金属熔化焊基础教案焊接冶金基础有害元素对焊缝金属的作用及其控制.wps
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1、金属熔化焊基础教案焊接冶金基础有害元素对焊缝金属的作用及其控制授课题目第五节 有害元素对焊缝金属的作用及其控制 教研室主任 教务科长 授课时数授课方法授课教师 授课班级与时间 教学目标熟练掌握氢、氮、氧对焊缝金属的作用及控制教学重点氢、氮、氧的控制措施教学难点氢、氮、氧对焊缝金属的作用教学内容、方法及过程复习提问:复习提问:熔渣的作用有哪些新课讲解新课讲解:板书板书:一、焊接区内的气体焊接区内充满大量气体,这些气体不断地与熔化金属发生冶金反应,从而影响焊缝金属的化学成分与力学性能。所以首先了解焊接区内其他的来源与组成,侧能进一步研究它们与熔化的金属的作用问题板书板书:二、焊接区内的气体的来源与
2、组成焊接区内的气体的主要来自以下几个方面。1、来自焊接材料焊条药皮、焊剂与药芯中都含有数量不同的造气剂2、来自热源周围的空气焊条药皮中或焊剂中的早期所产生的气体,并不能完全排除电弧区内的空气。焊条电弧焊时,侵入电弧中的空气约占电弧区气体的3%。3、来自焊丝和母材表面的杂志焊丝与母材在运输和生产过程中,表面上沾染的油渍、油漆、吸附的水分、铁锈等,在受热后都将分解而析出气体,并进入焊接区内。4、来自于高温蒸发产生的气体焊接时,因为焊接区的温度往往超过金属的沸点,致使焊接区出现金属和熔渣的蒸发,形成的蒸气而进入气相。板书板书:一、氢对焊缝金属的作用及控制。氢主要来自焊条药皮和焊剂中的有机物,结晶水或
3、吸附水、母材与焊条表面的油污、铁锈以及空气中的水分等。1、氢与熔池中金属的作用在碳钢与低合金钢中,氢不会形成稳定的化学物,而主要以原子的形式溶解在熔池中,。此外,氢在 相中的溶解度大大高于在 相中的溶解度。能够在焊缝金属中自由扩散运动的氢称为扩散氢。不能继续扩散而残留在金属中,这部分氢叫做残余氢。板书板书:2、氢对焊接质量的影响。氢是还原性气体,它在电弧气氛中有助于减少金属的氧化,在氩弧焊焊接高合金钢时,氩气中加入少量的氢可以改善焊接工艺性能。但在大多数情况下,氢是有害的。1)氢脆金属中因吸收氢而导致塑性严重下降的现象称为氢脆。氢脆的特点是使金属的塑性明显下降,而对强度的影响不大,氢脆往往会造
4、成结构的整体破坏。经过脱氢处理钢的力学性能可以恢复。2)白点对于碳钢和低合金钢焊缝,如含氢量较高,则常常在其拉伸或弯曲试件的断面上,出现银白色圆形局部脆断电,称为白点。3)形成气孔当熔池中吸收了大量氢时,在结晶过程中就会聚集而成气泡,如果气泡在焊缝完全凝固前来不及浮出,就会在金属中形成空间,即气孔。4)产生冷裂纹冷裂纹是焊接接头冷却道较低温度或在室温放置一定时间后,在焊接接头中产生的一种裂纹,其危害很大。氢是促使产生冷裂纹的主要愿意之一综上所述,氢对焊接质量的影响可以分为两种类型,一类是经过时效或热处理可以消除的,如氢脆,称为暂态现象;另一类则是一旦出现即无法消除的,如气孔、裂纹等,称为永久现
5、象。2、控制氢的措施氢对焊接质量有严重的危害,为保证焊接质量。 必须采取措施减少焊缝中的焊氢量,常用的措施有。(1)限制焊接材料中的氢的来源。其一,对焊条、 焊剂在使用前进行严格的烘干,这是最有效的措施油漆是低氢型焊条。其二,在存放焊接材料时,加强防潮。(2)消除焊丝和焊件表面上的杂质焊丝或焊件坡口表面上的铁锈、油污、吸附的水分以及其他含氢物质是增加焊缝含氢量的主要原因之一,甚至可能引起气孔的产生。因此,焊前应仔细的清理。为了防止焊丝生锈,通常采用表面镀铜处理。(3)冶金处理通过化学反应降低电弧气氛中氢的分压,从而降低氢在液体金属中的溶解度。(4)控制焊接参数焊接参数对焊缝中的焊氢量有明显的影
6、响,(5)焊后热处理焊后对焊件进行加热可使扩散氢排出焊后加热焊件,促使氢扩散外逸,从而减少接头中含氢量的工艺叫脱氢处理。实验表明,焊后加热到350保温 1h扩散氢几乎可以全部排出。生产中脱氢处理一般为加热 300400保温 1h。板书板书:二、氮对焊缝金属的作用及控制氮主要来自于电弧周围的空气。根据氮与金属作用的特点,大致可分为两种情况。一种是不与氮发生作用的金属。如铜和镍等。特闷既不溶解氮,又不形成氮化物,因此焊接这一类金属可用氮作为保护气体;另一类是与氮发生作用的金属,如铁、 锰、 钛、 铬等。 他们既能溶解氮,又能与氮形成氮化物,焊接这一类金属及其合金时,防止焊缝金属的氮化是一个重要的问
7、题。1、氮在金属中的溶解(1)以原子形式溶入(2)通过NO 形式溶入(3)通过离子形式溶入2、氮对焊接质量的影响(1)形成气孔在碳钢焊缝中,氮是有害的杂质,它是促使焊缝产生气孔的主要原因之一。液态金属在高温时可以溶解大量的氮,而在其凝固时氮的溶解度突然下降。 这时饱和的氮以气泡的形式从熔池相外逸出,当焊缝金属的结晶速度大于它的逸出速度时,就形成气孔(2)降低焊缝金属的力学性能。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。(3)时效脆化时效:是指金属和合金从高温快冷或经过一定的冷加工变形后其性能随时间改变的现象。氮是促使焊缝金属时效脆化的元素。3、消除氮的有害作用的常用措施(1
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