材料连接原理

1.焊接热源应具有能量密度高度集中、快速实现焊接过程、保证得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区等特点；焊接热源的指标：最小加热面积、最大功率密度、正常焊接规范条件下的温度等；理想的焊接热源应具有加热面积小、功率密度高和加热温度高等特点。

3.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因？ (1)药皮中不含有机物，清除了一个主要氢源；

(2)药皮中加入了大量的造气剂CaCO3、降低了PH2； (3)CaF2的去氢作用； (4)焊条的烘干温度高。 4.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因？有什么解决措施？

原因：不锈钢焊芯电阻大，焊条熔化系数小造成焊条熔化时间长，且产生的电阻热量大，使焊条温度升高而导致药皮发红。

措施:调整焊条药皮配方，使焊条金属由短路过渡转为细颗粒过渡，提高焊条的熔化系数，减少电阻热以降低焊条的表面升温。

6.试分析说明钛钙型（J422）焊条与碱性低氢型（J507）焊条，在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别？

工艺性对比 电弧稳定性 飞溅 焊缝成型 脱渣性 气孔敏感性 焊接烟尘 钛钙型（J422） 好 少（细颗粒过渡） 好 好 小 少 机械性能对比：

钛钙型（J422）

（1）S、P、N控制较差，冷脆性、热裂纹倾向大。 （2）【O】高，氧化夹杂多，韧性低 （3）【H】高，抗冷裂能力差

碱性低氢型（J507）

1.杂质S、P、N低2.【O】低，氧化夹杂少3.【H】低

故低氢型焊条的塑性，韧性及抗裂性较酸性的钛钙型大大提高，但其焊接工艺性能较差，对于铁锈，油污，水分等很敏感。 10、试简述氢对结构钢焊接质量的影响？措施

氢脆；白点；气孔；冷裂纹；组织变化。措施：限制氢的来源；进行冶金处理；控制焊接材料的氧化还原势；在焊条药皮或焊芯中加微量的稀土元素或稀散元素；控制焊接工艺参数；焊后脱氢处理。

12.为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大？而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低？

碱性低氢型（J507） 差（含CaF2） 多（短路过渡） 差 差 大 多 其他工艺性能如全位置焊接性，熔化系数等差别不大。

碱性焊条熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物较少，FeO的活度大，易向焊缝金属扩散，使焊缝增氧。因此在碱性焊条药皮中一般不加入含FeO的物质，并要求清除焊件表面的铁锈和氧化皮，否则不仅会增加焊缝中的氧，还可能产生气孔等缺陷，所以碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大。

碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条低，是因为碱性焊条的药皮氧化势小的缘故。 15.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧？而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧？为什么要控制W[Mn]/W[Si]的比值？

增加锰在金属中的含量，或减少MnO的活度，都可以提高脱氧效果。

酸性焊条宜用锰铁脱氧： [Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)，在酸性渣中含SiO2和TiO2较多，脱氧产物转化为MnO·SiO2和MnO·TiO2复合物,减少了MnO的活度系数，提高了脱氧效果。

碱性焊条宜用硅锰联合脱氧：在碱性渣中MnO活度系数较大，不利于Mn的脱氧，而且碱度越大，脱氧效果越差。故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。

[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2),SiO2与MnO生成复合物MnO·SiO2，使MnO活度系数降低。而MnO·SiO2密度小、熔点低，易上浮到渣中，故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。

W[Mn]/W[Si]过大，出现固态MnO；W[Mn]/W[Si]过小，出现固态SiO2；均会导致焊缝中夹杂物过多，只有W[Mn]/W[Si]合理时，才生成低熔点的不饱和液态硅酸盐，使焊缝中的含氧量降低。

17.酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高？

（1）酸型焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好

（2）酸型焊条碱度小，有利于渗硅反应的进行，使焊缝含氧较高 （3）酸型焊条为了控氢的目的，导致焊缝含氧。

18.手工电弧焊接厚12mm的MnMoNbB钢，焊接线能量E=2kj/cm,预热温度为50度，求t8/5?附λ=0.29J/(cms℃) CP=6.7 J/(cms℃)

?cr?E（11+）?0.73cm2c?500-T0800-T0??1.2cm?0.75?cr?0.55cm,11+）=0.98s2??500-T0800-T0

28、结晶裂纹的形成机理

先结晶的金属较纯，后结晶的金属含杂质较多，并富集在晶界。在焊缝金属凝固结晶后期，低熔点共晶被推向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拉伸应力，液态薄膜就成了薄弱地带。在拉伸应力的作用下就有可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。所以结晶裂纹的产生原因，就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。产生结晶裂纹的条件是：焊缝在脆性温度区内所承受的拉伸应变大于焊缝金属所具有塑性。

结晶裂纹的影响因素

冶金因素：主要是合金状态图的类型、化学成分和结晶组织形态等。

工艺因素：主要是合理选择焊接材料和控制焊接参数，从而减少有害杂质偏析及降低应变增长率。 防治结晶裂纹的措施

t85?E（（一）冶金因素方面 1．控制焊缝中S、P、C等有害杂质的含量。 2．改善焊缝凝固结晶、细化晶粒是提高抗裂性的重要途径。

（二）工艺因素方面：主要是焊接工艺参数、预热、接头形式和焊接顺序等，用工艺方法防止结晶裂纹主要是改善焊接时的应力状态。

37、延迟裂纹为何易在近缝区产生？试分析防止延迟裂纹的措施？ 一般低合金钢焊缝C低于母材，热影响区相变滞后于焊缝。当焊缝由A转达变F、P时，H的溶解度突然下降，且H在F、P中的扩散速度较快，导致H很快由焊缝越过熔合线附近富H，当滞后相变的HAZ中A—>M时，H以过饱和状态残留在M中，促使该处进一步脆化，从而导致冷裂纹的产生。 防治措施： 冶金方面：

（1）选择抗裂性好的钢材

从冶炼技术上提高母材的性能：多元微合金化；尽可能降低钢中有害杂质（S、P、O、H、N等）

（2）焊接材料的选用

1.选用低氢或超低氢焊条 2.选用低强焊条 3.选用奥氏体焊条

4.特殊微量元素的应用 （3）选用低氢的焊接方法 焊接工艺方面：

1.合理选择焊接线能量

2.正确选择预热和后热温度

3.多层焊层间温度和时间间隔的控制 4.采用低匹配焊缝

5.合理的焊缝分布和施焊次序

2. 温度场：某瞬时焊件上各点温度的分布。

3.在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程称焊接热循环。其特征的基本参数：加热速度、最高加热温度、在相变温度以上的停留时间、冷却速度。其影响因素：材质、接头形状尺寸、焊道长度、预热温度、线能量。 5.焊接材料是焊接时所消耗材料的通称，包括焊条、焊丝、焊剂、保护气。H08A：H焊。焊芯平均含碳量为0.08%A优质钢E特级钢。 6.药皮作用：保护作用、冶金作用、改善焊接工艺性。

7.焊剂：熔炼焊剂HJ和非熔炼焊剂（粘接焊剂、烧结焊剂SJ） 8.熔渣作用：机械保护作用、改善焊接工艺性能、冶金处理作用。 9.熔渣分类：盐类熔渣2、盐-氧化物型熔渣3、氧化物型熔渣。 10.化学冶金反应区：药皮fyq、熔滴、熔池。

11.活性熔渣对焊缝金属的氧化形式：扩散氧化（主要在熔滴阶段和熔池高温区进行）和置换氧化。

12.脱氧分为：先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧。

13.合金元素的过渡系数η等于它在熔敷金属中的实际含量与其原始含量之比。即η=ＷＤ／ＷＥ。影响合金过渡系数的主要因素：合金元素的物理化学性质、合金元素的含量、合金剂的粒度、药皮或焊剂的成分、药皮或焊剂的相对数量及焊接规范。

14.凝固结晶组织主要有：柱状晶（胞状晶、胞状树枝晶、柱状树枝晶）和等轴晶。

15.焊缝偏析：宏观偏析（：层状偏析、焊缝中心偏析、焊道偏析、弧坑偏析）和微观偏析。

16.金属的强化方式：固溶强化、细晶强化/变质处理、冷作强化、沉淀强化/弥散强化、相变强化。

17.焊接热影响区的脆化常常是引起焊接接头开裂和脆化破坏的主要原因.造成脆化的原因:粗晶脆化、析出脆化、组织转变脆化和热应变时效脆化。焊接HAZ的脆化的控制：控制组织和焊后热处理。

18.析出型气孔（氢和氮）和反应型气孔。形成气孔的三个阶段：气泡的生核、长大和上浮。

19.高强钢产生冷裂纹的三大要素：钢材的淬硬组织、接头的含氢量、接头所处的拘束应力状态。冷裂纹三大类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。 20.线弹性拘束度：使接头根部间隙发生单位长度的弹性位移时，单位长度焊缝所承受的力。

2、焊接接头包括焊缝和焊接热影响区。

14.试以硅的沉淀脱氧为例，叙述提高脱氧效果的途径？ （1）硅的百分含量升高，氧化亚铁的百分含量降低

（2）B增加和减少渣中的二氧化硅，二氧化硅的百分含量降低，氧化亚铁的百分含量降低

（3）温度降低，反应向右进行，氧化亚铁的百分含量降低

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