1、1第一章 焊接化学冶金1、什么是焊接化学冶金？它的主要研究内容和学习的目的是什么?答：焊接化学冶金指在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下的相互作用反应。它主要研究各种焊接工艺条件下，冶金反应与焊缝金属成分、性能之间的关系及变化规律。研究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。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？答：调控焊缝化学成分的两种手段：1） 、对熔化金属进行冶金处理；2） 、改变熔合比。怎样影响焊缝化学成分：1） 、对熔化金属进行冶金处理，也就是说，通过调整焊接材料的成分和性能，控制冶金反应的发
2、展，来获得预期要求的焊接成分；2） 、在焊缝金属中局部熔化的母材所占比例称为熔合比，改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。3、焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？答：焊接区内气体的主要来源是焊接材料，同时还有热源周围的空气，焊丝表面上和母材坡口附近的铁皮、铁锈、油污、油漆和吸附水等，在焊接时也会析出气体。产生：、直接输送和侵入焊接区内的气体。、有机物的分解和燃烧。、碳酸盐和高价氧化物的分解。、材料的蒸发。、气体（包括简单气体和复杂气体）的分解。4、氮对焊缝质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？答：氮对焊接质量的影响：a 在碳钢焊缝中氮是有害的杂质，是促使焊缝产生气孔的主要
3、原因之一。b 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。 c 氮是促进焊缝金属时效脆化的元素。控制焊缝含氮量的主要措施：a、控制氮的主要措施是加强保护，防止空气与金属作用；b、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，可使焊缝含氮量下降到 0.02%以下；c、采用短弧焊（即减小电弧电压） 、增大焊接电流、采用直流反接均可降低焊缝含氮量；d、增加焊丝或药皮中的含碳量，可降低焊缝中的含氮量。5、综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响？答：（1）焊接工艺参数对焊缝含氢量有一定的影响：手工电弧焊时，增大焊接电流使熔滴吸收的氢量增加；增大电弧电压使焊缝含氢量
4、有某些减少。电弧焊时，电流种类和极性对焊缝含氢量也有影响。（2）制造焊条时，适当提高烘烤温度可以降低焊接材料的含水量，因而也就相应地降低了焊缝中的含氢量。（3）焊件坡口附近表面上的铁锈、油污、吸附水等是增加焊缝含氢量的原因之一，焊前应仔细清除。26、氧对焊接质量有哪些影响？应采用什么措施减少焊缝含氧量？答：氧对焊接质量的影响：氧在焊缝中无论以何种形式存在，对焊缝的性能都有很大影响。随着含氧量的增加，焊缝强度、塑性、韧性都有明显下降，尤其是低温冲击韧度急剧下降。此外，它还一起热脆、冷脆和时效硬化。另外，氧烧损钢中的有益元素使焊缝性能变化。熔滴中含氧和碳多时，它们相互作用生成 CO 受热膨胀，使熔
5、滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性。减少焊缝含氧量的措施：1） 纯化焊接材料，在焊接某些要求比较高的合金钢、合金和活性金属时，应尽量用不含氧或氧少的焊接材料。2） 控制焊接工艺参数，为了减少焊缝含氧量，应采用短弧焊。3） 脱氧：用控制焊接工艺参数的方法减少焊缝含氧量是受限制的，所以必须用冶金的方法进行脱氧，比如硅锰联合脱氧。7、 保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？2CO答：用普通焊丝（H08A）进行 保护焊时，由于碳的氧化在焊缝中产生气体，同时合2CO金元素烧损，焊缝含氧量增大。所以必须采用含硅、锰高的焊丝（H08Mn2Si）或药芯焊丝，以利于脱氧，获得优质焊缝。8、脱氧和合金
6、过渡有何区别联系？选择脱氧剂和合金剂各应遵循什么原则？答：区别：脱氧的目的是尽量减少焊缝中的含氧量和排除脱氧后的产物，而合金过渡的目的则是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，获得具有特殊性能的堆焊金属。联系：脱氧和合金过渡都是通过在焊接材料中加入合适的元素或合金，使之在焊接过程中各自达到脱氧和合金的过渡，从而改善焊缝金属的组织和性能。选择脱氧剂遵循的原则：1）脱氧剂在焊接温度下对样的亲和力应比被焊金属对氧的亲和力大；2）脱氧产物应不溶于液态金属；3）必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能及焊接工艺性能的影响。选择合金剂遵循的原则：1）能补偿焊接过程中合金元素的损失；2）能消除焊接缺
7、陷，改善焊缝金属的组织和性能；3）合金剂制造工艺不易太复杂，成本不能太高；4）合金的损失小，利用率高。9、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。答：氧化：碱性渣时焊缝含氧量比酸性渣时多。脱氧：在熔渣脱氧时，碱度高不利于脱氧，但在用硅沉淀脱氧时，碱度高可以提高硅的脱氧效果。脱硫：熔渣的还原性和碱度，渣中氧化钙的浓度高和氧化亚铁的浓度低都有利于反应的进行，因此，在还原其中脱硫是有利的，熔渣碱度高也有利于脱硫。脱磷：脱磷的有利条件是高碱度和强氧化性的、粘度小的熔渣，较大的渣量和较低的温度。合金过渡：若其他条件相同，则合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同时，有利于提高过渡系数
8、。随碱度的增加合金过渡系数越大。3第二章 焊接材料1、焊条的组成及各部分的作用？答： 焊条由焊芯和药皮组成。焊芯作用：受热熔化时作为焊缝填充金属，其化学成分和性能直接影响焊缝金属的质量。药皮作用：（1）保护作用。 在电弧热作用下形成熔渣和气体，起到隔离空气，保护熔滴、熔池和焊接区的作用；（2）冶金作用，包括：a）去除有害杂质（S、P、N、H 、O 等） ；b）添加有益合金；（3）保证焊条具有良好的工艺性能，包括：a）使电弧容易引燃，并燃烧稳定；b) 焊接飞溅小，成形美观；c ）易于脱渣；d）适用于各种位置关系焊接。2、综合分析碱性焊条药皮中 的作用及对焊缝性能的影响。2CaF答：它的主要作用是
9、脱氢，在焊条药皮中加入 ，其可以通过焊接冶金反应生成2CaFHF 气体， 由于 HF 是比较稳定的气体，高温时不易发生分解，也不溶于液体金属中，而是与焊接烟尘一起挥发了，所以可以减低熔池金属中的 H 含量，从而提高焊缝金属的冲击韧性和抗裂性能。3、试分析低氢型碱性焊条降低发尘量及毒性的主要途径。低氢型碳钢焊条的焊接烟尘量高于钛钙型焊条，烟尘中危害最大的是 KF，NaF，而钠钾主要存在于水玻璃中，故可用树脂来降低水玻璃的粘性作用。4、低氢焊条为什么对铁锈、油污、水分很敏感？低氢焊条的熔渣不具有氧化性，一旦有氢侵入熔池，将很难脱出，所以低氢焊条对于铁锈、油污，水分很敏感，必须严格控制氢的来源才可以
10、保证焊接质量。 5、酸性焊条及碱性焊条分别常采用哪种脱氧元素？答：（1） 酸性焊条常采用锰铁作为脱氧元素。因为，酸性渣中含有较多的 SiO2 和 TiO2，它们容易与锰的脱氧产物 MnO 生成复合物 MnOSiO2 和 MnOTiO2，使 MnO 的活度系数减小，因此脱氧效果较好。相反，在碱性渣中 MnO 的活度较大，不利于锰脱氧。碱度越大，锰的脱氧效果越差。（2）碱性焊条需要采用硅铁和锰铁联合脱氧。硅的脱氧能力比锰大，但生成的 SiO2 熔点高，通常认为处于固态，不易聚合为大的质点；同时 SiO2 与钢液的界面张力小，润湿性好，不易从钢液中分离，易造成夹杂。 为避免夹杂，把硅和锰按适当的比例
11、加入液态金属中进行联合脱氧时，其脱氧产物为不饱和液态硅酸盐，它的密度小，熔点低，易于浮出，并易被熔渣吸收，从而减少钢中的夹杂物和含氧量，脱氧效果十分显著。6、和实芯焊丝及焊条相比，药芯焊丝的优、缺点各是什么？优点：1)由于药芯焊丝中加入了稳弧剂，而使电弧稳定燃烧，溶滴均匀的喷射过渡，所以焊接飞溅较少，并且飞溅颗粒较小，焊缝成形美观；2）焊丝熔敷速度快，熔敷速度高于焊条和实芯焊丝，可采用大电流进行全位置焊接，焊接效率高；3）通过调整药粉的成分与比例，可焊接和堆焊不同成分的钢材，适应性强，焊接烟尘4量低。缺点：1）焊丝制造工艺复杂，成本高；2）焊丝外表易锈蚀、药粉易吸潮，不宜长期保存，使用前要对焊
12、丝进行清理和250300的烘烤，增加了生产成本。第三章 熔池凝固和焊缝固态相变1、与钢锭的结晶相比，焊接熔池的凝固有哪些特点？答： （1）熔池金属的体积小，冷却速度快。a) 在一般电弧焊条件下，熔池的体积最大也只有 30cm3 ，重量不超过 100g；b）焊接熔池周围被冷态金属所包围，所以熔池的冷却速度很大，通常可达 4100/s，远高于一般铸件的冷却速度；（2）温差大、过热温度高。a）熔池金属中不同区域,因加热与冷却速度很快，熔池中心和边缘存在较大的温度梯度。例如，对于电弧焊接低碳钢或低合金钢，熔池中心温度高达 21002300，而熔池后部表面温度只有 1600左右，熔池平均温度为 1700
13、100。 b）过热温度高，非自发形核的原始质点数大为减少，这也促使焊缝柱状晶的发展。 （3）熔池是在运动状态下结晶。熔池金属在结晶过程中受到强烈的搅拌和对流作用，熔池的流动有利于熔池金属成分分布的均匀化与纯净化。 2、什么是联生结晶，焊接条件下，为什么容易得到柱状晶？答：焊缝金属在凝固结晶时，不是重新生产新的晶核，而是依附于母材现成的表面，形成共同晶粒的凝固方式，称为外延结晶或联生结晶。焊接条件下：（1） 熔池沿定向散热，即垂直于熔合线的方向散热最快，有利于晶粒沿该方向优先生长；（2）由于焊接冷却速度较快，所以其成分过冷度较大，易于形成粗大的树枝柱状晶（柱状晶）。3、焊接条件下的熔池结晶形态分
14、布特征及其形成原因？答：如图所示：（1）在焊缝的熔化边界，由于温度梯度（G）较大，结晶速度（R）较小，故成分过冷度小，接近于零，形成平面晶；（2）随着远离熔化边界向焊缝中心过渡，温度梯度 G 逐渐变小，而结晶速度 R 逐渐增大，所以结晶形态将由平面晶向胞状晶、树枝胞状晶（柱状晶） 、等轴晶过渡。4、分析焊缝金属的化学不均匀性，为什么会形成这种不均匀性?答：所谓的化学不均匀性指的是结晶过程中化学成分的一种偏析现象。焊接过程中的5偏析包括：（1）显微偏析（或枝晶偏析） ，形成原因：焊接时冷却速度大，液固界面溶质来不及扩散，纯金属先结晶，杂质后结晶，形成晶粒边界或一个晶粒内部亚晶界或树枝晶的晶枝之间
15、的成分偏析。 （2）宏观偏析（区域偏析） ，形成原因：当焊速极大，焊缝以柱状晶长大时，把杂质推向熔池中心，中心杂质浓度升高，形成焊缝边缘到焊缝中心的成分不均匀性。 （3）层状偏析（由于化学成分不均匀性引起分层现象） ，形成原因：由于结晶过程周期性变化（结晶潜热和熔滴过渡时热量的输入周期性变化 ）导致晶体成长速度 R 发生周期性变化，R 升高，结晶前沿溶质浓度升高， R 减小，结晶前沿的溶质浓度减少，最终形成溶质浓度层状变化的偏析层。5、低碳钢焊缝的相变组织特点及其性能改善措施？答：铁素体（F）少量珠光体（P） ，过热时易形成魏氏体（W） 。改善措施：（1）采用多层焊代替单层焊，使焊缝获得细小的
16、铁素体和少量珠光体，使柱状晶组织破坏。 （2）焊后热处理：在 A3 点以上 2030加热保温，破坏柱状晶。 （3）增加冷却速度，使组织细化，提高硬度。6、低合金钢焊缝的相变组织中包括哪几种铁素体，其形成条件及基本形态和对焊缝性能的影响分别有什么不同？答：（1）先共析铁素体。 产生温度 770 一 680， 沿原奥氏体晶界析出的铁素体, 呈长条状或块状多边形分布，降低焊缝的韧性。（2）侧板条铁素体。产生温度 700 一 550； 是从先共析铁素体的侧面向晶内生长的板条状或锯齿状铁素体，其长宽比在 20：1 以上，使韧性显著降低。（3）针状铁素体。产生温度 500附近（中等冷速） ；在原奥氏体晶内
17、以针状生长的铁素体宽约 2m 左右，长宽比多在 3：15：1 的范围内，可改善焊缝的韧性。（4）细晶铁素体。产生温度 500以下（有细化晶粒的元素存在条件下形成） ；在原奥氏体内形成晶粒尺寸较小的铁素体。7、 试述焊缝中气孔的类型及其分布特征和形成原因？答：（1）可分为两种类型：反应型气孔（CO）及溶解型气孔（H 2、N 2） 。 （2）分布特征：CO 气孔一般分布在焊缝内部，呈条虫状，内壁光滑；氢气孔大部分分布于焊缝表面，断面呈螺钉状，在焊缝表面时呈喇叭口形，内壁光滑；氮气孔一般在表面成堆出现，呈蜂窝状，只在保护不良时形成。 （3）反应型气孔（CO）形成原因：CO 不溶解于液态金属，在高温时
18、，以气泡的形式猛烈逸出，当焊接速度较快，气泡不能完全逸出时，就沿结晶方向形成条虫状气孔。 （4）溶解型气孔（H 2、N 2）形成原因：焊接过程中，熔池金属吸收大量的氢和氮气，其在冷却凝固过程中，氢气和氮气的溶解度发生急剧下降，当熔池冷却速度快，析出的气泡来不及逸出时，就残存在焊缝金属中形成气孔。 第四章 焊接热影响区的组织1、焊接热循环对被焊金属近缝区的组织、性能有什么影响？怎样利用热循环和其他工艺措施改善 HAZ 的组织性能？答：（1）在热循环作用下，近缝区的组织分布是不均匀的，熔合区和过热区出现了严重的晶粒粗化，是整个接头的薄弱地带，而且性能（主要是淬硬、韧化和脆化，及综合力学性能，抗腐蚀
19、性能，抗疲劳性能等）也是不均匀的。（2）焊接热循环对组织的影响主要考虑四个因素：加热速度，加热的最高温度，在相变温度以上的停留时间，冷却速度和冷却时间；研究它们是研究焊接质量的主要途径，而在工艺措施上，常可采用长段的多层焊和短道多层焊，尤其是短道多层焊对热影响6区的组织有一定的改善作用，适用于焊接晶粒易长大，而且易淬硬的钢种。2、 冷却时间 的含义及其各自应用对象？/385/t、答： 表示在相变温度范围内， 800500所用的冷却时间，主要用于一般碳钢和/8t低合金钢； 表示在相变温度范围内，800300的冷却时间，常用于对冷裂纹倾向较/3大的钢种，各冷却时间的选定要根据不同金属材料所存在的问
20、题来决定。3、焊接加热过程中的组织转变特点？（1）组织转变向高温推移；焊接过程的快速加热，使各种金属的相变温度比起等温转变时大有提高。主要是由于：（a） F 或 P A 扩散重结晶，需要孕育期；（b）碳化物形成元素(Cr、W、Mo、V 、Ti、Nb)等的碳化物扩散速度很小(比碳小 100010000倍)，同时它们本身还阻碍碳的扩散，从而减慢奥氏体化的进程。（2）奥氏体均质化程度降低，部分晶粒严重长大。高温停留时间短，不利于扩散，导致奥氏体均质化降低；熔合区附近的热影响区一般温度较高，处于过热状态，晶粒严重长大。 4、分析不易淬火钢及易淬火钢的 HAZ 组织分布分别异同？答：如图所示：（1）不易
21、淬火钢。冷轧态母材：HAZ过热区 + 完全重结晶区 + 不完全重结晶区 + 7再结晶区；热轧态母材：HAZ过热区 + 完全重结晶区 + 不完全重结晶区。（2）易淬火钢。调质态母材：HAZ完全淬火区 + 不完全淬火区 + 回火区；退火或正火态母材：HAZ完全淬火区 + 不完全淬火区。5、影响焊接 HAZ 最大硬度 的因素是什么？怎样利用 来判断 HAZ 的组织和性maxHmaxH能？它有什么优缺点？答：影响焊接 HAZ 最大硬度 的因素是含碳量、合金元素及冷却条件等， 越大，ax max则热影响区的淬硬倾向越大，韧性越低，抗裂能力低。6、 焊接 HAZ 的脆化有几种？试分析其影响因素及防止措施。
22、答：焊接热影响区的脆化包括粗晶脆化，组织脆化以及时效脆化等。（1）粗晶脆化：HAZ 因晶粒粗大发生韧性降低的现象，晶粒越大，晶界结构越疏松，抗冲击能力越低，韧性越差。影响因素及防止措施：（a）化学成分，钢中含有碳、氮化物的形成元素，就会阻碍晶界迁移而有效的阻止晶粒长大；（b）使用高能量密度的热源，可以采用小热输入量，从而降低晶粒尺寸； （2）组织脆化：焊接 HAZ 中由于出现脆硬组织而产生的脆化称之组织脆化，它包括片状 M 脆化及 M-A 组元脆化。 （a）片状 M 脆化 ，形成于低碳调质钢、中碳钢、中碳调质钢中，冷却速度越高，片状 M，越多，脆性倾向越高，提高焊接热输入，降低冷却速度，可以改
23、善片状 M 脆化， 但热输入过高，导致晶粒过分长大，又会导致粗晶脆化，另外采用缓冷、预热也可以起到改善片状 M 脆化的作用。 （b）M-A 组元形成条件：低碳、低合金钢+ 中等冷速形成 M-A 组元。 （焊接低碳、低合金钢时，先析出 F，导致残余 A 的碳浓度增高，高碳 A 转变为高碳 M+残余 A，即 M-A 组元。 ）M-A 组元数量越多，脆性转变温度越高，HAZ 脆化越严重。 焊后低温（250）或中温（450500）回火可以促进 M-A 分解，降低脆性；制焊接热输入+预热、缓冷，也可以提高韧性，降低脆性。（3）时效脆化，指 HAZ 在 AC1 以下的一定温度范围内，经过一定时间的时效后导
24、致的焊缝脆性增加的现象。 （a）热应变时效脆化，原因: 200-400的温度范围内热应变碳、氮原子聚集到位错的周围对位错产生钉扎和阻塞作用使材料脆化。 （b）相析出时效脆化，原因： 400-600的区域内，快速冷却碳、氮过饱和； 经过时效，在晶界析出碳化物和氮化物的沉淀相，阻 碍位错运动导致脆化。 7、 碳调质钢焊接 HAZ 软化的机制？应该如何改善和控制？答：焊接调质钢时，HAZ 软化程度与母材焊前热处理状态有关，母材焊前调质处理的回火温度越低，则焊后软化程度越严重，大量实验证明 HAZ 软化中最明显的部分是在 A1-A3 之间，因为处于不完全淬火区的奥氏体远为达到平衡，铁素体和碳化物物也未
25、充分溶解，故冷却后造成该区的强度和硬度均较低，焊前母材强度越大，则焊后软化程度越大，应指出，焊接接头中，软化也只是很窄的一层，并处于强体间，变力时会产生应变强化的效应。改善措施：适当提高焊前调制处理的回火温度，可一定程度的改善软化现象，另外，采用不同的焊接方法和控制线性能量也会影响软化。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。答：按产生裂纹的本质来分，焊接裂纹可分为五大类：（1）热裂纹，踏实在高温下产生的，特征是沿原奥氏体晶界开裂。热裂纹又分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹等三类。8（2）再热裂纹，厚板焊接结构，并采用含有某些沉淀强化合金元素的钢材，在进行消除应力热处理或在
26、一定温度下服役的过程中，在焊接热影响区粗晶部位发生的裂纹称为再热裂纹。多发生的低合金高强钢、珠光体耐热钢、奥氏体不锈钢和某些镍基合金的焊接热影响区粗晶部位。再热裂纹的敏感温度，视钢种的不同约 550650。（3）冷裂纹，它是焊后冷至较低温度下产生的，主要发生在低合金钢、中合金钢、中碳和高碳钢的焊接热影响区。冷裂纹按被焊钢种和结构的不同又分为延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。（4）层状撕裂，轧制钢材的内部存在不同程度的分层夹杂物；在焊接时产生的垂直轧制方向的应力，致使热影响区附近或稍近的地方产生呈“台阶”形的层状开裂，并可穿晶扩展。它属于低温开裂，一般低合金钢，撕裂的温度不超过 400；常发生
27、在厚壁结构的 T 型接头、十字接头和角接头，是一种难以修复的失效类型。（5）应力腐蚀裂纹，是容器、管道等在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下（包括工作应力和残余应力）产生一种延迟破坏的现象。形态如同枯干的树枝，从表面向深处发展，大多属于晶间断裂性质，少数也有穿晶断裂。从端口来看，为典型的脆性断口。2、分析液态薄膜的成因及其对产生热裂纹的影响。答：在焊缝金属凝固结晶的后期，低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心部位，形成一种所谓“液态薄膜” ，此时由于收缩而受到了拉伸应力，这时焊缝中的液态薄膜就成了薄弱地带。产生结晶裂纹的原因，在于焊缝中存在液态薄膜和在焊缝凝固过程中受到拉伸应力共同作用的结果，液态薄
28、膜是产生结晶裂纹的内因。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？答：熔池结晶进入固液阶段后，由于液态金属少，在拉伸应力作用下所产生的微小缝隙都无法填充，只要稍有拉伸应力存在就有产生裂纹的可能，故把这个阶段叫做“脆性温度区”。在脆性温度区间内，焊缝金属抵抗结晶裂纹的能力较弱，所以在此阶段焊缝金属稍有变形就易产生裂纹，所以金属的塑性很低。4、液化裂纹和多边化裂纹在本质上有何区别？在防止措施上有何不同？答：（1） 液化裂纹：近缝区或多层焊的层间部位，在焊接热循环峰值温度的作用下，由于被焊金属含有较多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸应力的作用下沿奥氏体晶界发生开裂。多边化裂纹：焊接
29、时焊缝或近缝区在固相线稍下的高温区间，由于刚凝固的金属中存在很多晶格缺陷及严重的物理和化学不均匀性，在一定的温度和应力作用下，由于这些晶格缺陷的迁移和聚集，便形成了二次边界，即所谓“多边化边界”，这种多边化的边界，一般情况下并不与凝固晶界重合，在凝固后的冷却过程中，由于热塑性降低，导致沿多边化的边界产生裂纹，故称多边化裂纹。（2）液化裂纹的防止措施：应从冶金和工艺两方面入手，特别是对冶金方面，尽可能降低母材金属中硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素含量十分有效。 多边化裂纹的防止措施：向焊缝加入提高多边化激化能的元素，可有效防止多边化过程。5、试述焊接冷裂纹的特征及其影响因素。答：焊接冷裂纹的特征
30、：冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带。有时沿晶界扩散断裂，有时是穿断裂。冷裂纹主要发生在焊缝金属中。影响因素：91）钢种化学成分的影响，钢种的碳含量越高，淬硬倾向越大，即增大冷裂纹的敏感性；2）拘束应力的影响；3）氢的有害影响；4）焊接工艺对冷裂纹的影响，包括焊接线能量、预热、焊后后热、多层焊的影响。6、为什么预热有防止冷裂纹的作用？ 答：大量的生产时间和理论研究证明，钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂的三大主要因素。焊接条件下，近缝区的加热温度很高，使奥氏体晶粒发生严重长大，当快速冷却时，
31、粗大奥氏体将转变为粗大马氏体。焊接接头有马氏体存在时，裂纹易于形成和扩展，而且在冷却速度很快的情况下，氢不易从焊缝中逸出，则接头的敏感性就越大。再加上不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力及其他应力的影响从而导致焊缝产生冷裂纹。而预热可减小焊缝的冷却速度，从而减少粗大马氏体的数量和扩散氢含量，而且有利于消除应力的影响，所以预热可以防止冷裂纹的产生。7、简述再热裂纹的主要特征和产生再热裂纹的机理。答：主要特征：1）再热裂纹都是发生在焊接热影响区的粗晶部位并呈现晶间开裂；2）进行消除应力处理之前焊接区存在较大的残余应力并有不同程度的应力集中，残余应力与应力集中必须同时存在，否则不会产生再热裂纹。应力
32、集中系数 K 越大，产生再热裂纹所需的临界应力 越小；cr3）产生再热裂纹存在一个最敏感的温度区间，这个区间与再热温度及再热时间有关，随材料的不同而变化；4）一定沉淀强化元素的金属材料才具有产生再热裂纹的敏感性。产生机理：焊后在热处理时，残余应力松弛过程中，粗晶区应力集中部位的晶界滑动变形量超过了该部位的塑性变形能力，就会产生再热裂纹。理论上产生再热裂纹的 条件可用下式表达： ， 粗晶区局部晶界的实际塑性变形量； 粗晶区局部晶界ce ce的塑性变形能力，即再热裂纹的临界塑性变形量。8、试述产生层状撕裂的原因？答：产生层状撕裂的原因：造成层状撕裂的根本原因在于钢材中存在较多的夹杂物，而在轧制过程
33、中，轧成平行于轧制方向的带状夹杂物，这就造成了钢材力学性能的各向异性。9、试从形成条件，形貌特征方面分析热裂纹和冷裂纹的异同？答： 10第六章 补充内容1、二氧化碳气体保护焊特点是什么？答：（1）焊接成本低其成本只有埋弧焊和手工电弧焊的 4050%；（2）生产效率高其生产率是手工电弧焊的 14 倍。（3）操作简便明弧，对工件厚度不限，可进行全位置焊接而且可以向下焊接。（4）焊缝抗裂性能高焊缝低氢且含氮量也较少。（5）焊后变形较小角变形为千分之五，不平度只有千分之三。（6）焊接飞溅小当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝，或在 CO2 中加入 Ar，都可以降低焊接飞溅。2、埋弧焊的特点是什么？答：埋弧焊
34、的优点： (1) 焊接生产率高： a. 不存在药皮成分受热分解的限制，所以允许使用比焊条电弧焊大得多的电流； b. 由于焊剂和熔渣的隔热作用，因此使埋弧焊的焊接速度大大提高 ；(2) 焊缝质量好： a. 在焊剂与熔渣的保护之中；b. 还原性的气体；c. 较多的时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷的可能性； d. 焊接参数可通过自动调节保持稳定； (3) 焊接成本较低： a. 埋弧焊使用的焊接电流大，可使焊件获得较大的熔深； b. 金属飞溅极少； c. 埋弧焊的热量集中，热效率高；(4) 劳动条件好：a. 机械化； b. 焊工的劳动条件大为改善；(5) 焊接范围广。埋弧焊的缺点：(1) 难以在空间位置施焊；(2) 对焊件装配质量要求高；(3) 不适合焊接薄板和短焊缝。
