焊接冶金学(基本原理)课后答案张文钺

焊接冶金学（基本原理）习题

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

焊接冶金学（基本原理）习题

绪 论

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

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。

10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,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

焊接冶金学（基本原理）习题

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

焊接冶金学基本原理

绪 论

1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（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间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别:

焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒；

钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和

钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合；

粘焊：既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。

3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。

压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。

4)焊接加热区：可分为活性斑点区和加热斑点区

5)焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。

表示方法：等温线或者等温面。

特点：焊接时焊件上各点的温度在每一瞬时都在有规律的变化。

影响因素：（1）热源的性质；（2）焊接线能量；（3）被焊金属的热物理性质；<

热导率，比热容容积比热容，热扩散率，热焓，表面散热系数>;（4）

焊件的板厚和形状。

6)稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之

7)准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经

焊接冶金学基本原理

绪 论

1)焊接：焊接是指被焊工件的材质（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间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

2)焊接、钎焊和粘焊本质上的区别:

焊接：母材与焊接材料均熔化，且二者之间形成共同的晶粒；

钎焊：只有钎料熔化，而母材不熔化，在连接处一般不易形成共同晶粒，只有在母材和

钎料之间形成有相互原子渗透的机械结合；

粘焊：既没有原子的相互渗透而形成共同的晶粒也没有原子间的扩散，只是靠粘接剂与母材的粘接作用。

3)熔化焊热源：电弧热、等离子弧热、电子束、激光束、化学热。

压力焊和钎焊热源：电阻热、摩擦热、高频感应热。

4)焊接加热区：可分为活性斑点区和加热斑点区

5)焊接温度场：焊接时焊件上的某瞬时的温度分布称为焊接温度场。

表示方法：等温线或者等温面。

特点：焊接时焊件上各点的温度在每一瞬时都在有规律的变化。

影响因素：（1）热源的性质；（2）焊接线能量；（3）被焊金属的热物理性质；<

热导率，比热容容积比热容，热扩散率，热焓，表面散热系数>;（4）

焊件的板厚和形状。

6)稳定温度场：当焊件上温度场各点温度不随时间变化时，称之

7)准稳定温度场：恒定功率的热源作用在焊件上做匀速直线运动时，经

第三章：合金结构钢

1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？

答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。

（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上贝、M-A等导致韧性下降和时效敏感性增大。制定焊接工艺时根据材料的结构、板厚、使用性能要求及生产条件选择焊接。

2．分析Q345的焊接性特点，给出相应的焊接材料及焊接工艺要求。

答:Q345钢属于热轧钢，其碳当量小于0.4％，焊接性良好，一般不需要预热和严格控制焊接热输入，从脆硬倾向上，Q345钢连续冷却时，珠光体转变右移

焊接冶金学材料-焊接性课后习题答案

第一章：概述

第二章：焊接性及其实验评定

1.了解焊接性的基本概念。什么是工艺焊接性？影响工艺焊接性的主要因素有哪些？

答：焊接性是指同质材料或异质材料在制造工艺条件下，能够焊接形成完整接头并满足预期使用要求的能力。影响因素：材料因素、设计因素、工艺因素、服役环境。

第三章：合金结构钢

1．分析热轧钢和正火钢的强化方式和主强化元素又什么不同，二者的焊接性有何差别？在制定焊接工艺时要注意什么问题？

答：热轧钢的强化方式有：（1）固溶强化，主要强化元素：Mn，Si。（2）细晶强化，主要强化元素：Nb,V。（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V.；正火钢的强化方式：（1）固溶强化，主要强化元素：强的合金元素（2）细晶强化，主要强化元素：V,Nb,Ti,Mo（3）沉淀强化，主要强化元素：Nb,V,Ti,Mo.；焊接性：热轧钢含有少量的合金元素，碳当量较低冷裂纹倾向不大，正火钢含有合金元素较多，淬硬性有所增加，碳当量低冷裂纹倾向不大。热轧钢被加热到1200℃以

上的热影响区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，而是、正火钢在该条件下粗晶区的V析出相基本固溶，抑制A长大及组织细化作用被削弱，粗晶区易出现粗大晶粒及上

关于激光焊接工艺相关知识

一、激光基本原理

1、LASER是什么意思

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(通过诱导放出实现光能增幅)的英语开头字母

2、激光产生的原理

激光――“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。处于激发态的原子，受外界辐射感应，使处于激发态的原子跃迁到低能态，同时发出一束光；这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致，此时的光为受激辐射光。

为了得到高能量密度、高指向性的激光，必须要有封闭光线的谐振腔，使观光束在置于激光发生介质两侧的反射镜之间往复振荡，进而提高光强，同时提高光的方向性。含有钕(ND)的YAG结晶体发生的激光是一种人眼看不见的波长为1.064um的近红外光。这种光束在微弱的受激发情况下，也能实现连续发振。YAG晶体是宝石钇铝石榴石的简称，具有优异的光学特性，是最佳的激光发振用结晶体。

3、激光的主要特长

a、单色性――激光不是已许多不同的光混一合而成的，它是最纯的单色光(波长、频率)

b、方向性――激光传播时基本不向外扩散。

c、相干性――激光的位相(波

焊接冶金学复习提纲

注：编者水平有限，如总结不全，可自行翻阅教材及课件，祝考试周顺利，新年快乐！

焊接冶金学考题类型

一、

二、

三、

四、

五、 焊接概念及术语解释5*2分=10分 选择20*1分=20分 判断20*1分=20分 简单题4*5分=20分 论述题3*10分

焊接复习课重点概括

1、 焊接概念题举例：焊接热循环的定义

2、 简答题举例：低碳调制钢的要点（焊材、工艺、焊接方法）

工艺：起弧板、收弧板？线能量控制？多层焊层间温度？焊前预热？焊前清理？

3、 论述题举例：奥式体不锈钢的要点及困难。要点见上题。困难有热裂纹倾向

大，结晶裂纹为最；晶间腐蚀

4、 熔池、熔滴的特点

5、 为什么要焊接保护？eg：熔渣保护

6、 熔合比的定义

7、 溶度过渡形式

8、 气体的种类及来源：C、H、O与金属作用，H（扩散氢、溶解氢、白点、氢

气孔、裂纹）

9、 熔池的大小等与焊接线能量有关

10、 焊接线能量的定义

11、 金属焊接性的定义？如何评价？eg：碳当量的定义

12、 可用焊接接头的硬度来代替检测是否淬硬

13、 熔渣分酸性和碱性，工艺上酸性好，但碱性的力学性能好

14、 如何工艺上评价熔渣

15、 气孔的分类及来源：H、N气孔

16、 裂纹的分类？出现在什么材料中？产生的原因？

17、 焊

第一章习题

1 . 液体与固体及气体比较各有哪些异同点？哪些现象说明金属的熔化并

不是原子间结合力的全部破坏？ 答：（1）液体与固体及气体比较的异同点可用下表说明 相同点 不同点 液具有流动性，不能承受切应力；远程无序，具有自由表体 近程有序 面；可压固缩性很低 不具有流动性，可承受切应力；远程有序 体 液完全占据容器远程无序，近程有序；有自由表面；可压体 空间并取缩性很低 得容器内腔形状；完全无序；无自由表面；具有很高的压缩气体 具有流动性 性

（2）金属的熔化不是并不是原子间结合力的全部破坏可从以下二个方面说

明：

① 物质熔化时体积变化、熵变及焓变一般都不大。金属熔化时典型的体积

变化?Vm/V为3%~5%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在熔点附近其系统混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。

② 金属熔化潜热?Hm约为气化潜热?Hb的1/15~1/30，表明熔化时其内部

原子结合键只有部分被破坏。

由此可见，金属的熔化并不是原子间结合键的全部破坏，液体金属内原子

的局域分布仍具有一定的规律性。

2 . 如何理解偶分布函数g(r) 的物理意义？液体的配位数N1 、平均原子间

距r1