焊接工艺问答之熔焊原理（三）

HEATS

　　9 试述焊金属中磷的危害性。如何脱磷？

　　磷也是焊缝中常存的有害元素之一。磷会增加钢的冷脆性，大幅度地降低焊缝金属的冲击韧度，并使脆性转变温度升高。焊接奥氏体类钢或焊缝中含碳量较高时，磷也会促使焊缝金属产生热裂纹。

& e; s( d3 A1 B- L6 p1 ^

　　磷在液态金属中以Fe2P、P2O5形式存在。脱磷反应可分为两步进行：第一步是将磷氧化成P2O5；第二步使之与渣中的碱性氧化物CaO成稳定的复合物进入熔渣。其反应式为

　　2[Fe2P]+5(FeO=P2O5+11[Fe]

/ i2 j2 }& n/ l% x; k0 q 2 u4 x7 t7 Z5 ]1 c

　　P2O5+3(CaO)=(CaO)3·P2O5

6 v! t2 |0 T( h6 ? A% V* L

　　P2O5+4(CaO)=(CaO)4·P2O5

+ X+ _/ ~# ?, S9 P q

　　由于碱性熔渣中含有较多的CaO，所以脱磷效果比酸性熔渣要好。

　　但是实际上，不论是碱性熔渣还是酸性熔渣，其最终的脱硫、脱磷效果仍不理想。所以目前控制焊缝中的硫、磷含量，只能采取限制

( G4 q1 s; A3 }/ d7 {1 T' ? 7 ?8 a' l# }. h) W

　　原材料(母材、焊条、焊丝)中硫、磷含量的方法。

! I* V( C; A8 ^. K: O

　　10 什么是焊缝金属的合金化？常用的合金化方式有哪些？

+ w, j- D0 Y" R/ I# T( z$ x0 c0 h

　　合金化就是把所需要的合金元素，通过焊接材料过渡到焊缝金属(或堆焊金属)中去。

% ]2 L _ v( @% T2 T' S F

　　合金化的目的：1)补偿焊接过程中由于氧化、蒸发等原因造成的合金元素的损失；2)改善焊缝金属的组织和性能；3)获得具有特殊性能的堆焊金属。常用的合金化方式有：应用合金焊丝；应用药芯焊丝或药芯焊条；应用合金药皮或粘结焊剂；应用合金粉末；应用熔渣与金属之间的

　　置换反应。

5 f z2 n- }( |' p8 @' C

　　11 什么是合金元素的过渡系数？

　　合金元素在焊接过程中总有一部分因氧化、蒸发等原因损耗掉，不可能全部过渡到焊缝中去。合金元素的过渡系数是指焊接材料中的合金元素过渡到堆焊金属中的数量与其原始含量的百分比，即

}' H4 c* Z1 p1 b / B, N7 d& d& o* v

　　CF

　　η=───

　　CT

　　式中 η——某合金元素的过渡系数(%)；

2 x+ @: [) B0 W% B- n: B" n2 X' H

　　CF——堆焊金属中某合金元素的含量；

/ ~4 Z8 t3 g j

　　CT——焊条(焊丝、焊剂)中某合金元素的原始总含量。

　　手弧焊采用不同焊条型号时，合金元素的过渡系数η，碱性焊条(低氢钠型)合金元素的过渡系数比酸性焊条(钛钙型)高。

7 U3 t7 s" `; o8 h & i0 p" \ z0 s2 t6 K$ o, I

　　12 什么是焊接熔池的一次结晶？它有什么特点？

5 X( j$ o& `: A( G 4 k% n% N% ]9 O V. `% t# A

　　热源离开后，焊接熔池的金属由液态转变为固态的过程，称为焊接熔池的一次结晶。焊接熔池的一次结晶具有如下特点：

/ N( h3 q8 I' J% n; R

　　⑴熔池的体积小、冷却速度大 电弧焊时，熔池体积最大约为30cm3，液态金属的质量不超过200g(单丝自动埋弧焊)。由于熔池的体积小，周围又被冷金属所包围，所以熔池的冷却速度很大，可达100℃/s，比铸锭的冷却速度大几百到上万倍，这就使含碳量高、含合金元素较多的钢材，在焊接接头中出现淬火硬组织(马氏体)和结晶裂纹。

　　⑵熔池中的液态金属处于过热状态 对于低碳和低合金钢，弧焊时熔池的平均温度为(1770±100)℃，超过了材料的熔点，处于过热状态。因此合金元素的烧损比较严重。

　　⑶熔池是在运动状态下结晶 熔焊时，熔池随热源作同速移动，在熔池中金属的熔化和结晶过程同时进行，即熔池的前半部处在熔化过程，后半部处在结晶过程，故熔池内的熔化金属处于运动状态下结晶。

- b2 L! N* l' ]2 t 8 ]% j$ d) O4 Q$ d3 S* |