焊接冶金 （B）
一、术语解释
解释下列名词术语：
1．焊接温度场
2．短路过渡
3．酸性焊条
4．扩散氢
5．熔渣碱度
6．焊接热循环
7．区域偏析
8．拘束度
二、简答题
1．氮对焊接质量的影响及控制氮的主要措施。
2．16Mn钢焊接热影响区各部分的组织和性能。
3．析出脆化产生的部位及形成原因。
4．焊缝金属脱氧反应的类型和特点。
参考答案：
1．氮对焊接质量的影响及控制氮的主要措施。
影响：产生气孔，使焊缝强度和硬度提高、塑性和韧性降低，促使焊缝金属时效脆化。
措施：加强焊接区的保护，防止空气与金属作用；控制焊接工艺参数，如降低电弧电压、增大焊接电流、尽量采用直流反接；冶金处理，如适当增加焊丝或药皮中的含碳量、在焊丝、药皮或药芯中添加Ti、Al、Zr、Re等对氮亲和力较大的元素。
2．16Mn钢焊接热影响区各部分的组织和性能。
（1）熔合区：半熔化区，其范围虽然很窄，但化学成分和组织性能上存在较大不均匀性，常是产生裂纹、脆性破坏的发源地。
（2）过热区：晶粒粗大，存在少量粒状贝氏体，韧性很低，常产生裂纹和脆化，是焊接接头的薄弱环节。
（3）相变重结晶区（正火区）：发生重结晶，晶粒细小，塑性韧性较好。
（4）不完全重结晶区：部分组织发生重结晶，晶粒大小不一、组织不均匀，力学性能亦不均匀。
3．析出脆化产生的部位及形成原因。
部位：焊接热影响区熔合部位（包括过热区）
原因：某些金属的焊接区组织处于非平衡态，在化学和物理上均存在明显的不均匀性。在时效或回火过程中，从非稳态固溶体中沿晶界析出碳化物、氮化物、金属间化合物及其他亚稳定中间相；新相析出后会阻碍位错运动，并且常存在偏析和聚集，从而使金属的强度、硬度和脆性提高。
4．焊缝金属脱氧反应的类型和特点。
先期脱氧 在药皮加热阶段固态药皮中进行，脱氧过程和脱氧产物与熔滴不发生直接关系，脱氧不完全，对氧亲和力很大的元素大部分被烧损。
沉淀脱氧 在熔滴和熔池内进行，溶解在液态金属中的脱氧剂和FeO直接反应把铁还原。减少焊缝氧含量的重要环节，常用的有锰脱氧、硅脱氧和硅锰联合脱氧，硅脱氧一般不单独采用。
扩散脱氧 在液态金属与熔渣的界面上进行，发生于熔池后部的低温区，其优点是不会因脱氧而造成夹杂，但在焊接条件下扩散脱氧不充分。三、论述题
1．试对比分析碱性焊条和酸性焊条的冶金性能及焊缝的力学性能。
2．试分析微量元素（Mo、Nb、Ti、B、稀土等）对焊缝组织和性能的影响，并阐述其作用机制。
参考答案：
1．试对比分析碱性焊条和酸性焊条的冶金性能及焊缝的力学性能。
碱性焊条冶金性能比酸性焊条好，焊缝含氢量极低，力学性能优良，抗裂性能良好。酸性焊条焊缝氧含量较高，力学性能指标降低，但抗气孔能力较强。
脱氧：酸性焊条（如钛钙型焊条）常采用Mn脱氧而不宜用Si、Ti脱氧；由于药皮中含有足够的脱氧剂锰铁，故其抗气孔能力较强。碱性焊条常采用Si、Mn和Ti联合脱氧，不宜单独用Mn脱氧。
脱氢：碱性焊条药皮中含有适量的萤石，由于萤石的脱氢作用，故熔敷金属的含氢量极低。
脱硫、脱磷：碱性焊条药皮中含有较多的大理石，故其脱硫、脱磷效果优于酸性焊条。
焊接烟尘：碱性焊条的焊接烟尘量比酸性焊条大，且烟尘中含有KF、NaF等致毒物质。
2．试分析微量元素（Mo、Nb、Ti、B、稀土等）对焊缝组织和性能的影响，并阐述其作用机制。
1）Mo 加入适量Mo（0.20%~0.35%），有利于形成均一的细晶铁素体，提高焊缝强度、改善韧性。
2）Nb和V 加入适量的Nb和V可提高焊缝的冲击韧性。Nb和V可推迟冷却过程中奥氏体向铁素体的转变，抑制焊缝中先共析铁素体的产生，激发形成细小的针状铁素体；Nb和V还可与焊缝中的氮形成氮化物，从而固定焊缝中的可溶性氮，使焊缝金属韧性的提高。
3）Ti和B 可大幅度提高低合金钢焊缝的韧性。Ti以微小颗粒氧化物（TiO）的形式弥散分布于焊缝中，可促进焊缝金属晶粒细化。Ti在焊缝中可保护B不被氧化。B可作为原子偏聚于晶界，使界面能降低，抑制了先共析铁素体的形核与长大，促使形成针状铁素体，改善焊缝组织的韧性。
4）稀土 与钢中的有害杂质发生作用，可减轻和消除这类微量杂质的有害影响；与钢中的合金元素发生作用，可改善组织和提高韧性。轻稀土有利于针状铁素体形成。转载
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