焊接冶金学—材料焊接性课后答案（通用2篇）
焊接冶金学—材料焊接性课后答案 篇1
第三章：合金结构焊接热影响区（HAZ）最高硬度
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氏体、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方法。
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，使快冷下的铁素体析出，剩下富碳奥氏体来不及转变为珠光体，而转变为含碳量高的贝氏体与马氏体具有淬硬倾向，Q345刚含碳量低含锰高，具有良好的抗热裂性能，在Q345刚中加入V、Nb达到沉淀强化作用可以消除焊接接头中的应力裂纹。被加热到1200℃以上的热影响区过热区可能产生粗晶脆化，韧性明显降低，Q345钢经过600℃×1h退火处理，韧性大幅提高，热应变脆化倾向明显减小。；焊接材料：对焊条电弧焊焊条的选择：E5系列。埋弧焊：焊剂SJ501，焊丝H08A/H08MnA.电渣焊：焊剂HJ431、HJ360焊丝H08MnMoA。CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100～150℃。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600～650℃回火。电渣焊900～930℃正火，600～650℃回火
3.Q345与Q390焊接性有何差异？Q345焊接工艺是否适用于Q390焊接，为什么？ 答：Q345与Q390都属于热轧钢，化学成分基本相同，只是Q390的Mn含量高于Q345，从而使Q390的碳当量大于Q345，所以Q390的淬硬性和冷裂纹倾向大于Q345，其余的焊接性基本相同。Q345的焊接工艺不一定适用于Q390的焊接，因为Q390的碳当量较大，一级Q345的热输入叫宽，有可能使Q390的热输入过大会引起接头区过热的加剧或热输入过小使冷裂纹倾向增大，过热区的脆化也变的严重。
4.低合金高强钢焊接时，选择焊接材料的原则是什么？焊后热处理对焊接材料有什么影响？ 答：选择原则：考虑焊缝及热影响区组织状态对焊接接头强韧性的影响。由于一般不进行焊后热处理，要求焊缝金属在焊态下应接近母材的力学性能。中碳调质钢，根据焊缝受力条件，性能要求及焊后热处理情况进行选择焊接材料，对于焊后需要进行处理的构件，焊缝金属的化学成分应与基体金属相近。
5.分析低碳调质钢焊接时可能出现的问题？简述低碳调质钢的焊接工艺要点，典型的低碳调质钢如(14MnMoNiB、HQ70、HQ80)的焊接热输入应控制在什么范围？在什么情况下采用预热措施，为什么有最低预热温度要求，如何确定最高预热温度。（P81）答：焊接时易发生脆化，焊接时由于热循环作用使热影响区强度和韧性下降。焊接工艺特点：① 要求马氏体转变时的冷却速度不能太快，使马氏体有一“自回火”作用，以防止冷裂纹的产生；② 要求在800~500℃之间的冷却速度大于产生脆性混合组织的临界速度。此外，焊后一般不需热处理，采用多道多层工艺，采用窄焊道而不用横向摆动的运条技术;典型的低碳调质钢在Wc＞0.18％时不应提高冷速，Wc＜0.18％时可提高冷速（减小热输入）焊接热输入应控制在小于481KJ/cm；当焊接热输入提高到最大允许值裂纹还不能避免时，就必须采用预热措施，当预热温度过高时不仅对防止冷裂纹没有必要，反而会使800～500℃的冷却速度低于出现脆性混合组织的临界冷却速度，使热影响区韧性下降，所以需要避免不必要的提高预热温度，包括层间温度，因此有最低预热温度。通过实验后确定钢材的焊接热输入的最大允许值，然后根据最大热输入时冷裂纹倾向再来考虑，是否需要采取预热和预热温度大小，包括最高预热温度。
6.低碳调质钢和中碳调质钢都属于调质钢，他们的焊接热影响区脆化机制是否相同？为什么低碳钢在调质状态下焊接可以保证焊接质量，而中碳调质钢一般要求焊后热处理？ 答：低碳调质钢：在循环作用下，t8/5继续增加时，低碳钢调质钢发生脆化，原因是奥氏体粗化和上贝氏体与M-A组元的形成。中碳调质钢：由于含碳高合金元素也多，有相当大淬硬倾向，马氏体转变温度低，无自回火过程，因而在焊接热影响区易产生大量M组织大致脆化。低碳调质钢一般才用中、低热量对母材的作用而中碳钢打热量输入焊接在焊后进行及时的热处理能获得最佳性能焊接接头。
7.比较Q345、T-1钢、2.25Cr-Mo和30MnSiA的冷裂、热裂和消除应裂纹的倾向.答：
1、冷裂纹的倾向：Q345为热扎钢其碳含量与碳当量较底，淬硬倾向不大，因此冷裂纹敏感倾向较底。T-1钢为低碳调质钢，加入了多种提高淬透性的合金元素，保证强度、韧性好的低碳自回火M和部分下B的混合组织减缓冷裂倾向，2.25Cr-1Mo为珠光体耐热钢，其中Cr、Mo能显著提高淬硬性，控制Cr、Mo的含量能减缓冷裂倾向，2.25-1Mo冷裂倾向相对敏感。30CrMnSiA为中碳调质钢，其母材含量相对高，淬硬性大，由于M中C含量高，有很大的过饱和度，点阵畸变更严重，因而冷裂倾向更大。
2、热裂倾向Q345含碳相对低，而Mn含量高，钢的Wmn/Ws能达到要求，具有较好的抗热裂性能，热裂倾向较小。T-1钢含C低但含Mn较高且S、P的控制严格因此热裂倾小。30CrMnSiA含碳量及合金元素含量高，焊缝凝固结晶时，固-液相温度区间大，结晶偏析严重，焊接时易产生洁净裂纹，热裂倾向较大。
3、消除应力裂纹倾向：钢中Cr、Mo元素及含量对SR产生影响大，Q345钢中不含Cr、Mo，因此SR倾向小。T-1钢令Cr、Mo但含量都小于1%，对于SR有一定的敏感性；SR倾向峡谷年队较大，2.25Cr-Mo其中Cr、Mo含量相对都较高，SR倾向较大。
8.同一牌号的中碳调质钢分别在调质状态和退火状态进行焊接时焊接工艺有什么差别？为什么中碳调质钢一般不在退火的状态下进行焊接？ 答：在调质状态下焊接，若为消除热影响区的淬硬区的淬硬组织和防止延迟裂纹产生，必须适当采用预热，层间温度控制，中间热处理，并焊后及时进行回火处理，若为减少热影响的软化，应采用热量集中，能量密度越大的方法越有利，而且焊接热输入越小越好。
在退火状态下焊接：常用焊接方法均可，选择材料时，焊缝金属的调质处理规范应与母材的一致，主要合金也要与母材一致，在焊后调质的情况下，可采用很高的预热温度和层间温度以保证调质前不出现裂纹。因为中碳调质钢淬透性、淬硬性大，在退火状态下焊接处理不当易产生延迟裂纹，一般要进行复杂的焊接工艺，采取预热、后热、回火及焊后热处理等辅助工艺才能保证接头使用性能。
9珠光体耐热钢的焊接性特点与低碳调质钢有什么不同?珠光体耐热钢选用焊接材料的原则与强度用钢有什么不同？why？ 答：珠光体耐热钢和低碳调质钢都存在冷裂纹，热影响区硬化脆化以及热处理或高温长期使用中的再热裂纹，但是低碳调质钢中对于高镍低锰类型的刚有一定的热裂纹倾向，而珠光体耐热钢当材料选择不当时才可能常产生热裂纹。珠光体耐热钢在选择材料上不仅有一定的强度还要考虑接头在高温下使用的原则，特别还要注意焊接材料的干燥性，因为珠光体耐热钢是在高温下使用有一定的强度要求。
10低温钢用于-40度和常温下使用时在焊接工艺和材料上选择是否有所差别？why？ 答：低温钢为了保证焊接接头的低温脆化及热裂纹产生要求材料含杂质元素少，选择合适的焊材控制焊缝成分和组织形成细小的针状铁素体和少量合金碳化物，可保证低温下有一定的AK要求。对其低温下的焊接工艺选择采用SMAW时用小的线能量焊接防止热影响区过热，产生WF 和粗大M,采用快速多道焊减少焊道过热。采用SAW时，可用振动电弧焊法防止生成柱状晶。
第四章 不锈钢及耐热钢的焊接
1.不锈钢焊接时，为什么要控制焊缝中的含碳量？如何控制焊缝中的含碳量？答：焊缝中的含碳量易形成脆硬的淬火组织，降低焊缝的韧性，提高冷裂纹敏感性。碳容易和晶界附近的Cr结合形成Cr的碳化物Cr23C6，并在晶界析出，造成“贫Cr”现象，从而造成晶间腐蚀。选择含碳量低的焊条和母材，在焊条中加入Ti，Zr，Nb，V等强碳化物形成元素来降低和控制含氟中的含碳量。
2.为什么18-8奥氏体不锈钢焊缝中要求含有一定数量的铁素体组织？通过什么途径控制焊缝中的铁素体含量？答：焊缝中的δ相可打乱单一γ相柱状晶的方向性，不致形成连续，另外δ相富碳Cr，又良好的供Cr条件，可减少γ晶粒形成贫Cr层，故常希望焊缝中有4%~12%的δ相。通过控制铁素体化元素的含量，或控制Creq/Nieq的值，来控制焊缝中的铁素体含量。
3.18-8型不锈钢焊接接头区域在那些部位可能产生晶间腐蚀，是由于什么原因造成？如何防止？答：18-8型焊接接头有三个部位能出现腐蚀现象：{1}焊缝区晶间腐蚀。产生原因根据贫铬理论，碳与晶界附近的Cr形成Cr23C6，并在在晶界析出，导致γ晶粒外层的含Cr量降低，形成贫Cr层，使得电极电位下降，当在腐蚀介质作用下，贫Cr层成为阴极，遭受电化学腐蚀；{2}热影响区敏化区晶间腐蚀。是由于敏化区在高温时易析出铬的碳化物，形成贫Cr层，造成晶间腐蚀；{3}融合区晶间腐蚀{刀状腐蚀}。只发生在焊Nb或Ti的18-8型钢的融合区，其实质也是与M23C6沉淀而形成贫Cr有关，高温过热和中温敏化连过程依次作用是其产生的的必要条件。防止方法：{1}控制焊缝金属化学成分，降低C%，加入稳定化元素Ti、Nb；{2} 控制焊缝的组织形态，形成双向组织{γ+15%δ}；{3}控制敏化温度范围的停留时间；{4}焊后热处理：固溶处理，稳定化处理，消除应力处理。
4.简述奥氏体不锈钢产生热裂纹的原因？在母材和焊缝合金成分一定的条件下，焊接时应采取何种措施防止热裂纹？答：产生原因：{1}奥氏体钢的热导率小，线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，接头在冷却过程中产生较大的拉应力；{2}奥氏体钢易于联生结晶形成方向性强的柱状晶的焊缝组织，有利于杂质偏析，而促使形成晶间液膜，显然易于促使产生凝固裂纹；{3}奥氏体钢及焊缝的合金组成较复杂，不仅S、P、Sn、Sb之类杂质可形成易溶液膜，一些合金元素因溶解度有限{如Si、Nb}，也易形成易溶共晶。防止方法：{1}严格控制有害杂质元素{S、P—可形成易溶液膜};{2}形成双向组织，以FA模式凝固，无热裂倾向；{3}适当调整合金成分：Ni<15%，适当提高铁素体化元素含量，使焊缝δ%提高，从而提高抗裂性；Ni>15%时，加入Mn、W、V、N和微量Zr、Ta、Re{<0.01%}达到细化焊缝、净化晶界作用，以提高抗裂性；{4}选择合适的焊接工艺。
5.奥氏体钢焊接时为什么常用“超合金化”焊接材料？答：为提高奥氏体钢的耐点蚀性能，采用较母材更高Cr、Mo含量的“超合金化”焊接材料。提高Ni含量，晶轴中Cr、Mo的负偏析显著减少，更有利于提高耐点蚀性能。
6.铁素体不锈钢焊接中容易出现什么问题？焊条电弧焊和气体保护焊时如何选择焊接材料？在焊接工艺上有什么特点？答：易出现问题：{1}焊接接头的晶间腐蚀；{2}焊接接头的脆化①高温脆性②σ相脆化③475℃脆化。SMAW要求耐蚀性：选用同质的铁素体焊条和焊丝；要求抗氧化和要求提高焊缝塑性：选用A焊条和焊丝。CO2气保焊选用专用焊丝H08Cr20Ni15VNAl。焊接工艺特点：{1}采用小的q/v，焊后快冷——控制晶粒长大；{2}采用预热措施，T℃<=300℃——接头保持一定ak；{3}焊后热处理，严格控制工艺——消除贫Cr区;{4}最大限度降低母材和焊缝杂质——防止475℃脆性产生；{5}根据使用性能要求不同，采用不同焊材和工艺方法。
7.何为“脆化现象”？铁素体不锈钢焊接时有哪些脆化现象，各发生在什么温度区域？如何避免？答：“脆化现象”就是材料硬度高，但塑性和韧性差。现象：{1}高温脆性：在900~1000℃急冷至室温，焊接接头HAZ的塑性和韧性下降。可重新加热到750~850℃，便可恢复其塑性。{2}σ相脆化：在570~820℃之间加热，可析出σ相。σ相析出与焊缝金属中的化学成分、组织、加热温度、保温时间以及预先冷变形有关。加入Mn使σ相所需Cr的含量降低，Ni能使形成σ相所需温度提高。{3}475℃脆化：在400~500℃长期加热后可出现475℃脆性适当降低含Cr量，有利于减轻脆化，若出现475℃脆化通过焊后热处理来消除。
8.马氏体不锈钢焊接中容易出现什么问题，在焊接材料的选用和工艺上有什么特点？制定焊接工艺时应采取哪些措施？答：易出现冷裂纹、粗晶脆化。焊接材料的选用：{1}对简单的Cr13型，要保证性能，要求S、P、Si，C含量较低，使淬硬性下降，更要保证焊接接头的耐蚀性。{2}对Cr12为基加多元元素型，希望 焊缝成分接近母材，形成均一的细小M组织。{3}对于超低C复相M钢，采用同质焊材，焊后经超微细复相化处理，可使焊缝的强韧化约等于母材水平。工艺特点:{1}预热温度高{局部或整体}T℃=150-260℃；{2}采用小的q/v：防止近缝区出现粗大α和κ析出；{3}选用低H焊条：焊缝成分与母材同质，高碳M可选用A焊条焊接.9.双相不锈钢的成分和性能特点，与一般A不锈钢相比双相不锈钢的焊接性有何不同？在焊接工艺上有什么特点？答：双相不锈钢是在固溶体中F和A相各占一半，一般较少相的含量至少也要达到30%的不锈钢。这类钢综合了A不锈钢和F不锈钢的优点，具有良好的韧性、强度及优良的耐氧化物应力腐蚀性能。与一般A不锈钢相比：{1}其凝固模式以F模式进行；{2}焊接接头具有优良的耐蚀性，耐氯化物SCC性能，耐晶间腐蚀性能，但抗H2S的SCC性能较差;{3}焊接接头的脆化是由于Cr的氮化物析出导致；{4}双相钢在一般情况下很少有冷裂纹，也不会产生热裂纹。焊接工艺特点：{1}焊接材料应根据“适用性原则”，不同类型的双相钢所用焊材不能任意互换，可采取“适量”超合金化焊接材料；{2}控制焊接工艺参数，避免产生过热现象，可适当缓冷，以获得理想的δ/γ相比例；{3}A不锈钢的焊接注意点同样适合双相钢的焊接。
10.从双相不锈钢组织转变的角度出发，分析焊缝中Ni含量为什么比母材高及焊接热循环对焊接接头组织，性能有何影响？答：双相不锈钢的合金以F模式凝固，凝固结束为单相δ组织，随着温度的下降，开始发生δ→γ转变不完全，形成两相组织。显然，同样成分的焊缝和母材，焊缝中γ相要比母材少得多，导致焊后组织不均匀，韧性、塑性下降。提高焊缝中Ni含量，可保证焊缝中γ/δ的比例适当，从而保证良好的焊接性。在焊接加热过程，整个HAZ受到不同峰值温度的作用，最高接近钢的固相线，但只有在加热温度超过原固溶处理温度区间，才会发生明显的组织变化，一般情况下，峰值低于固溶处理的加热区，无显著组织变化，γ/δ值变化不大，超过固溶处理温度的高温区，会发生晶粒长大和γ相数量明显减少，紧邻溶合线的加热区，γ相全部溶于δ相中，成为粗大的等轴δ组织，冷却后转变为奥氏体相，无扎制方向而呈羽毛状，有时具有魏氏组织特征。第五章：有色金属
1.为什么Al-Mg及al-li合金焊接时易形成气孔？al及其合金焊接时产生气孔的原因是什么？如何防止气孔？为什么纯铝焊接易出现分散小气孔？而al-mg焊接时易出现焊接大气孔？ 答：1）氢是铝合金及铝焊接时产生气孔的主要原因。2）氢的来源非常广泛，弧柱气氛中的水分，焊接材料以及母材所吸附的水分，焊丝及母材表面氧化膜的吸附水，保护气体的氢和水分等都是氢的来源。3）氢在铝及其合金中的溶解度在凝点时可从0.69ml/100g突降至0.036mol/100g相差约20倍，这是促使焊缝产生气孔的重要原因之一。4)铝的导热性很强，熔合区的冷速很大，不利于气泡的浮出，更易促使形成气孔
防止措施： 1）减少氢的来源，焊前处理十分重要，焊丝及母材表面的氧化膜应彻底清除。2）控制焊接参数，采用小热输入减少熔池存在时间，控制氢溶入和析出时间3）改变弧柱气氛中的性质
原因：1）纯铝对气氛中水分最为敏感，而al-mg合金不太敏感，因此纯铝产生气孔的倾向要大 2）氧化膜不致密，吸水强的铝合金al-mg比氧化膜致密的纯铝具有更大的气孔倾向，因此纯铝的气孔分数小，而al-mg合金出现集中大气孔 3）Al-mg合金比纯铝更易形成疏松而吸水强的厚氧化膜，而氧化膜中水分因受热而分解出氢，并在氧化膜上冒出气泡，由于气泡是附着在残留氧化膜上，不易脱离浮出，且因气泡是在熔化早期形成有条件长大，所以常造成集中大的气孔。因此al-mg合金更易形成集中的大气孔。2.硬铝及超硬铝焊接时易产生什么样的裂缝？为什么？如何防止裂纹？ 答：裂纹倾向大，铝及硬铝产生焊接热裂纹
原因：1）易熔共晶的存在，是铝合金焊缝产生裂纹的重要原因 2）线膨胀系数大，在拘束条件下焊接时易产生较大的焊接应力也是产生裂纹的原因之一 防止措施：1）加合金元素cu,mn,si,mg,zn使主要合金元素含量Me%>Xm，产生自愈合作用 2）生产中采用含5%的Si，Al合金焊丝解决抗裂问题，具有很好的愈合作用 3）加入Ti,zr,v,b微量元素作为变质剂，细化晶粒，改善塑性韧性，并提高抗裂性 4）热能集中焊接方法可防止形成方向性强的粗大柱状晶，改善抗裂性 5）采用小电流焊接，降低焊接速度均可改善抗裂性问题
3.分析高强度铝合金焊接接头性能低于母材的原因及防止措施，焊后热处理对焊接接头性能有什么影响？什么情况下对焊接接头进行焊后热处理？ 答：原因：1）晶粒粗化，降低塑性，晶界液化产生显微裂纹
2）非时效强化铝合金haz软化，主要发生在焊前经冷作硬化的合金上，经冷作硬化的铝合金，haz峰值温度超过再结晶温度（200-300）区域就产生明显软化
3）时效强化铝合金haz软化，由于第二相脱溶析出聚集长大发生过时效软化 防止措施：1）采用小的焊接热输入 2）对al-zn-mg合金，焊后经自然时效可逐步恢复或接近母材的水平热处理对接头性能的影响：1）焊后不热处理接头强度均低于母材，特别是在时效状态下焊接的硬铝，即使焊后人工热处理，接头强度系数也未超过60% 2）al-zn-mg合金强度与焊后自然时效长短有关系，随自然时效的增长，强度可接近母材要求焊缝有足够的强度，则焊后要热处理焊后要洗掉焊剂残渣，以防焊件腐蚀
4.铜及铜合金的物理化学性能有何特点，焊接性如何？不同的焊接方法对铜及铜合金焊接接头有什么影响？ 答：1）铜及铜合金的物理化学性能：优良的导电导热性能；冷热加工性能好，无磁性；具有高的强度，抗氧化性及抗淡水，盐水，氨碱溶液和有机化学物质腐蚀的性能
2）焊接性： 铜及合金在焊接中难熔合，易变形，而且产生很大的焊接应力；
铜及合金与杂质形成多种低熔点共晶，焊接时出现热裂纹
铜及合金焊接中易产生扩散气孔（H）反应气孔（冶金反应）及氮气孔（空气中的氮）焊接接头的性能变化：纯铜焊接时，焊缝与焊接接头的抗拉强度可与母材接近，但塑性比母材有些降低
3）焊接方法对铜及合金的接头性能影响：
焊条电弧焊，使焊接接头焊缝中氢氧百分比增加，zn蒸发严重容易形成气孔
埋弧焊时，对中厚板焊接可获得优质焊接接头
氩弧焊工艺，TIG焊由于电弧能量集中易使焊接接头产生难熔合及变形 MIG焊可获得好的焊接接头
等离子弧焊可使接头不易变形，焊接接头质量达到母材
5.分析采用埋弧焊和氩弧焊焊接中等厚度纯铜板的工艺特点，各有什么优缺点？
答：1）埋弧焊 板厚δ<20mm工件在不预热及开坡口条件下获得优质接头，使焊接工艺大为简化，特别适合中厚板长焊缝的焊接
2）氩弧焊 TIG具有电弧能量集中，保护效果好，热影响区窄，操作灵活的优点，特别适合中板及薄小件的焊接和补焊
MIG下熔化效率高，熔深大，焊速快
焊接冶金学—材料焊接性课后答案 篇2
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。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，经过一段时间后，焊件传热达到饱和状态，温度场会达到暂时稳定状态，并可随着热源以同样速度移动。
8）焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程。
第一章
1）平均熔化速度：单位时间内熔化焊芯质量或长度。
平均熔敷速度：单位时间内熔敷在焊件上的金属质量称为平均熔敷速度。
损失系数：在焊接过程中，由于飞溅、氧化、蒸发损失的一部分焊条金属(或焊丝)质量与熔化的焊芯质量之比称焊条损失系数。
熔合比：焊缝金属中，局部熔化的母材所占的比例。熔滴的比表面积:表面积与质量之比
2）熔滴过渡的形式：短路过渡、颗粒状过渡和附壁过渡。3）熔池：焊接热源作用在焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分就是熔池。
4）焊接过程中对金属的保护的必要性：
（1）防止熔化金属与空气发生激烈的相互作用，降低焊缝金属中氧和氮的含量。（2）防止有益合金元素的烧损和蒸发而减少，使焊缝得到合适的化学成分。（3）防止电弧不稳定，避免焊缝中产生气孔。
5）手工电弧焊时的反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。6）药皮反应区主要物化反应有： 1 水分蒸发： 2 有机物燃烧和分解： 3 铁合金氧化： 7）熔滴反应区的特点： 熔滴温度高，熔滴金属过热度大； 2 熔滴与气体和熔渣的接触面积大； 3 各相之间的反应时间短； 4 熔滴与熔渣发生强烈的混合。8）焊接区气体来源：
1焊接材料：焊接区内的气体主要来源于焊接材料。焊条药皮、焊剂及焊丝药芯中都含有造气剂。
2热源周围的气体介质：热源周围的空气是难以避免的气体来源，而焊接材料中的造气剂所产生的气体，不能完全排除焊接区内的空气。
3焊丝和母材表面上的杂质：焊丝表面和母材表面的杂质，如铁锈、油污、氧化铁皮以及吸附水等，在焊接过程中受热而析出气体进入气相中。
气体的产生：
有机物的分解和燃烧 2 碳酸盐和高价氧化物的分解 3 材料的蒸发 9）氮对金属的作用：
焊接时电弧气氛中氮的主要来源是周围的空气。焊接时空气中的氮总是或多或少地会侵入焊接区，与熔化金属发生作用。氮对焊接质量的影响：
促使焊缝产生气孔：液态金属在高温时可以溶解大量的氮，凝固结晶时氮的溶解度突然下降，过饱和氮以气泡形式从熔池中逸出，若焊缝金属的结晶速度大于氮的逸出速度时，就形成气孔。
氮是提高低碳、低合金钢焊缝强度，降低塑性和韧性的元素。如果熔池中含有比较多的氮，一部分氮将以过饱和的形式存在于固溶体中；另一部分氮则以针状氮化物Fe4N的形式析出，分布于晶界或晶内，因而使焊缝金属的强度、硬度升高，而塑性、韧性，特别是低温韧度急剧下降。
氮是促使焊缝金属时效脆化的元素：焊缝金属中过饱和的氮处于不稳定状态，随着时间的延长，过饱和的氮逐渐析出，形成稳定的碳氮化物Fe4N，因而使焊缝金属的强度增加、塑性、韧性降低。
氮可以作为合金元素加入钢中。在焊缝金属中加入能形成稳定氮化物元素，如RE、A1、Ti、Zr等，可以抑制或消除时效现象。
控制焊缝含氮量的措施 1 加强焊接区的保护
（1）焊条药皮的保护作用，取决于药皮的成分和数量。
（2）药芯焊丝的保护效果，取决于保护成分含量和形状系数。2 焊接工艺参数的影响
（1）U↑（电弧长度↑），氮可以与熔滴作用时间τ↑，SN ↑，应尽量采用短弧焊。
（2）I↑，熔滴过渡频率f↑,熔滴阶段作用时间τ↓, SN↓。直流正极性焊接时焊缝含氮量比反极性(焊条接正极，工件接负极)时高。
（3）焊接速度对焊缝的含氮量影响不大。
（4）增加焊丝直径，熔滴变粗，焊缝含氮量下降。
（5）多层焊时焊缝含氮量比单层焊时高，这与氮的逐层积累有关 3 利用合金元素控制焊缝合氮量：
(1)增加焊丝或药皮中的含碳量可降低焊缝的含氮量，其原因是： a)碳能够降低氮在铁中的溶解度。b)碳氧化生成CO、CO2加强保护作用，降低了氮分压。c)碳的氧化引起熔池沸腾，有利于氮的逸出。
(2)Ti、A1、Zr和稀土元素对氮有较大的亲合力，能形成稳定的氮化物。并且这些氮化物不溶于铁水，而进入熔渣中。这些元素对氧的亲力也很大，因此，可减少气相中NO的含量，这在一定程度上减少了焊缝的含氮量。10）焊缝金属中的氢
扩散氢：氢原子及离子半径很小，可以在焊缝金属晶格中自由扩散，故被称为扩散氢。
残余氢：氢扩散到金属的晶格缺陷、显微裂纹或非金属夹杂物边缘的微小空隙中时，结合成氢分子，由于分子的半径大而不能自由扩散，被称为残余氢。
氢对焊接质量的影响
形成气孔熔池凝固结晶时，氢的溶解度突然下降，使氢处于过饱状态，就促使发生如下反应：2H→H2，反应生成的分子氢在液态金属中形成气泡。当气泡向外逸出的速度小于熔池的凝固速度时，就在焊缝中形成气孔。2 产生冷裂纹焊接接头冷却到较低温度（对于钢来说在Ms温度以下）时才产生的焊接裂纹称为冷裂纹。
造成氢脆氢在室温附近使钢塑性严重下降现象称为氢脆。氢脆是由于原了氢扩散聚集于钢显微空隙中，结合为分子氢，造成空隙内产生很高压力，阻碍金属塑性变形，导致金属变脆。
出现白点白点是出现在焊缝金属拉伸或弯曲试件的断面上的一种白色园形斑点，中心含有微细气孔或夹杂物，周围则为银白色的脆化部分，其形状类似鱼眼珠中的白点。它主要是在外力作用下，氢在微小气孔或夹杂物处的集结造成脆化。控制氢的措施
限制焊接材料中的含氢量
清除工件及焊丝表面上的油污、杂质工件坡口附近以及焊丝表面上的铁锈、油污、水分等是使焊缝增氢原因之一。
冶金处理焊条药皮和焊剂中加入氟化物控制焊接材料的氧化还原势，在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土或稀散元素加入微量的Y、Te、Se可以大幅度降低扩散氢含量。4 控制焊接工艺参数 5 焊后脱氢处理 11）氧对焊接质量的影响 焊缝的强度、塑性、韧性明显下降；尤其是焊缝金属的低温冲击韧度急剧下降，引起焊缝金属的时效硬化、热脆及冷脆等、以及物理及化学性能的变化。2 形成气孔：在熔池阶段，溶解的氧与碳发生冶金反应，反应产物是不溶于金属的CO。如果在熔池进行凝固时CO气泡来不及逸出，就会形成CO气孔。3 烧损的有益合金元素，从而使焊缝金属的性能变坏。形成飞溅在熔滴中所进行的氧与碳的冶金反应，生成CO受热膨胀，造成熔滴爆炸，形成飞溅，破坏了焊接过程的稳定性。控制氧的措施是预防和脱氧。
(1)采用纯度高的焊接材料尽量采用不含或少含氧量的焊接材料。例如，采用低氧或无氧焊条、焊剂；采用高纯度的惰性气体作为保护气体；真空条件下焊接，可以降低焊缝金属含氧量。
(2)控制焊接工艺参数增加电弧电压使空气容易侵入电弧，并且增加了氧与熔滴接触的时间，致使焊缝含氧量增加。为了减少焊缝合氧量应尽量采用短弧焊。(3)采用冶金方法进行脱氧通过向焊丝或焊条药皮中加入某种合金元素，使这些合金元素在焊接过程中被氧化，从而保护被焊金属及其合金元素不被氧化。12）熔渣在焊接过程中的作用（1）机械保护作用（2）冶金处理作用（3）改善焊接工艺性能
13）焊缝金属的脱氧用于脱氧的元素或铁合金称为脱氧剂。
脱氧就是焊丝、焊剂或焊条药皮中加入某种元素，使它在焊接过程中夺取氧而自身被氧化，使被焊金属不被氧化，或减少氧化。目的：尽量减少焊缝中的含氧量。
选择脱氧剂原则： 1)在焊接温度下脱氧剂对氧的亲和力应大于母材对氧的亲和力。焊接铁基合
金时，A1、Ti,Si、Mn等可作为脱氧剂。
2)脱氧产物不溶于液态金属，其密度也应小于液态金属的密度，从而使脱氧产物尽快上浮到液体中上，以减少夹杂物的数量，提高脱氧效果。3)综合考虑脱氧剂对焊缝成分、力学性能及焊接工艺性能的影响。4)在满足技术要求的前提下，应注意经济性。
沉淀脱氧是在熔滴和熔池内进行的。增加金属中的含锰量，减少渣中MnO，可提高脱氧效果。
14）焊缝金属中硫的危害控制
硫以MnS、FeS两种形式存在于钢中。MnS不溶于液态铁中，浮到熔渣中。少量的MnS夹杂物以弥散质点形式分布于焊缝。FeS的形式存在：凝固时FeS容易发生偏析，以低熔点共晶Fe+FeS（985℃）或FeS+FeO（940℃）的形式呈片状或链状分布了晶界，增加了结晶裂纹的倾向，降低焊缝的韧性和耐腐蚀性。焊接合金钢、尤其是高镍合金钢时，S形成的NiS又与Ni形成熔点为644℃的低熔共晶NiS+Ni，使焊缝产生结晶裂纹的倾向更大。增加含碳量会促使硫发生偏析而加则它的危害性。
控制硫的措施
（1）限制原材料的含硫
（2）用冶金方法脱硫 15）焊缝中磷的危害
磷在钢中主要以Fe2P、Fe3P的形式存在。在液态铁中可溶解较多的磷，固态铁中磷的溶解度很低。磷与铁、镍可以形成低熔点共晶.焊缝凝固时，磷易造成偏析。磷化铁常分布于晶界，减弱晶间结合力，增加焊缝金属冷脆性；磷还能促使形成结晶裂纹。
控制磷的措施：
(1）限制原材料的含磷量
（2）用冶金方法脱磷
16）合金过渡：就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中去的过程。合金过渡的目的：
1补偿焊接过程中由于氧化、蒸发造成合金元素损失。
消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能。A向焊缝中过渡锰，可消除因硫引起的热裂纹；B向焊缝中加入Al、Ti、Mo、V、Nb、B、RE等合金元素以细化晶粒，提高焊缝的韧性。
获得具有特殊性能的堆焊金属。常用堆焊方法过渡Cr、Mo、W、Mn等合金元素，使零件表面获得具有特殊性能的堆焊层，如耐磨性、耐热性、耐蚀性、红硬性等。
合金过渡系数：焊接材料的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比.影响过渡系数的因素： 合金元素的物理化学性质 2 合金元素的含量 3 合金剂的粒度 4 药皮或焊剂的成分 5 药皮质量系数
第二章
1）焊条由药皮和焊芯两部分组成。2）焊条药皮的作用：
1保护作用2冶金作用3使焊条具有良好的工艺性能 3）药皮原材料的作用
1)稳弧 2)造渣 3)造气 4)脱氧5)合金化6)粘结7)成形 4）影响焊缝成形的因素：
(1)熔渣凝固温度(2)熔渣的粘度(3)熔渣的表面张力 5）影响脱渣性因素：
(1)熔渣与焊缝金属的线膨胀系数相差越大，冷却时熔渣越容易与焊缝金属脱离。(2)熔渣的氧化性(3)熔渣的松脆性
6）与实芯焊丝相比，药芯焊丝优点具有工艺性好、飞溅小、焊缝成形美观、可采用大电流进行全位置焊接和熔敷效率高等优点。
第三章
1）熔池凝固的条件和特点 1 熔池的体积小，冷却速度大。2 熔池金属处于过热状态。3 熔池在运动状态下凝固 4联生结晶
2）焊缝中偏析有三种：1 显微偏析2 区域偏析3 层状偏析 3）影响WM－CCT图的因素： 合金元素如果焊缝中合金元素增多或含氧量降低时，使WM-CCT图向右移动。C、N、Mn、Ni、Cu等阻碍A相变，CCT图向右移动。强碳化物形成元素(Mo、Cr、Nb、V、Ti、A1)抑制块状及先共析F，使块状F和PF转变曲线下移
A化温度与停留时间的影响A所处的温度越高，时间越长，过冷A 稳定性就越大。原因：
(1)A晶粒长大，减少F析出的成核场所；
(2)使易于成为F析出核心的碳化物分解、溶于A中，阻碍F析出。(3)增大A的均匀化程度，故CCT图曲线有移。冷却速度的影响冷却速度对于M形成温度Ms点有一定影响。一般生产中的冷却速度下，缓慢冷却时Ms点升高。应力应变的影响过冷A转变过程中，如有应力、应变作用时，不仅会影响扩散型P转变，也会影响无扩散型M的转变。4）焊缝希望获得的固态相变组织：
针状铁素体（AF）细珠光体（S）下贝氏体（BL）板条马氏体（MD）5）改善焊缝固态相变组织的途径：
(一)焊后热处理(二)多层焊接(三)锤击焊道表面(四)跟踪回火处理 6）气孔和夹杂的危害：削弱有效工件断面，降低焊缝强度和韧性；产生应力集中;夹杂引起裂纹。
7）氢气孔出现在焊缝的表面上，断面形状如同螺钉状，在焊缝的表面上看呈喇叭口形，而气孔四周有光滑的内壁。有时也会出现在焊缝的内部。氮气孔形成机理与氢气孔相似，也多在焊缝表面，多数情况下成堆出现，与蜂窝相似。由于保护不好，有较多空气侵入熔池所致
CO气孔焊接碳钢时，冶金反应产生了大量的CO，在结晶过程中来不及逸出而残留在焊缝内部形成气孔。气孔沿结晶方向分布，像条虫状卧在焊缝内部。8）影响生成气孔的因素及防治措施： 1 冶金因素的影响(1)熔渣氧化性的影响(2)焊条药皮和焊剂的影响(3)铁锈及水分对产生气孔的影响 2 工艺因素的影响
(1)焊接工艺参数的影响I、U、V(2)电流种类和极性的影响(3)工艺操作方面的影响
9）焊缝中的夹杂的危害：焊缝或母材中有夹杂物存在时，不仅降低焊缝金属的韧性，增加低温脆性，同时也增加了热裂纹和层状撕裂的倾向。
焊缝中央杂物的种类：氮化物、氧化物、硫化物。
10）防止焊缝中产生夹杂物的最重要方面就是正确选择焊条、焊剂，使之更好地脱氧、脱硫等。其次是注意工艺操作：
(1)选用合适的焊接工艺参数，以利于熔渣的浮出；(2)多层焊时，应注意清除前层焊缝的熔渣；(3)焊条要适当的摆动，以便熔渣浮出；(4)操作时注意保护熔池，防止空气侵入。
11）改善焊缝金属性能的途径：固溶强化、变质处理(微合金化)、调整焊接工艺。
第四章
1）HAZ：热源作用下焊缝两侧发生组织和性能变化的区域。2）焊接与热处理条件比较
(1)加热的温度高(2)加热的速度快(3)高温停留时间短(4)自然条件下连续冷却(5)局部加热 3)焊接CCT的应用
（1）预测热影响区的组织和性能，评定HAZ冷裂倾向。
（2）可以作为调节焊接工艺参数和改进工艺(预热、后热及焊后热处理等)的依据。
影响CCT图的因素
(1)母材化学成分的影响除钴外，固溶于奥氏体合金元素都使C曲线向右移，即增加淬便倾向，降低Ms点，其中以碳影响最大。
(2)冷却速度的影响冷却速度不同，可得到不同的转变产物。冷却速度的增大，A1、A3、Acm均移向更低的温度。共析成分也由0.83％C转为0.4-0.8％C，在快速冷却条件下，0.4％C的钢就可以得到全部为珠光体的组织（伪共析组织）。冷却速度增大时，Ms有所上升，并且会改变M形态。因为增大冷却速度使M增大滑移的抗力，不均匀切变就会以孪晶方式进行，M就由条状变为片状。
(3)峰值温度的影响：Tm越高，过冷A的稳定性加大，也会使A晶粒粗化，CCT图向下和向右移动。
(4)晶粒粗化的影响近缝区强烈过热而使晶粒发生严重长大，影响接头性能，增大裂纹倾向。
(5)应力应变的影响焊接时不可避免地会产生热应力、组织应力，以及拘束应力。4)HAZ脆化：粗晶脆化、析出脆化、组织脆化、热应变时效脆化、氢脆化及石墨脆化等。
第五章 1）焊接裂纹的危害性
脆性断裂减小有效承载面积，形成应力集中。2 隐蔽性潜在危险 产生机理的复杂性难以预防 4 主要断裂事故
2）热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹。1 结晶裂纹 2 高温液化裂纹3 多边化裂纹。
3）应力腐蚀裂纹在腐蚀介质和拉伸应力的共同作用下产生一种延迟破坏的现象。4）结晶裂纹产生原因
（1）溶池凝固过程中，先结晶的金属较纯，后结晶的金属含溶质和杂质较多，溶质和杂质富集在晶界（K0=CS/CL<1）。
（2）由于成分的偏析，富集的溶质和杂质与基体金属形成较低熔点共晶。（3）凝固后期，低熔点共晶被排挤在柱状晶体交遇的中心，呈“液态薄膜”状覆盖在晶粒的表面，割断晶粒之间的联系。
（4）由于凝固收缩，焊缝受到拉伸应力作用，焊缝中的液态薄膜成为薄弱地带。在拉伸应力的作用下就有可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。5）产生结晶裂纹的条件是：焊缝在脆性温度区内所承受的拉伸应变大于焊缝金属所具有塑性，或者说焊缝金属在脆性温度区内的塑性储备量(Δes)小于零时就会产生结晶裂纹。6）防治结晶裂纹的措施：(一)冶金因素方面 控制焊缝中硫、磷、碳等有害杂质的含量
改善焊缝凝固结晶、细化晶粒是提高抗裂性的重要途径(二)工艺因素方面 1 焊接工艺及工艺参数 2 接头形式
7)焊接冷裂纹的影响因素
答: 1)、钢种化学成分的影响2）、拘束应力的影响3)、氢的有害影响4)工艺影响①线能量②预热温度③焊后后热④多层焊
8)防止冷裂纹的途径有那些? 答：
（一）冶金方面
1）采用优质的低氢高韧焊接材料严格控制氢的来源如焊前烘干焊条、焊剂，仔细清除焊件上焊接区的油污、水锈等.通过焊接材料向焊缝添加合金元素，细化焊缝晶粒，提高焊缝金属的塑性，有利于防止冷裂采用奥氏体焊条，奥氏体组织塑性好，可以减少焊接接头的残余应力，同时，奥氏体组织的焊缝能溶解较多的氢
（二）工艺措施方面:焊前预热，后热或焊后缓冷；合适的焊接线能量；焊后
热处理。
9)为什么预热有防止冷裂纹的作用？它对防止热裂纹是否也有这样的作用? 答：预热可以降低冷却速度，从而降低淬硬倾向，另外预热也可以促使H的逸出以及降低应力，这样可以综合影响冷裂纹的产生，因此就可以根据冷裂纹敏感指数来确定不产生冷裂纹的预热温度。然而，对于热裂纹，预热可以降低热输入，从而降低脆性温度区间，从而降低热裂纹倾向。预热对两种裂纹影响的机理是不同的。
10)后热对防止冷裂纹有何作用？它是否能全部代替预热？