焊接冶金学及金属材料焊接-习题答案模块四.pdf

模块四模块四 4-1 答： (1）氧化物夹杂 其成分主要是 SiO2，其次是 MnO、TiO2、Al2O3等。 (2）氮化物夹杂 氮化物主要是 Fe4N。 (3）硫化物夹杂 硫化物主要有两种形态： FeS 和 MnS 4-2 答： 氮气孔较多集中在焊缝表面，但多数情况下是成堆出现，与蜂窝类似。氮的来源主要是由于焊接过程中焊缝保护不良， 有较多的空气侵入熔池所致。 在实际中常采取的防止措施如下： （1）加强焊接区的保护 （2）合理确定焊接工艺 （3）冶金处理 对于低碳钢和低合金钢焊接接头， 大多数情况下氢气孔出现在焊缝的表面上， 气孔的断面形状如同螺钉状，在焊缝的表面上形成喇叭口形，而气孔的四周有光滑的内壁。但这类气孔在特殊情况下也会出现在焊缝的内部， 如焊条药皮中含有较多的结晶水， 使焊缝中的含氢量过高，因而凝固时来不及上浮而残存在焊缝内部。防止氢气孔的措施主要有以下几种： (1)控制氢的来源 (2)冶金处理 (3) 控制焊接工艺参数 焊接碳钢时，由于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，有些象条虫状卧在焊缝内部。防止 CO 气孔常采用的措施主要有以下几种： (1)限制焊丝中的含碳量 (2)采取冶金措施防止 CO 气孔 (3) 合理确定焊接工艺 4-3 答： 焊接结构产生裂纹轻者需要返修，浪费人力、物力、时间，重者造成焊接结构报废，无法修补。更严重者造成事故、人身伤亡。具体地说，焊接裂纹对结构的危害有： （1）减少了焊接接头的工作截面，因而降低了焊接结构的承载能力。 （2）构成了严重的应力集中。裂纹是片状缺陷，其边缘构成了非常尖锐的切口，具有高的应力集中，既降低结构的疲劳强度，又容易引发结构的脆性破坏。 （3） 造成泄漏。用于承受高温高压的焊接锅炉或压力容器，用于盛装或输送有毒的、可燃的气体或液体的各种焊接储罐和管道等，若有穿透性裂纹，必然发生泄漏，在工程上是不允许的。 （4）表面裂纹能藏垢纳污，容易造成或加速结构腐蚀。 （5） 留下隐患，使结构变得不可靠。延迟裂纹产生的不定期性，微裂纹和内部裂纹易于漏检。漏检的裂纹即使很小，在一定条件下会发生扩展，这些都增加了焊接结构在使用中的潜在危险。若无法监控便成为极不安全的因素。 按产生的条件，裂纹可分为 1）热裂纹（高温裂纹） 2）冷裂纹 3）再热裂纹 4）层状撕裂 5）应力腐蚀裂纹 4-4 答： 焊接结构焊后消除应力热处理中， 在热影响区的粗晶部位产生的裂纹。 由于重新加热 （热处理）过程中产生的，故称再热裂纹或消除应力处理裂纹。 层状撕裂： 含有杂质的大型厚壁高强度钢结构在焊接及使用过程中， 因钢板的厚度方向承受较大的拉伸应力而沿钢板轧制方向出现的一种台阶状的裂纹。 应力腐蚀裂纹：金属材料在某些特定的腐蚀介质和拉应力共同作用下所产生的裂纹。 4-5 答： 热裂纹一般是在焊接过程中，焊缝和热影响区金属冷却到固相线附近的高温区产生的。热裂纹多数产生在焊缝中，有时也产生在热影响区。热裂纹又可分为三类，即结晶裂纹、液化裂纹、多边化裂纹。 影响焊结晶裂纹的因素很多，但从本质来说，主要归纳为两方面，即冶金因素和力的因素。 4-6 答： （1）冶金措施 1）控制焊缝中有害杂质的含量 2）改善焊缝结晶形态 3）利用“愈合”作用 （2）工艺方面 1）选择合理的接头型式 2）降低接头的刚度和拘束度 3）确定合理的焊接参数 4-7 答： 冷裂纹是相对热裂纹而言的，一般是指焊接接头在较低温度下（对于钢来说，大约在马氏体转变温度 Ms 点附近） ）产生的裂纹。冷裂纹可以进一步划分为延迟裂纹、淬硬脆化裂纹和低塑性脆化裂纹。 氢、淬硬组织和应力这三个因素是导致冷裂纹的主要原因，它们相互影响，相互促进。 4-8 答： （1）冶金措施 1）控制母材化学成分 2）选用低氢和超低氢的焊接材料 3）控制氢的来源 4）加入某些合金元素，提高焊缝金属韧性 5）选用低匹配焊条 6）选择奥氏体焊条 （2）工艺措施 1）严格控制焊接热输入 2) 合理选择预热温度 3）紧急后热 4）利用多层焊的有利影响 (3) 加强工艺管理 1）彻底清理焊接坡口 2）保证焊条或焊剂的烘干 3）提高装备质量 4）保证焊接质量 5）注意施工环境 4-9 答： 热影响区液化裂纹形成机理在本质上与结晶裂纹相同， 都是由于晶间有脆弱低熔相或共晶， 在高温下承受了力的作用而开裂。 区别在于结晶裂纹是液态焊缝金属在凝固过程中形成的，而液化裂纹则是固态的母材受热循环峰值温度的作用下使晶间层重新熔化后形成的。