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熔焊原理及金属材料焊接
复习一：焊接区温度的变化 一、填空
1、0.1热加工工艺方法主要包括铸造、（锻造）、焊接、（热处理）等加工方法。
2、0.1在世界工业发达的国家中，钢材总产量的（50）％以上要经过焊接加工之后投入使用。我国焊接结构用钢量已接近钢材总产量的（40）％。
3、0.1在机械制造中连接的方法很多，除焊接外，还有螺栓连接、键连接、铆接与粘接等。
4、0.1从本质上讲，焊接接头是指被焊接的材料经焊接之后发生（组织）和（性能）变化的区域。 5、0.1焊接接头由焊缝、（熔合区）和（热影响区）等三部分组成， 6、0.1（焊缝）是焊接接头最重要的组成部分。
7、0.1熔合区是介于（焊缝）与（热影响区）之间的相当窄小的过渡区。 8、2.1在焊缝形成过程中，主要涉及氧化、还原、渗氢、除氢、（脱硫）、脱磷以及（合金化）等冶金反应。 9、1.1焊接热源的种类包括化学热、（电弧）热、高能束流、（电阻）热等，以（电弧）、（等离子弧）应用最广。 10、1.1通常从以下三个方面对焊接热源进行对比：最小（加热面积）、最大（功率密度）、在正常焊接参数下能达到的温度。
11、1.1根据物理过程的不同，热量的传递有传导、（对流）、（辐射）三种基本方式。 12、1.1对于电弧焊来讲，热源大部分热量传递到焊件主要通过（对流）与（辐射）。 13、1.1焊条电弧焊时，加热与熔化焊条(或焊丝)的热能来自三方面：电弧热、（电阻）热和（化学）热。 14、*对手工电弧焊焊接低碳钢而言，熔滴的平均温度为（2 100—2 700） K。 15、1.3对一般的自动焊来说，熔合比θ在（60）％～（70）％之间。 二、名词解释
1、1.1焊接：焊接是指通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使被焊材料达到原子间的结合，从而形成永久性连接的工艺。
2、1.1熔焊：将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法叫做熔焊；
3、*压焊：焊接过程中，必须对焊件施加压力(加热或不加热)，已完成焊接的方法叫做压焊。 4、*扩散：物质分子或原子等粒子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。 5、1.2焊接温度场：焊接过程中某一瞬间焊接接头上各点的温度分布状态称为焊接温度场。 6、1.2等温线：所谓等温线，就是把焊件上瞬时温度相同的各点连接在一起，所成为的一条线。
7、1.2温度梯度：温度变化率的大小与温度差成正比，而与等温线之间的距离成反比，二者的比值叫做温度梯度。 8、1.2焊接参数：焊接参数是焊接时为了保证焊接质量而选定的各项参数的总称，包括焊接电源、电弧电压、焊接速度、线能量等。
9、1.3熔敷系数：通常把单位电流、单位时间内焊芯(或焊丝)熔敷在焊件上的金属量称为熔敷系数。
10、1.3飞溅率：由于飞溅、氧化和蒸发损失的那一部分金属质量与熔化的焊芯(或焊丝)质量之比，称为损失系数(飞溅率)
11、1.3熔滴：在电弧热的作用下，焊条端部熔化形成的滴状液态金属称为熔滴。
12、1.3熔池：母材上由熔化的焊条金属和局部熔化的母材组成具有一定几何形状的液体金属部分叫做熔池。 13、1.3熔合比：熔化焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比叫做熔合比。 四、选择
1、1.1（气焊）的优点是设备简单、便宜，一般适用于焊接小薄件等不重要的构件，也适用于修补。 a、焊条电弧焊 b、气焊 c、埋弧焊 d、TIG焊
2、1.1（气焊）能量密度低，易造成过大的热影响区和严重的变形，焊速也低，而且由于保护性不好，不适于焊接活性材料。
a、焊条电弧焊 b、气焊 c、埋弧焊 d、TIG焊
3、1.1（焊条电弧焊）焊缝质量在很大程度上依赖于焊工的操作技能及现场发挥，甚至于焊工的精神状态。 a、焊条电弧焊 b、气焊 c、埋弧焊 d、TIG焊
4、1.1在（埋弧焊）中，由于焊剂或熔渣的保护作用，消除了飞溅，焊缝洁净，熔敷效率高，大厚度材料的焊接效率远大于气体保护焊。但这种方法一般仅限于平焊，其高的热输入也会增大焊接变形。
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a、焊条电弧焊 b、气焊 c、埋弧焊 d、TIG焊
5、1.1（TIG焊）因其热输入低而适合于薄板的焊接，而且可实现不填丝的自熔焊接以及单面焊双面成形。 a、焊条电弧焊 b、气焊 c、埋弧焊 d、TIG焊 五、简答
1、1.3焊芯和药皮升温过高会引起哪些不良后果？ 答：(1)熔化激烈产生飞溅；
(2)药皮开裂与过早脱落，导致电弧燃烧不稳； (3)焊缝成形变坏，甚至引起气孔等缺陷；
(4)药皮过早进行冶金反应，丧失冶金反应和保护能力； (5)焊条发红变软，操作困难。
2、1.3使熔池中液体金属发生运动的主要原因如下： 答：(1)液态金属的密度差所产生的自由对流运动 (2)表面张力所引起的强迫对流运动
(3)焊接热源的各种机械力所产生的搅拌运动 复习二： 焊接化学冶金 一、填空
1、2.1从保护介质来看，保护可分为气体保护、（熔渣）保护、（气一渣联合）保护、真空保护以及自保护等。 2、2.1熔渣保护是利用（焊剂）、（药皮）中的造渣剂熔化以后形成的熔渣起保护作用的。 3、2.1焊条电弧焊时，焊接冶金反应有（药皮）反应区、（熔滴）反应区和（熔池）反应区三个反应区。 4、2.1在药皮反应区内的主要物理化学作用有水分（蒸发）、某些物质的（分解）和铁合金的（氧化）。 5、2.1影响焊缝金属成分的主要因素除焊接（材料）外，就是焊接（参数）。
6、2.1调整焊接（材料）是控制焊缝成分的主要手段，调节焊接（参数）只是辅助手段。
7、2.2对焊接质量影响最大的是N2、H2、02、CO2、H20，焊接区金属与气体的作用可归结为与（氢）、氮、（氧）的作用。
8、2.2焊接区内的气体主要来源于焊接（材料）。而焊接区周围的（空气）是气相中氮的主要来源。 9、2.2氮使焊缝金属的强度、硬度（升高），而塑性和韧性，特别是低温韧性（急剧下降） 。 10、2.2一般而言，经过时效，金属的强度有所（增加），而塑性、韧性有所（下降）。
11、2.2焊缝金属的残余氢含量是指在（真空）室内将试样加热到（650）℃测定的含氢量。 12、2.2熔焊时，氢的有害作用大体可分为两种类型：一种是暂态现象，包括脆性、白点、（硬度升高）等；另一种是永久现象，包括由氢形成的气孔、（裂纹）等。
13、2.2焊缝金属对产生白点的敏感性与焊缝金属的含氢量、（组织）、（变形速度）等因素有关。 14、2.3关于液态熔渣的结构，目前有两种理论：（分子）理论和（离子）理论。 15、2.3影响熔渣黏度的因素有熔渣的（成分）和所处的（温度），而最本质的因素则是熔渣的内部结构。 16、2.3一般地，造渣温度要比熔渣熔点高（100—200）℃。一般要求焊接熔渣的熔点比焊缝金属的熔点低（200～450）℃。 17、2.3*活性熔渣对焊缝金属的氧化可分为两种基本形式：（扩散）氧化和（置换）氧化。 18、2.5高锰高硅焊剂与低碳钢焊丝匹配广泛用于焊接（低碳）钢和（低合金）钢。 19、2.4对焊缝金属脱氧的主要措施是在（焊丝）、焊剂或（药皮）中加入合适的元素或铁合金，使之在焊接过程中夺取氧。
20、2.4由于焊缝金属脱氧反应是分区连续进行的，因而可将脱氧分为（先期）脱氧、（沉淀）脱氧和扩散脱氧三种类型
21、2.4一般在低碳钢焊缝中，控制硫的含量小于（0.035）％；合金钢焊缝硫的含量更低，应小于（0.025）％。 22、2.4磷也是焊接材料和焊缝金属中的杂质，它对焊缝有两大危害，即增大焊缝金属的（结晶裂纹）倾向和（冷脆）性。
23、2.4有必要限制焊缝的含磷量，在低碳钢和低合金钢焊缝中一般限制在磷的含量小于（O.045）％，高合金钢焊缝要求磷的含量小于（0.035）％。
24、2.4硫对焊缝的危害主要表现在使焊缝产生（硫化物）夹杂，增大焊缝金属产生（结晶）裂纹倾向，降低焊缝冲击
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韧度和耐蚀性能。
25、2.5调整（焊接材料）成分是控制焊缝金属成分的最主要手段，而改变（熔合比）可进一步控制焊缝的成分。 二、名词解释
1、2.5熔合比：熔焊时，在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。
2、2.2时效：是指金属和合金(如低合金钢)从高温快冷或经过一定程度冷加工变形后，其性能随时间改变的现象。 3、2.2氢脆：金属中因吸收氢而导致塑性严重降低的现象叫做氢脆性(或叫氢脆)。
4、2.2白点：对碳钢或低合金钢焊缝，如含氢量较多，则常常在其拉伸试件的断面上出现光亮圆形的局部脆性断裂点，称之为白点。
5、2.2后热：焊后把焊件加热到一定温度，促使氢扩散外逸，从而减少焊缝中含氢量的工艺叫焊后脱氢处理。又叫后热。
6、2.3熔渣：焊条药皮或焊剂熔化后，在熔池中参与化学反应而形成的，覆盖于熔池表面的熔融状金属氧化物、非金属氧化物及复合物。
7、2.3长渣：随温度降低而黏度增加缓慢的熔渣，即凝固时间长的熔渣，称为长渣。 8、2.3短渣：随温度降低而黏度迅速增加的熔渣，即凝固时间短的熔渣，称为短渣。
9、2.3扩散氧化：是指熔渣中的氧化物通过扩散进入被焊金属而使焊缝增氧，FeO由熔渣向焊缝金属扩散而使焊缝增氧的过程叫做扩散氧化。
10、2.2置换氧化：被焊金属与其他金属或非金属的氧化物发生置换反应而导致的氧化。
11、2.2沉淀脱氧：通过焊丝或药皮加入某种元素，使它本身在焊接过程中被氧化，从而保护焊缝金属及其合金元素不被氧化的过程。
12、2.3扩散脱氧：被焊金属的氧化物通过扩散从液态金属进入熔渣，从而降低焊缝含氧量的一种脱氧方式。
13、2.5（合金）过渡系数：是指某合金化元素在熔敷金属中的实际质量分数与其在焊接材料中的原始质量分数之比。 四、选择
1、2.1下列焊接方法中，（ ）是采用熔渣保护的保护方式对焊接区进行保护的。 a、焊条电弧焊 b、埋弧焊 c、二氧化碳焊 d、电子束焊 2、2.1下列焊接方法中，（ ）是采用气体保护的保护方式对焊接区进行保护的。 a、焊条电弧焊 b、埋弧焊 c、二氧化碳焊 d、电子束焊 3、2.1下列焊接方法中，（ ）是采用渣——气联合保护的保护方式对焊接区进行保护的。 a、焊条电弧焊 b、埋弧焊 c、二氧化碳焊 d、电子束焊 4、2.1下列焊接方法中，（ ）是采用真空保护的保护方式对焊接区进行保护的。 a、焊条电弧焊 b、埋弧焊 c、二氧化碳焊 d、电子束焊 五、简答
1、2.1焊接冶金过程中，熔滴反应区有何特点：
答：熔滴反应区有以下特点：(1)温度最高（焊接区内）； (2)熔滴的比表面积大；(3)各相之间作用时间短； (4)液体金属与熔渣发生强烈的混合
2、2.1焊接冶金过程中，在熔滴反应区进行的主要化学反应有哪些？ 答：(1)气体的高度分解；(2)氢气和氮气的溶解；
(3)熔融金属的氧化反应；(4)金属的蒸发；(5)熔滴合金化 3、2.2氮对焊接质量有哪些影响？ 答：（1）导致形成气孔； （2）降低焊缝金属的力学性能； （3）引起时效脆化。 4、2.2如何选择合理的焊接参数来控制焊缝含氮量？ 答：1）应尽量采用短弧焊；2）应选用适当的焊接电流；
3）应尽量采用反极性接法；4）在同样条件下，适当增加焊丝直径； 5）应尽量避免采用多层焊。
5、焊缝金属的含氢量对焊接质量有何影响？ 答：焊缝金属的含氢量超标，可能引起：（1）氢脆；（2）白点；（3）气孔；（4）冷裂纹 6、2.2控制焊缝含氢量的措施有哪些？
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答：（1）限制焊接材料中氢的来源；（2）清除焊件和焊丝表面上杂质； （3）冶金处理；（4）控制焊接参数；（5）焊后脱氢处理。 7、2.2焊缝中含氧对焊接质量会有哪些影响？ 答：（1）机械性能下降；（2）物理和化学性能变差； （3）导致产生气孔；（4）工艺性能变差。 8、2.2控制焊缝含氧量的措施有哪些？ 答：（1）纯化焊接材料；（2）控制焊接工艺参数；（3）脱氧冶金处理。 9、2.3熔渣在焊接过程中可以起到哪些作用？
答：(1)机械保护作用：防止高温焊缝金属受空气侵害； (2)改善焊接工艺性能的作用；(3)冶金处理作用。 10、2.5为什么要进行焊缝金属的合金化？ 答：（1）补偿焊接中因氧化和蒸发所引起的合金元素的损失；（2）消除某些焊接工艺缺陷，改善焊缝金属组织及力学性能；（3）获得具有特殊性能的堆焊层。 11、2.5焊缝金属合金化的方式有哪些？ 答：（1）采用合金焊丝或带状电极；（2）应用药芯焊丝或药芯焊条；3．采用普通焊丝配以含有合金元素的焊条药皮或焊剂；（4）采用合金粉末 复习三：焊接材料 一、填空
1、 3.1焊接材料是指焊接时所消耗材料的总称，包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体等。 2、 3.1焊条是指涂有药皮的供焊条电弧焊用的熔化电极，它由药皮和焊芯组成。 3、 3.1焊条按照熔渣碱度的不同可分为酸性焊条和碱性焊条两大类。
4、 3.1焊条型号是在国家标准和国际权威组织的规定下，根据焊条特性指标而明确规定的代号，而牌号是由生产厂家制定的。
5、 3.1常用的低碳钢焊芯有H08A和H08E两种牌号。
6、 3.1低碳钢焊芯的含碳量，应在保证焊缝与母材等强度的条件下越低越好，因此国标规定Wc不大于0.10%。 7、 3.1焊芯中含碳量增加，会使焊缝的气孔和裂纹倾向加大，同时会增加飞溅，破坏焊接过程的稳定性。 8、 3.1反映水玻璃性质的指标有模数、浓度和粘度等。
9、 3.1药皮的组成物按照原材料的来源大致可分为四类，即矿物类、铁合金和合金粉末、有机物和化工产品类。 10、3.1典型的钛钙型焊条的型号为E4303，牌号为J422，此焊条的焊接工艺性能好，属于酸性焊条。
11、3.1焊条设计与制造应满足焊条的技术条件，遵守相应的国家标准和行业标准，设计中还应考虑制造工艺的可行性和生产成本。
12、3.1焊条的质量检验，包括跌落检验、外观检验和焊接检验。
13、3.1在用（低氢）型焊条焊接时，焊前应严格清理焊接区，按规定烘焙焊条，并用短弧施焊。 二、判断
1、 3.3焊丝在焊接过程中的所起的主要作用是导电。 （×） 2、 3.1一般认为，焊芯中的硅含量越小越好。 （√） 3、 3.1一般认为，模数M≥3的水玻璃为碱性。 （×） 4、 3.1焊条药皮的组成物中，金红石的主要作用是造气。 （×） 5、 3.1熔渣的表面张力越小，对焊道覆盖越好。 （√） 6、 3.1由于低氢型焊条熔渣属于酸性熔渣，故有利于向焊缝中过渡锰元素。 （×） 7、 3.1低氢钠型焊条的抗热裂、抗冷裂的能力较强。 （×） 8、 3.2焊剂按照烘焙温度的不同可分为熔炼焊剂和非熔炼焊剂两大类。 （×） 9、 3.2焊剂牌号中的代号“HJ”表示该焊剂属于熔炼焊剂。 （√） 10、3.3焊接材料的发展主要朝着高质量、高效率、低尘、无毒的方向进行。 （√） 三、问答
1、3.1焊条药皮的原材料可以起到哪些方面的作用？
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