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1、一.名詞解釋 1. 焊接：被焊工件的材質(zhì) (同質(zhì)或異質(zhì))，通過加熱或加壓或二者并用，并且 用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達到原子間的結(jié)合而形成永久性的連接的 工藝過程。 2. 熔合比：在焊縫金屬中局部融化的母材所占的比例稱為熔合比。 3. 交互結(jié)晶：熔合區(qū)附近加熱到半融化狀態(tài)基本金屬的晶粒表面，非自發(fā)形核 就依附在這個表面上，并以柱狀晶的形態(tài)向焊縫中心生長，形成所謂交互結(jié) 晶。 4. 焊縫擴散氫：由于氫原子和離子的半徑很小，這一部分氫可以在焊縫金屬的 晶格中自由擴散，故稱擴散氫。 5. 拘束度：單位長度焊縫，在根部間隙產(chǎn)生單位長度的彈性位移所需的力。 6. 熔敷系數(shù)：真正反映焊接生

2、產(chǎn)率的指標。g/(A*H)在熔焊過程中，單位電流, 單位時間內(nèi)，焊芯熔敷在焊件上的金屬量。 7. 熔敷比表面積：熔滴的表面積Ag與其質(zhì)量pVg之比。 8. 應力腐蝕：金屬材料在腐蝕介質(zhì)和拉伸應力的共同作用下產(chǎn)生的一種延遲破 壞現(xiàn)象，稱為應力腐蝕。 9. 層狀撕裂：大型厚壁結(jié)構(gòu)，在焊接過程中會沿鋼板的厚度方向出現(xiàn)較大的拉 伸應力，如果鋼中有較多的雜質(zhì)，那么沿鋼板軋制方向出現(xiàn)一種臺階狀的裂 紋，稱為層狀撕裂。 10. 再熱裂紋：焊后再加熱，為了消除應力退火或在高溫工作時 500-700攝氏度 產(chǎn)生的裂紋。 11. 熱影響區(qū)：熔焊時在集中熱源的作用下，焊縫兩側(cè)發(fā)生組織和性能變化的區(qū) 域。

3、 12. 熱循環(huán)曲線：焊接過程中熱源沿焊件移動時，焊件上某點溫度由低而高，達 到峰值后，又由高而低隨時間的變化稱為焊接熱循環(huán)。 13. 焊接線能量：熱源功率q與焊接速度v之比。 14. 熱裂紋:是在焊接高溫時晶沿界斷裂產(chǎn)生的。冷裂紋：是焊后冷至較低溫度 產(chǎn)生的。 二.簡答 1. 氫對焊接質(zhì)量有哪些影響？控制焊縫含氫量的主要措施是什么？ a.氫脆，氫在室溫附近使鋼的塑性嚴重下降。b.白點，碳鋼和低合金鋼焊縫， 如含氫量高常常在拉伸或彎曲斷面上出現(xiàn)銀白色局部脆斷點。 c. 形成氣孔， 熔池吸收大量的氫，凝固時由于溶解度突然下降，使氫處于飽和狀態(tài)，會產(chǎn) 生氫氣且不溶于液態(tài)金屬，形成氣泡產(chǎn)生

4、氣孔。 d. 氫促使產(chǎn)生冷裂紋。措施： a. 限制焊接材料中的氫含量，制造低氫和超低氫型焊接材料和焊劑時，應盡 量選用不含或含氫量少的材料。b?清除焊件和焊絲表面上的鐵銹，油污，吸 附水等雜質(zhì)。 c. 冶金處理：在藥皮中加入氟化物，控制焊接材料的氧化還原 勢，在藥皮或焊芯中加入微量的稀土和稀散元素，控制焊接工藝參數(shù)，焊后 除氫處理。 2. 氮對焊接質(zhì)量有哪些影響？控制焊縫含氮量的主要措施是什么？ a 在碳鋼焊縫中氮是有害的雜質(zhì)，是促使焊縫產(chǎn)生氣孔的主要原因。 b 氮是 提高低碳鋼和低合金鋼焊縫金屬強度，降低塑性和韌性的元素。 c 氮是促使 焊縫金屬時效脆化的元素。措施： a 焊接區(qū)保護的

5、影響，液態(tài)金屬脫氮比較 困難，所以控制氮的主要措施是加強保護，防止空氣和金屬作用。 b 焊接參 數(shù)影響，增加電弧電壓。導致保護變壞，氮與熔滴的作用時間增長，故使含 氮量增加，在熔渣保護不良情況下，電弧長度對焊縫含氮量影響顯著，為減 少含氮量應采用短弧焊，增加電流，熔滴過度頻率增加，氮與熔滴作用時間 縮短含氮量下降，增加焊絲直徑可是含氮量下降。c合金元素的影響，增加 焊絲或藥皮中的含碳量可降低含氮量。 3. CO2 保護焊焊接低合金時，應采用什么焊絲？為什么？ H08AMn2Si,。用普通焊絲時，焊絲中Mn，Si含量不足，起脫氧作用會很差，由 于碳的氧化在焊縫中產(chǎn)生氣孔，同時合金元素燒損，焊

6、縫含氧量增大，所以CO2 保護焊焊接應用 H08AMn2Si 型焊絲，以利于脫氧獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。 4. 為什么酸性焊條用錳鐵作為脫氧劑，而堿性焊條用硅鐵，錳鐵和鈦鐵作為脫 氧劑？ 在酸性渣中含有較多的SiO2和TiO2,他們與脫氧產(chǎn)物MnO生成復合物MnO? SiO2 和MnO.TiO2, 從而使Y MnO減小，因此脫氧效果較好。相反，在堿性渣中Y MnO 較大，不利于錳脫氧，且堿度越大，錳脫氧越差，由于這個原因一般酸性焊條 用錳鐵做脫氧，而堿性焊條不單獨用錳鐵脫氧。 5. 綜合分析熔渣中的CaF2對焊接化學冶金中所起的作用？ :造渣。藥皮中的CaF2高溫可分解出氟，或者與水玻璃等化合物

7、形成NaF、KF， 再與含氫物質(zhì)形成不溶于金屬的HF。這樣就使焊縫中的含氫量極低。所獲得焊 縫金屬的塑性、韌性好，具有良好的抗裂性，使用于焊接重要的焊接結(jié)構(gòu)和大 多數(shù)的合金鋼。 6. 綜合分析堿性焊條藥皮中 CaF2 所起的作用及對焊縫性能的影響？ 可發(fā)生反應：CaF2+2H= Ca+2HF，CaF2 +H2O= CaO+2HF，反映獲得的產(chǎn)物HF是 比較穩(wěn)定的氣體，高溫時不易發(fā)生分解，也不溶于液體金屬中，由于HF生成后 與焊接煙塵一起揮發(fā)了,所以降低了熔池金屬中的含氫量。對焊縫性能的影響： 提高韌性和塑性，消除氫氣孔，并抑制冷裂紋的產(chǎn)生，提高焊縫金屬的機械性 能。 7. 是對比分析酸性

8、焊條及堿性焊條的工藝性能，冶金性能和焊縫金屬的力學性 能? 1 酸性焊條 它是藥皮中含有多量酸性氧化物的焊條。這類焊條的工藝性能好， 其焊縫外表成形美觀、波紋細密。由于藥皮中含有較多的Feo、Ti02、SiO2:等 成分，所以熔渣的氧化性強。酸性焊條一般均可采用交、直流電源施焊。典型 的酸性焊條為 E4303(J422)。 2．堿性焊條 焊接時穩(wěn)弧性不好只好采用直流反接進行焊接，它的脫渣性較差。 它是藥皮中含有多量堿性氧化物的焊條。由于焊條藥皮中含有較多的大理石、 螢石等成分，它們在焊接冶金反應中生成C02和HF，因此降低了焊縫中的含氫 量。所以堿性焊條又稱為低氫焊條。堿性焊條的焊縫具有較

9、高的塑性和沖擊韌 度值，一般承受動裁的焊件或剛性較大的重要結(jié)構(gòu)均采用堿性焊條施工。典型 的堿性焊條為 E5015(J507)。 8. 低氫型焊條為什么對于鐵銹，油污，水分很敏感？ 由于這類焊條的熔渣不具備氧化性，所以一旦有氫侵入熔池將很難脫出。所以， 低氫型焊條對于鐵銹油污水分很敏感。 9. 簡述熔池的結(jié)晶形態(tài)，分析結(jié)晶速度，溫度梯度和溶質(zhì)形態(tài)影響？ 晶體形態(tài)主要是柱狀晶和少量等軸晶，每個柱狀晶有不同的結(jié)晶形態(tài)(平面晶， 胞晶，樹枝狀晶）等軸晶一般呈樹枝晶。在焊縫的熔化邊界，由于溫度梯度 G 較大，結(jié)晶速度R又較小，故成分過冷接近于0所以平面結(jié)晶得到發(fā)展，隨著 遠離熔化邊界向焊縫中心過渡時

10、，溫度梯度 G 變小，而結(jié)晶速度增大，所以結(jié) 晶形態(tài)將由平面晶和胞狀晶樹枝胞狀晶一直到等軸晶發(fā)展。 10. 分析焊縫和融合區(qū)的化學不均勻性，為什么會形成這種不均勻性？ 在熔池結(jié)晶的過程中，由于冷卻速度很快，已凝固的焊縫金屬中化學成分來不 及擴散，合金元素的分布是不均勻的，出現(xiàn)偏析現(xiàn)象。與此同時，再熔合區(qū)還 出現(xiàn)更為明顯的成分不均勻。1，顯微偏析：先結(jié)晶的固相含溶質(zhì)的濃度較低， 后結(jié)晶的溶質(zhì)濃度較高，并有較多的雜質(zhì)，固相內(nèi)成分來不及擴散，保持著結(jié) 晶有先后所產(chǎn)生的化學成分不穩(wěn)定性。 2.區(qū)域偏析：由于柱狀晶體繼續(xù)長大和 推移，此時會把溶質(zhì)或雜質(zhì)推向熔池中心，熔池中心的雜質(zhì)濃度逐漸升高，致 使最

11、后凝固的部位產(chǎn)生比較嚴重的區(qū)域偏析。 3.層狀偏析：由于結(jié)晶過程放出 潛熱和熔滴熱能輸入周期性變化，致使凝固界面的液體金屬成分也發(fā)生周期性 的變化。 11. 某廠焊接帶銹低碳鋼板，采用“J423”焊條時一般不出現(xiàn)氣孔，但采用E4315 焊條時總出現(xiàn)氣孔？ 這里出現(xiàn)的是CO氣孔，因為J423為酸性焊條，它里面含有較多的Si02，Si02 和FeO反應生成穩(wěn)定的Si02?FeO,從而降低FeO活度，所以CO氣孔的傾向很 ??；而 E4315 焊條熔渣的氧化性比 J423 的大，隨熔渣的氧化性升高，產(chǎn)生 C0 氣孔的傾向也增高， H2 氣孔的傾向下降，但是鋼板生銹，含有較多的 Fe2O3 和 結(jié)晶

12、水，而 E4315 屬于堿性焊條。眾所周知，堿性焊條對鐵銹敏感，焊接時會 出現(xiàn)大量的氣孔。而酸性焊條對鐵銹不敏感，出現(xiàn)氣孔的幾率比較小。要想用 E4315焊接，必須要將焊縫周圍20MM打磨干凈才行。 12. 某廠用E5015焊條焊接時，在引弧和弧坑處產(chǎn)生氣孔，分析其原因，并提出 解決辦法？ E5015 是堿性焊條，在堿性藥皮中，除含有 CaF2 外還有一定量的碳酸鹽，加熱 分解出CO2,它具有氧化性的氣氛，在高溫時可與氫形成OH,H2O，同時具有防 止氫氣孔的作用，但CO2的氧化性較強，如還原不足時，會產(chǎn)生CO氣孔。再引 弧和收弧處電流的變化程度較大，此時焊芯的電阻熱較大會使藥皮提前分解而

13、 增加氣孔，另外在這時失去了對熔池的攪拌作用，氣體不能快速從熔池中逸出。 可以使用到引弧板，選擇比較好的焊接參數(shù)，采用短弧焊，填滿弧坑。 13. 焊接熱循環(huán)對被焊金屬近縫區(qū)的組織，性能有何影響？怎樣利用熱循環(huán)和其 他工藝措施改善HAZ的組織性能？ （1） 在熱循環(huán)作用下，近縫區(qū)的組織分布是不均勻的，融合區(qū)和過熱區(qū)出現(xiàn)了 嚴重的晶粒粗化，是整個接頭的薄弱地帶，而行能也是不均勻的，主要是 淬硬、韌化和脆化，及綜合力學性能，抗腐蝕性能，抗疲勞性能等。 （2） 焊接熱循環(huán)對組織的影響主要考慮四個因素：加熱速度、加熱的最高溫度， 在相等溫度以上的停留時間，冷卻速度和冷卻時間，研究它是研究焊接質(zhì) 量

14、的主要途徑，而在工藝措施上，?？刹捎瞄L段的多層焊合短道多層焊， 尤其是短道多層焊對熱影響區(qū)的組織有以定的改善作用，適于焊接晶粒易 長而易淬硬的鋼種。 14. 焊接HAZ的脆化有幾種？如何防止？ 有多種類型，如粗晶脆化，組織脆化，析出脆化，熱應變時效脆化，氫脆化及 石墨脆化。 粗晶脆化 ① 粗晶脆化：晶粒長大受多種因素影響其中鋼的化學成分，組織狀態(tài)和加熱 溫度及時間影響最大，若鋼中含有碳氮化物的合金元素就會阻礙晶界遷移而 有效的阻止晶粒長大，熱影響區(qū)的粗晶脆化是在化學成分、組織狀態(tài)不均勻 的非平衡條件下形成的，而防止條件也就更加復雜，需要綜合部同鋼種等多 方面考慮 ② 組織脆化：它是由于

15、HAZ出現(xiàn)脆硬組織造成的，根據(jù)被焊鋼種的不同和韓 姐冷卻條件不同在HAZ可能出現(xiàn)不同的脆性組織。如M-A組元脆化，析出脆 化和遺傳脆化。對于一般低碳鋼來說，，由于焊接 HAZ 出現(xiàn)低碳馬氏體和下 貝氏體反而能夠提高抗脆性能力，而高碳鋼則易出現(xiàn)欒晶馬氏體，因此焊接 含碳較高的鋼時，應采用較高的預熱溫度、焊后熱處理等； 實踐證明低溫回火（＜250°C ）可以有助于M-A組元分解改善韌性，中溫 回火（450-500C ）的改善效果更顯著；在焊接時保證化學、物理性質(zhì)的均勻 性能有效的防止脆化。當時效時間進一步增長時，新的析出物減少，原有的 析出物進一步聚集，使析出物之間的距離增大使位錯運動恢復從而脆

16、化減弱 ③ 時效脆化：可分為靜應變時效脆化和動應變時效脆化，熱應變時效脆化多 發(fā)生在低碳鋼和碳錳低合金鋼的Ar1以下的熱影響區(qū)，當鋼中含有Cr、V、Mo、 AL 等碳氮化合物的元素可以降低脆化傾向焊接時適當提高溶合區(qū)的轉(zhuǎn)變溫度 也可以有效的減輕脆化傾向。 ④ 氫脆：是在室溫下使鋼的塑性嚴重下降的現(xiàn)象焊縫經(jīng)去氫處理可使塑性恢 復。 15. 分析液態(tài)薄膜的成因及其對產(chǎn)生裂紋的影響？ 在焊接金屬凝固結(jié)晶的后期，低熔點共晶排擠在柱狀晶體交遇的中心部位，形 成一種所謂“液態(tài)薄膜”，此時由于收縮而受到的拉伸應力，這時焊縫中的液態(tài) 薄膜就形成了薄弱地帶。在拉伸應力作用下就有可能在這里開裂而形成結(jié)晶裂

17、 紋。產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的原因就是在薄膜何在凝固過程中受到拉伸應力共同作用的 結(jié)果，因此液態(tài)薄膜就是產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的內(nèi)因。 16. 什么是脆性溫度區(qū)間？在脆性溫度區(qū)間內(nèi)為什么金屬的塑性很低？ 熔池結(jié)晶進入固溶階段，由于液態(tài)金屬少（主要是那些低熔點共晶），在拉伸應 力作用下所產(chǎn)生的微小縫隙都無法填充，只要稍有拉伸應力存在就有產(chǎn)生裂紋 的可能，故把這個階段叫做“脆性溫度區(qū)”。 在脆性溫度區(qū)間內(nèi)，焊縫金屬抵抗結(jié)晶裂紋的能力較弱，所以在此階段焊縫金 屬稍有變形就易產(chǎn)生裂紋，所以金屬的塑性很低。 17. 一般低合金鋼，冷裂紋為什么具有延遲現(xiàn)象？為什么容易在焊接HAZ產(chǎn)生？ 延遲裂紋主要發(fā)生在低合金高強鋼中

18、，主要與焊縫含擴散氫、接頭所承受的拉 應力以及由材料淬硬傾向決定的金屬塑性儲備有關(guān)，是三個因素中的某一因素 與相互作用的結(jié)果。 對于確定成分的母材和焊縫金屬，塑性儲備一定，產(chǎn) 生延遲裂紋的孕育期長短，取決于焊縫金屬中的擴散氫及接頭所處的應力狀態(tài)。 同理相應于某一應力狀態(tài)，焊縫含氫量高，裂紋孕育期短，裂紋傾向大。當應 力狀態(tài)惡劣，即使含氫量低，在很短孕育期內(nèi)會產(chǎn)生裂紋。但是決定延遲裂紋 產(chǎn)生與否，存在一個臨界含氫量與臨界應力值。若氫低于臨界含氫量，拉應力 低于強度極限，則孕育期將無限長，實際上不產(chǎn)生延遲裂紋。 現(xiàn)代的延遲 裂紋理論認為，焊縫金屬中的含氫量、接頭承受的應力水平以及接頭金屬的塑 性儲

19、備，三者對延遲裂紋產(chǎn)生的作用是相互聯(lián)系的。焊縫高含氫量在低應力下 就會誘發(fā)出裂紋，而低含氫量需要高應力下才達到誘發(fā)裂紋狀態(tài)。含氫量及應 力都低時，在長時間才能達到裂紋產(chǎn)生條件。材料的塑性儲備起到調(diào)節(jié)作用， 當材料的變形能力高，缺口敏感性低時，只有在更高應力更多含氫量下才能產(chǎn) 生延遲裂紋。 在焊接接頭中，由于焊縫一般含碳量低，缺口敏感性小，而 近縫區(qū)由于晶粒粗大，過飽和空位濃度高，應力集中程度高等不利條件，使近 縫區(qū)易于產(chǎn)生延遲裂紋。 熱影響區(qū)中的過熱區(qū)晶粒嚴重長大，使金屬的塑形、韌性急劇下降，是焊接接 頭中最薄弱的地帶 18. 簡述在熱裂紋的主要特征和產(chǎn)生冷裂紋的機理？ 答：主要特征：

20、1）再熱裂紋都是發(fā)生在焊接熱影響區(qū)的粗晶部位并呈晶間開裂； 2）進行消除應力處理之前焊接區(qū)存在較大的殘余應力并有不同程度的應力集 中，殘余應力與應力集中必須通知存在，否則不會產(chǎn)生再熱裂紋。應力集中 系數(shù)K越大，產(chǎn)生再熱裂紋所需的臨界應力b cr越??； 3） 產(chǎn)生再熱裂紋存在一個最敏感的溫度區(qū)間，這個區(qū)間與再熱溫度及再熱時 間有關(guān)，隨材料的不同而變化； 4） 一定沉淀強化元素的金屬材料才具有產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性。 產(chǎn)生機理： 焊后在熱處理時，殘余應力松弛過程中，粗晶區(qū)應力集中部位的晶界滑 動變形量超過了該部位的塑性變形能力，就會產(chǎn)生再熱裂紋。理論上產(chǎn)生再 熱裂紋的 條件可用下式表達：e>

21、ec, e—粗晶區(qū)局部晶界的實際塑性變形 量；ec— 晶區(qū)局部晶界的塑性變形能力，即再熱裂紋的臨界塑性變形量。 19. 試述產(chǎn)生層狀撕裂的原因,如何判斷鋼材產(chǎn)生層狀撕裂的敏感度？ 答：產(chǎn)生層狀撕裂的原因：造成層狀撕裂的根本原因在于鋼材中存在較多的夾 雜物，而在軋制過程中，扎成平行于扎向的帶狀夾雜物，這就造成了鋼材 力學性能的各向異性。 層狀撕裂的判據(jù)： 1） Z向拉伸斷面收縮率屮z為判據(jù)； 2） 插銷Z向應力為判據(jù)，層狀撕裂敏感性評定公式：PL=Pcm+[H]/60 +6S PL—層狀撕裂敏感指數(shù)（％） Pcm—化學成分裂紋敏感系數(shù)（％） [H] ——擴散氫含量（ GB3965

22、-83）（mL/ 100g ） S——鋼中的含硫量（％） 20. 試述產(chǎn)生應力腐蝕裂紋的機理，并說明APC和HEC的形成過程？ 產(chǎn)生應力裂紋的機理尚沒有滿意的解決目前比較公認的看法有（ 1）電化學應力 腐蝕開裂機理（2）機械破裂腐蝕開裂機理。在電化學應力腐蝕開裂機理中有陽 極溶解腐蝕開裂（APC）和陰極氫脆開裂（HEC）。APC:在應力作用下，陽極發(fā)生 M+的溶解，即金屬以離子狀態(tài)溶入介質(zhì)：M M++e這便是發(fā)生APC型的SCC過程。 HEC:在APC過程中電子e在金屬內(nèi)部直接從陽極流向陰極，如果金屬表面與含 有H+的介質(zhì)接觸時，那么電子e與H+便結(jié)合成氫原子H，即H++e=S H種氫原子 將向金屬擴散造成脆化，即所謂的HEC型的SCC。