准备工作简单，装配方便，焊接变形和残余应力较小，因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说，搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。 采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝，这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。 角接头承载能力低，一般不单独使用，只有在焊透时，或在内外均有角焊缝时才有所改善，多用于封闭形结构的拐角处。 焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻，对于交通运输工具来说可以减轻自重，节约能量。焊接的密封性好，适于制造各类容器。发展联合加工工艺，使焊接与锻造、铸造相结合，可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构，经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料，焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料，充分发挥各种材料的特长，达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少，而且日益重要的加工工艺方法。 (塑料)焊接 采用加热和加压或其他方法使热塑性塑料制品的两个或多个表面熔合成为一个整体的方法。 焊条由焊芯和药皮组成。 焊芯是产生电弧的电极，又是溶化后作为填充的金属，与熔化的母材共同形成焊缝。因此对焊焊芯金属的化学成分有较严格的要求，焊接低碳钢构件时用低碳钢做焊芯。 药皮的作用是起稳定电弧燃烧、防止焊缝金属的氧化和补充已经烧损的合金元素等，从而保证焊缝具有良好的力学性能。 药皮按照熔化后生成的熔渣的特性可分为酸性和碱性两大类。若熔渣中的酸性氧化物较多称为酸性焊条，反之为碱性焊条。 分享到搜狐微博 焊接金属学复习题答案 (以下6题答案未找到) 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝,为什么, 18. 综合分析熔渣中的CaF在焊接化学冶金过程是所起的作用。 2 2.综合分析碱性焊条药皮中CaF2的作用及对焊缝的性能的影响。 5.试对比分析酸性焊条及碱性焊条的工艺性能、冶金性能和焊缝金属的力学性能 11.综合比较J422和J507焊条的工艺性能与冶金性能, 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.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 4.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。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，如果再进一步分析时，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区 (1)活性斑点区 活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能 (2)加热斑点区 在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。 7.什么是焊接，其物理本质是什么, 对于焊接来讲，概括来说，它的定义如下:被焊工件的材质(同种或异种)，通过加热或 加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材质达到原子问的结合而形成永久性连 接的工艺过程称为焊接。 物理本质:1，宏观:焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性(永久性) 2，微观:焊接是在焊件之间实现原子间结合 8.焊接冶金研究的内容有哪些(详见:焊接冶金学(基本原理)p16) 它主要研究在各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及其变化规律。研究的目的在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求，设计创造新的焊接材料。 9.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同, 见课本p6 11.焊接区内气体的主要来源是什么,它们是怎样产生的,(详见:焊接冶金学(基本原理)p29) 焊接区内的气体主要来源于焊接材料 产生: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 12为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度,(详见:焊接冶金学(基本原理)p34) 电弧焊时熔化金属的含氮量高于溶解度的主要原因在于:1电弧中受激的氮分子，特别是氮原子的溶解速度比没受激的氮分子要快得多。2电弧中的氮离子可在阴极溶解;3在氧化性电弧气氛中形成NO，遇到温度较低的液态金属它分解为N和O，N迅速溶于金属。 5.氮对焊接质量有哪些影响,控制焊缝含氮量的主要措施是什么,(详见:焊接冶金学(基本原理)p35) 影响:1.氮是促使焊缝产生气孔的主要原因之一 2. 氮是提高低碳钢和低合金钢焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素 3. 氮是促使焊绕金屑时效舱化的元素。 措施:1.控制氮的主要措随是加强保护，防止空气与金属作用 2. 在药皮中加入造气剂(如碳酸盐有机物等)，形成气渣联合保护，可使焊缝含氯量下降 3. 尽量采用短弧焊 4.增加焊接电流，熔滴过渡频率增加(氮与熔滴的作用时间缩短，焊缝合氮量下降 5. 增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝中的含氮量 6.通过加入一些合金元素形成稳定的氮化物降低氮含量 11.氧对焊接质量有哪些影响,应采取什么措施减少焊缝含氧量,(详见:焊接冶金学(基本原理)p51) 影响:1.氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大的影响。随着焊缝含氧量的增加，其强度、塑性、韧性都明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。此外，它还引起热脆、冷脂和时效硬化 2.氧烧损钢中的有益合金元素使焊缝性能变坏。熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成的co受热膨胀，使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性 措施:1(纯化焊接材料 2(控制焊接工艺参数 3.脱氧 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义,(详见:焊接冶金学(基本原理)p27) 在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比 熔合比取决于焊接方法、规范、接头形式和板厚、坡口角度和形式、母材性质、焊接材料种类以及焊条(焊丝)的倾角等因素 通过改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。这个结论在焊接生产中具有重要的实用价值。例如，要保证焊金属成分和性能的稳定性，必须严格控制焊接工艺条件，使熔合比稳定、合理。在堆焊时，总是调整焊接规范使熔合比尽可能的小，以减少母材成分对堆焊层性能的影响。在焊接异种钢时，熔合比对焊绕金属成分和性能的影响甚大，因此要根据熔合比选择焊接材料。 27.焊接熔渣的作用有哪些(详见:焊接冶金学(基本原理)p52) (1)机械保护作用 (2)改善焊接工艺性能的作用 (3)冶金处理作用 28.焊接熔渣有几种，都有何特点,(详见:焊接冶金学(基本原理)p52) 根据焊接熔渣的成分和性能可将其分为三大类: 1.盐型熔渣 2.盐一氧化物型熔渣 3.氧化物型熔渣 29.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。(详见:焊接冶金学(基本原理)p69) 1.补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失。 2.消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能。 3.是获得具有特殊性能的堆焊金属。 30.说明S,P对焊接质量的影响，如何控制,(详见:焊接冶金学(基本原理)p65) S:硫的危害:在熔池凝固时它容易发生偏析，以低熔点共晶的形式呈片状或链状分布于晶界。因此增加了焊接金属产生结晶裂纹的倾向，同时还会降低冲击韧性和抗腐蚀性。 控制硫的措施: (1)限制焊接材料中的合硫量 (2)用冶金方法脱硫 P:磷的危害: 在熔池快速凝固时，磷易发生偏析。磷化铁常分布于晶界，减弱了晶粒之间的结合力，同时它本身既硬又脆。这就增加了焊缝金属的冷脆性，即冲击韧度降低，脆性转变温度升高 控制磷的措施:1.限制母村、填充金属、药皮和焊剂中的含s量( 2. 增加熔渣的碱度 3.脱磷 1.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 6.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。 14.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。 参考书目 焊接冶金学(基本原理) 天津大学 张文钺主编