焊接化学冶金的特点

焊接化学冶金的特点

焊接化学冶金的特点

班级：姓名：学号：教学目的：1．了解化学反应进行的条件，掌握化学反应3阶段分析各部分的作用。

重点：冶金反应区的药皮作用，实践中的相关应用。

难点：各参数对学应用及影响。

复习巩固：

1．熔焊时，熔化的母材在焊缝金属所占的百分比叫做，以字母θ表示。2．在焊条电弧焊时，熔滴过渡形式有：、、等。3．简答题：焊条电弧焊加热的特点？

4．熔池的主要尺寸是：熔池长度L，最大宽度，最大深度。5．简答：焊接电流、焊接电压等参数对熔池主要尺寸的影响？

6．熔合比可以表示熔透情况，其大小与焊接方法、焊接参数、、接头形式、坡口形式以及

焊道层数等因素有关。

讲授新课：

一、焊接化学反应过程进行的条件与特点：

1．温度高及温度梯度大：焊接电弧温度20度至之间。A、铁熔点度。

B、高温使电弧周围的气体：CO2、N2、等分解，且可能导致气孔的产生和

形成。

2．熔池体积小，存在时间短：

A、一般只几秒时间，熔池即凝结完成。注：组织变化是与珠光体之间。3．反应接触面大，熔池金属不断更新。

二、焊接时焊缝金属的保护：

1．根据不同的母材采用相对应的焊接方法。

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例如：不锈钢应用；铸铁应用CO2气体保护焊等。

三、焊接化学冶金反应区：焊接冶金过程的特点之一是反应分区（阶段）连续进行。1．药皮反应区：温度在100度至药皮熔点之间。

2．产生的气体一方面对熔池形成机械保护作用；

例如：CaCO3-----CaO + ↑2MnO2-----2Mn +O2↑

另一方面将药皮及液体金属中的合金元素氧化。例如：Si、等。

注：此作用使电弧气氛的氧化性减弱，即：先期脱氧。

3．熔滴反应区：温度可达1800度～～2400度。

注：其中最主要的反应有：金属的蒸发、气体的分解与溶解、氧化物与还原等。4．熔池反应区：相对熔滴反应区温度较低。

注：三个反应阶段，头部与尾部进行的方向可能相反。例如：头部反

应向吸热方向进行；尾部反应向方向进行。

四、焊接参数变化对化学冶金的影响：

1．焊接电流、焊接电压等参数影响的具体条件：

注：焊接电流增加时，熔滴过渡速度提高，而缩短了反应时间。但电弧电

压增加时，由于电弧空间的加长而使反应时间（增加、减少）。2．判断：反应进行完全程度将随电流增加而减小，随电弧电压增大而增大。（）3．焊接参数影响埋弧焊时焊剂的熔化量：

注：焊接电流增加，电弧伸入熔池内部，焊剂熔化量减少，即参加冶金反应的熔渣量（减少、增加）；电弧电压增加，电弧，焊剂的熔化量增加，参加反应的熔渣增加。

4．总：影响焊缝金属成分的主要因素除焊接材料（包括：焊条、、焊剂、

等）外，就是焊接参数。

五、课后练习：焊接化学冶金反应区可分为三部分的具体内容及相关特点？

第四章及焊接的特点

1、与热处理相比，焊接热过程有哪些特点？ 答：（1）焊接过程热源集中，局部加热温度高 （2）焊接热过程的瞬时性，加热速度快，高温停留时间短 （3）热源的运动性，加热区域不断变化，传热过程不稳定。2、焊接热循环中冷却时间t8/5 t8/3 t100的含义是什么?应用对象？为什么不常用某温度下（如540C）的冷却速度？ 答：（1）含义：焊接热循环中的冷却时间t8/5表示从800C冷却到500C的冷却时间。 焊接热循环中的冷却时间t8/3表示从800C冷却到300C的冷却时间。 焊接热循环中的冷却时间t100表示从峰值冷却到100C的冷却时间。 （2）应用对象：对于一般碳钢和低合金钢常采用相变温度范围800~500℃冷却时间（8 5t）对冷裂纹倾向较大的钢种，常采用800~300℃的冷却时间83t，各冷却时间的选 定要根据不同金属材料做存在的问题来决定 （3）为了方便研究常用某一温度范围内的冷却时间来讨论热影响组织性能的变化，而某个温度下比如540℃则为一个时刻即冷却至540℃时瞬时冷却速度和组织性能。故不常用某以温度下的冷却速度，对于一般低合金钢来讲，主要研究热影响区溶合线附近冷却过程中540℃时瞬时冷却速度

3、从传热学角度说明临界板厚δcr的概念？ 答：由传热学理论知道：在线能量一定的条件下，随板厚增加，冷却速度Wc增大，冷却时间t8/5变短，但当板厚增加到一定程度时，则Wc和t8/5不再变化，此时的板厚即为临界板厚δcr。 4、焊接条件下的CCT图有何重要意义？ 答：利用CCT图，可以比较方便地预测或查出焊接热影响区的组织和性能，并能作为选择焊接线能量、预热温度和制定焊接工艺的依据，对于焊接性分析和提高焊接接头的质量具有十分重要的意义。 焊接冶金过程的四大特点 1、需要对金属进行保护 2、焊接冶金过程是分区域（阶段）连续进行的过程，各阶段之间相互联系 3、冶金过程与“焊接方法”和“焊接规范”有关 4、冶金过程具有不平衡性，但存在平衡趋势

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焊接冶金与焊接性 绪论 1，焊接的本质和途径： 焊接：通过加热，加压或两者共同作用，使所焊材料达到原子间结合，实现永久性连接的工艺。 焊接途径：1加热2加压 焊接本质：原子间结合焊接的结果：永久性连接 2，焊接接头的组成：是指被焊材料经焊接后，发生组织和性能变化的区域，焊缝；融合区；热影响区。 1）焊缝：是由被焊材料和添加材料经融化凝固后形成。 2）热影响区：是指受焊接热循环的作用，使母材发生微观组织和性能变化的区域。 3）融合区：是部分熔化的母材和部分未熔化的母材所组成的区域。 3焊接热循环：1）概念：在焊接过程中，某点工件上的温度随时间由低到高达到极值后， 又由高到低的变化过程。 2）主要参数：加热速度Vh，描述工件温度上升快慢。 峰值温度Tm，是热循环曲线上对应的最高温度。 高温停留时间Th，在某一较高温度以上的停留时间。 冷却速度或冷却时间Vc，T8、5 3）热循环的特点：1，加热速度非常快；2，峰值温度高；3，高温停留时间短；4，冷却速度快；5，加热具有局部性和移动性。 第一章焊接化学冶金 1，焊接化学冶金的反应区 1）药皮反应区：指开始化学反应的温度到药皮溶解（100——1200），主要反应有水分的蒸发，某些物质的分解及铁合金氧化。 2）溶滴反应区：溶滴形成，长大，过度到熔池的过程。主要反应有气体的溶解和分解，金属的蒸发，金属和合金的氧化还原，以及焊缝金属的合金化。 溶滴反应区特点：1，反应温度高；2，反应时间短；3，相接触面积大； 4，溶滴金属与熔渣发生强烈的混合。 3）熔池反应区：特点：1，反应温度略低；2，反应时间增长；3，反应具有不同步性； 4，熔池反应具有搅动作用。 2焊接熔渣及其性质 1）熔渣的作用：1，机械保护作用；2，冶金处理作用；3，改善焊接工艺性能。 2）熔渣的种类和成分：1盐型熔渣：由金属的卤化物和不含氧的化合物组成。 2盐——氧化物型熔渣：由金属的氟化物和氧化物组成。 3氧化物型熔渣：由各种金属氧化物组成 3焊接熔渣对金属的氧化 1）置换氧化：是指被焊金属与其他金属或非金属氧化物发生的置换反应 而导致的氧化。 2）扩散氧化：是指熔渣中的氧化物通过扩散进入被焊金属而使焊缝增氧。 （满足分配定律） 4焊缝金属的脱氧 1）先期脱氧：指焊条药皮中的脱氧剂与分解出的氧化性气体发生的反应. 2）沉淀脱氧（影响最大，最主要）：是利用溶解在液态金属中的脱氧剂，将被焊金属及其合金从其氧化物中还原出来，并使脱氧产物浮到熔渣中去。

焊接化学冶金

焊接化学冶金 第一节焊接化学冶金过程特点 焊接化学冶金过程：熔化焊时，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程。 要点：各种物质包括气体、液态金属、熔渣。 普通化学冶金过程是对金属熔炼加工过程，在放牧特定的炉中进行。 焊接化学冶金过程是金属在焊接条件下，再熔炼的过程，焊接时焊缝相当高炉。 二者共同点：金属冶炼加工。 不同点： 1）原材料不同。 普冶材料：矿石、焦炭、废钢铁等。 焊金材料：焊条、焊丝、焊剂等。 2）目的不同 普冶：提炼金属；焊冶：对金属再熔炼，以满足构件性能。 一、焊条熔化及熔池的形成 （一）焊条的加热及熔化 1、焊条的加热 所用热能有电阻热、电弧热、化学反应热。 电阻热：焊接电流通过焊芯时产生的电阻热。

电弧热：焊接电弧传给焊条端部的热量。 化学反应热：药皮部分化学物质化学反应时产生的热量。1）电阻加热 手工电弧焊，小电流时电阻热不是主要的；大电流时电阻热是主要的，过大，造成危害。一是焊条药皮脱落、开裂；二是化学元素损失，冶金性能变化；三是熔化过分激烈，飞溅严重；四是焊缝成型来好，易产生缺陷。 自动焊、半自动焊时，适当增加电流密度和焊丝伸出长度，提高熔化速度。 2）电弧热 真正用于使焊条加热和熔化的热能。焊接电弧用于加热和熔化焊条的功率为 qe=ηe UI ηe—焊条加热有效系数，取决于焊接规范，电流极性、焊条药皮成分、金属过渡形式。 手工电弧焊时ηe为0.2—0.27 2、焊条金属的熔化速度 焊条金属的平均熔化速度 g M=G/t =αp I αp为焊条熔化系数 焊条金属的平均熔敷速度 g D=G D/t=αH I

αH为焊条的平均熔敷速度，体现了生产率的大小。 损失系数 Ψ=(G-G D)/G=(g M-g D)/g D=1-αH/αP αH=(1-Ψ) αP 3、焊条金属熔滴及过渡特性 1）熔熵过渡形式 短路过渡、颗粒过渡、附壁过渡、射流过渡、旋转射流过渡。 碱性焊条：短路过渡和大颗粒过渡；酸性焊条：细颗粒过渡和附壁过渡。 2）熔滴的比表面积和作用时间 熔滴的比表面积S：熔熵的表面积与其质量之比。 S=Ag/ρVg=4ДR2/(4/3ДR3ρ)=3/Rρ 熔滴的比表面积是相当大的，S=1000—10000Cm3/kg I↑,R↓,S↑，利于冶金反应进行。 熔滴的平均作用时间是指熔滴的平均质量与一个周期内焊芯的平均熔化速度之比。 τcp=m cp/g cp=(m0+0.5m tr)/m tr/τ=(m0/m tr+0.5) τ τcp=0.01—1.0s 3）熔滴的温度 实测手工电弧焊碳钢焊条：2100-2700K，熔渣平均温度：1600C0

焊接冶金学—材料焊接性课后答案

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 C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 C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600CX 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H08MnMo A CO2气体保护焊：H08系列和YJ5系列。预热温度：100?150C。焊后热处理：电弧焊一般不进行或600?650 C回火。电渣焊 900?930 C正火，600?650 C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800~500C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?500C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

(机械)(焊接)焊接冶金学(基本原理)习题

焊接冶金学（基本原理）习题 绪论 1.试述焊接、钎焊和粘接在本质上有何区别？ 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 3.能实现焊接的能源大致哪几种？它们各自的特点是什么？ 4.焊接电弧加热区的特点及其热分布？ 5.焊接接头的形成及其经历的过程，它们对焊接质量有何影响？ 6.试述提高焊缝金属强韧性的途径？ 7.什么是焊接，其物理本质是什么？ 8.焊接冶金研究的内容有哪些 第一章焊接化学冶金 1.焊接化学冶金与炼钢相比，在原材料方面和反应条件方面主要有哪些不同？ 2.调控焊缝化学成分有哪两种手段？它们怎样影响焊缝化学成分？ 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4为什么电弧焊时熔化金属的含氮量高于它的正常溶解度？ 5.氮对焊接质量有哪些影响？控制焊缝含氮量的主要措施是什么？ 6.手弧焊时，氢通过哪些途径向液态铁中溶解？写出溶解反应及规律？ 7.氢对焊接质量有哪些影响？ 8既然随着碱度的增加水蒸气在熔渣中的溶解度增大，为什么在低氢型焊条熔敷金属中的含氢量反而比酸性焊条少？ 9. 综合分析各种因素对手工电弧焊时焊缝含氢量的影响。 10.今欲制造超低氢焊条（[H]<1cm3/100g）,问设计药皮配方时应采取什么措施？ 11. 氧对焊接质量有哪些影响？应采取什么措施减少焊缝含氧量？ 12.保护焊焊接低合金钢时，应采用什么焊丝？为什么？ 13.在焊接过程中熔渣起哪些作用？设计焊条、焊剂时应主要调控熔渣的哪些物化性质？为什么？ 14.测得熔渣的化学成分为：CaO41.94%、28.34%、23.76%、FeO5.78%、7.23%、3.57%、MnO3.74%、4.25%，计算熔渣的碱度和，并判断该渣的酸碱性。 15.已知在碱性渣和酸性渣中各含有15%的FeO，熔池的平均温度为1700℃，问在该温度下平衡时分配到熔池中的FeO量各为多少？为什么在两种情况下分配到熔池中的FeO量不同？为什么焊缝中实际含FeO量远小于平衡时的含量？ 16.既然熔渣的碱度越高，其中的自由氧越多，为什么碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条焊缝含氧量低？ 17.为什么焊接高铝钢时，即使焊条药皮中不含，只是由于用水玻璃作粘结剂，焊缝还会严重增硅？ 18. 综合分析熔渣中的CaF2在焊接化学冶金过程是所起的作用。 19.综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、脱磷、合金过渡的影响。 20.什么是焊接化学冶金过程，手工电弧焊冶金过程分几个阶段，各阶段反应条件有何不同，主要进行哪些物理 化学反应？ 21.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？

焊接冶金学(基本原理)

绪论 一、焊接过程的物理本质 1.焊接：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问的结合而形成永久性连接的工艺过程称为焊接。 物理本质：1）宏观：焊接接头破坏需要外加能量和焊接的的不可拆卸性（永久性）2）微观：焊接是在焊件之间实现原子间结合。 2.怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 从理论来讲，就是当两个被焊好的固体金属表面接近到相距原子平衡距离时，就可以在接触表面上进行扩散、再结晶等物理化学过程，从而形成金属键，达到焊接的目的。然而，这只是理论上的条件，事实上即使是经过精细加工的表面，在微观上也会存在凹凸不平之处，更何况在一般金属的表面上还常常带有氮化膜、油污和水分等吸附层。这样，就会阻碍金属表面的紧密接触。 为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，在焊接工艺上采取以下两种措施： 1)对被焊接的材质施加压力目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2)对被焊材料加热(局部或整体) 对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 二、焊接热源的种类及其特征 1）电弧热：利用气体介质放电过程所产生的热能作为焊接热源。 2）化学热：利用可燃和助燃气体或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能作为热源。3）电阻热：利用电流通过导体时产生的电阻热作为热源。 4）高频感应热：对于有磁性的金属材料可利用高频感应所产生的二次电流作为热源，在局部集中加热，实现高速焊接。如高频焊管等。 5）摩擦热：由机械摩擦而产生的热能作为热源。 6）等离子焰：电弧放电或高频放电产生高度电离的离子流，它本身携带大量的热能和动能，利用这种能量进行焊接。 7）电子束：利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属局部表面，使这种动能转化为热能作为热源。 8）激光束：通过受激辐射而使放射增强的光即激光，经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为热源。 三、熔焊加热特点及焊接接头的形成 （一）焊件上加热区的能量分布 热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的作用面积进行的。对于电弧焊来讲，这个作用面积称为加热区，加热区又可分为加热斑点区和活性斑点区； 1)活性斑点区活性斑点区是带电质点(电子和离于)集中轰击的部位，并把电能转为热能； 2)加热斑点区在加热斑点区焊件受热是通过电弧的辐射和周围介质的对流进行的。在该区内热量的分布是不均匀的，中心高，边缘低，如同立体高斯锥体. （二）焊接接头的形成： 熔焊时焊接接头的形成，一般都要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变，直至形成焊接接头。 （l）焊接热过程：熔焊时被焊金属在热源作用下发生局部受热和熔化，使整个焊接过程自始至终都是在焊接热过程中发生和发展的。它与冶金反应、凝固结晶和固态相变、焊接温度场和应力变形等均有密切的关系。

焊接冶金学习题总结

焊接冶金学（基本原理） 部分习题及答案 绪论 一、什么是焊接，其物理本质是什么？ 1、定义：焊接通过加热或加压；或两者并用，使焊件达到原子结合，从而形成永久性连接工艺。 2、物理本质：焊接的物理本质是使两个独立的工件实现了原子间结合，对于金属而言，既实现了金属键结合。 二、怎样才能实现焊接，应有什么外界条件？ 1、对被焊接的材质施加压力：目的是破坏接触表面的氧化膜，使结合处增加有效的接触面积，从而达到紧密接触。 2、对被焊材料加热(局部或整体)：对金属来讲，使结合处达到塑性或熔化状态，此时接触面的氧化膜迅速破坏，降低金属变形的阻力，加热也会增加原于的振动能，促进扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。 三、试述熔焊、钎焊在本质上有何区别？ 钎焊母材不溶化，熔焊母材溶化。 1.温度场定义，分类及其影响因素。 1、定义：焊接接头上某一瞬间各点的温度分布状态。 2、分类： 1)稳定温度场——温度场各点温度不随时间而变动； 2)非稳定温度场——温度场各点随时间而变动； 3)准稳定温度场——温度随时间暂时不变动，热饱和状态；或随热源一起移动。 3、影响因素： 1)热源的性质 2)焊接线能量 3)被焊金属的热物理性质

a.热导率 b.比热容 c.容积比热容 d.热扩散率 e.热焓 f.表面散热系数 4)焊件厚板及形状

第一章 二、焊接化学冶金分为哪几个反应区，各区有何特点？ 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。(100-1200℃) 1)水分蒸发：100 ℃吸附水的蒸发，200－400 ℃结晶水的去除，化合水在更高 温度下析出 2)某些物质分解:形成Co，CO2，H2O，O2等气体 3)铁合金氧化：先期氧化，降低气相的氧化性 2、熔滴反应区：指熔滴形成、长大、脱离焊条、过渡到整个熔池 1)温度高：1800－2400℃ 2)与气体、熔渣的接触面积大：1000－10000 cm2/kg 3)时间短速度快：；熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌,混合. 3、熔池反应区 1)反应速度低 熔池T 1600~1900℃低于熔滴T ；比表面积，接触面积小300~1300cm2/kg；时间长，手工焊3~8秒埋弧焊6~25s 2)熔池温度不均匀的突出特点 熔池前斗部分发生金属熔化和气体的吸收,利于吸热反应熔池后斗部分发生金属凝固和气体的析出,利于放热反应 3)具有一定的搅拌作用 促进焊缝成分的均匀化，有助于加快反应速度，有益于气体和夹渣物的排除。然而，没有熔滴阶段激烈。 三、焊接区内有那些气体？它们是怎样产生的？ 1、种类：金属及熔渣蒸气 2、来源： 1)焊接材料 2)气体介质

第一单元 焊接热过程

第一单元焊接热过程 模块一焊接热过程及其特点 大家好，上节课咱们研究了焊接过程的实质—使两个分开的物体（焊件）达到原子结合；焊接与其他连接方法的区别；焊接方法的分类等。这节课咱们来研究下焊接热过程及其特点还有焊接热源。 焊接热过程及其特点 一、焊接的一般过程（绘制板对接平面图、绘制P5 图1-1） 一般焊接部位须经历加热--熔化—冶金反应—凝固结晶—固态相变—形成接头等过程，也可归纳成三个互相交错进行而又彼此联系的过程。 详细讲述焊接热过程、冶金过程、焊接时金属的结晶和相变过程。 焊接热过程 在焊接热源作用下金属局部被加热与熔化，同时出现热量的传播和分布的现象，而且这种现象贯穿整个焊接过程的始终，这就是焊接热过程。 二、焊接热过程的特点 1）焊接热量集中作用在焊件连接部位，而不是均匀加热整个焊件。 2）热作用的瞬时性，焊接时，热源以一定速度移动，焊件上任一点受热的作用都具瞬时性，即随时间而变。 三、焊接热过程对焊接质量的影响 1）焊接热过程决定了焊接熔池的温度和存在时间。 2）在焊接热过程中，由于热传导的作用，近缝区可能产生淬硬、脆化或软化现象。 3）焊接是不均匀加热和冷却的过程。 4）焊接热过程对焊接生产率发生影响。 模块二焊接热源 焊接需要外加能量，对于熔焊主要是热能。现代焊接发展趋势是逐步向高质量、高效率、低劳动强度和低能耗的方向发展。用于焊接的热量总是希望高度集中，能快速完成焊接过程，并能保证得到热影响区最窄及焊缝致密的接头。 1、常用的焊接热源 焊接热源的性质与功率，决定了焊接加热的速度、加热的温度和加热的范围，将直接影响焊接质量和生产率。因此，不断研制和开辟新的热源，对焊接

焊接化学冶金反应区及反应条件

焊接化学冶金反应区及反应条件 焊接方法不同，冶金反应阶段也不同。以手工电弧焊为例，加以讨论。 1、药皮反应区：指焊条受热后，直到焊条药皮熔点前发生的一些反应。 1）水分蒸发 T 100C0，吸附水蒸发。 2）某些物质分解 T在200--250℃时，有机物分解； 300--400℃时，结晶水及化合水分解。 结晶水：有金属键的联系。 化合水指不是以单一水分子形式存在。白泥： Al2Si2O5(OH)4 2MnO2=MnO+O2 2Fe2O3=4FeO+O2 (赤铁矿) 2、熔滴反应区 指熔滴形成、长大脱离焊条过渡到熔池之前。 特点： 1）温度高 熔滴平均温度1800~2400℃ 熔滴活性斑点温度：2800℃ 熔滴金属过热度大 300—900℃

2）与气体、熔渣的接触面积大 比表面积大F比=1000—10000cm2/Kg 比炼钢时大1000倍，弧柱空间的熔滴尺寸最小直径0.01- 3)时间短、速度快 在焊条端停留时间：0.001-0.1S 穿过弧柱时间：10-4—10-3S ４）熔渣和熔滴金属进行强烈的搅拌混合。 主要冶金反应：金属蒸发；气体的分解和溶解；氧化－还原；掺合金。 ３熔池反应区 1）熔池温度度1600～1900℃ 2) 接触面积小F比=3—130Cm2/Kg 3) 时间长手工焊时为3-8S 埋弧焊6-25S 4)搅拌没有熔滴阶段激烈 5)熔池温度不均匀 (SiO2)+2[Fe]=[Si]+2FeO lgK Si=(FeO)2[Si]/(SiO2) =-13460/T+6.04 (MnO)+[Fe]=[Mn]+ FeO lgK Mn=(FeO)[Mn]/(MnO)=-6600/T+3.16

焊接冶金原理作业讲评(二))

作业讲评（二） 1、焊接接头的形成要经历加热、熔化、冶金反应、熔池凝固、固态相变五个阶段。 2、结晶的驱动力与过冷度成正比，过冷度越大，结晶的驱动力就越大。 3、液态薄膜是结晶裂纹形成的内因，拉伸应力是裂纹形成的必要条件。 4、手工电弧焊时有三个反应区：药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区。 5、焊接溶池凝固与一般铸锭凝固相比，具有以下特点：（1）体积小；（2）过热度高；（3）熔化和凝固同时进行。 6、测得熔渣的化学成分为：SiO2 25.1%, TiO2 30.2%, CaO 8.8%, MgO 5.2%, MnO 13.7%, FeO 9.5%, Al2O3 3.5%，计算得B2为-1.16，则该熔渣为酸性渣。 7、同种钢材焊接时，焊条选用要求焊缝金属与母材强度相等，熔敷金属的抗拉强度应等于或稍高于母材，合金成分与母材相同或接近。 8、改善焊缝金属性能的途径有很多，主要是焊缝就是固溶强化、变质处理（向焊缝中添加合金元素）、调整焊接工艺。 9、焊缝中气孔的形成过程是由形核、长大和上浮三个相互联系而又彼此不同的阶段构成。 10、硫在熔池凝固时容易发生偏析，以低熔点共晶的形式呈片状或链状分布于晶界。因此增加了焊接金属产生结晶裂纹的倾向，同时还会降低冲击韧性和抗腐蚀性。控制硫的主要措施：(1)限制焊接材料中的含硫量；(2)用冶金方法脱硫。 1．焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 答：（1）焊接材料：焊条药皮、焊剂及焊丝药芯中造气剂。直接输送进入焊接区。（2）热源周围的气体介质：不可避免，侵入焊接区（真空除外） （3）焊丝和母材表面上铁锈、油污、氧化铁皮以及吸附水等（直接输送） （4）焊接过程中所进行物化反应产生气体。 2.试述熔池在结晶过程中，晶粒成长方向与晶粒主轴成长的平均线速度和焊接速度的关系。 答：熔池结晶过程中，晶粒成长方向与最快散热方向一致，垂直于结晶等温面；因结晶等温面是曲面，晶粒成长方向的主轴必然弯曲，并指向焊缝中心。晶粒成长的平均线速度R和焊接速度V的关系为：R=Vcosθ，θ为R和V的夹角。 3.低合金钢焊缝组织CCT曲线如图，写出在No.2、No.7和No.9室温下的焊缝组织和硬度值。

焊接冶金与焊接性

1.铝及铝合金焊接时存在的主要问题是什么？ 答：主要存在气孔和热裂纹和软化问题 （1）气孔的存在降低了焊缝的致密性和耐蚀性，易形成应力集中从而降低了接头的强度，塑性、气孔可分为；临近焊缝表面的皮下气孔、焊缝中部或根部的密集气，熔合区边界的氧化膜气孔。（2）热裂纹可能出现在焊缝，焊接热影响区、以及焊缝的弧坑处，焊缝中的热裂纹属于结晶裂纹，热影响区中的热裂纹主要是液化裂纹。（3）热处理强化铝合金及焊前经过冷作硬化的非热处理强化铝合金，热影响区的强度和硬度相对于原来的母材会有不同程度的降低及软化；软化可分为：非时效强化铝合金的软化，时效强化铝合金的软化。 2. 铝及铝合金的焊接工艺要点是什么？ 答：（1）焊接方法：应根据合金牌号，焊件厚度，产品结构以及焊接质量要求加以选择，其方法包括：钨极氩弧焊、熔化极氩弧焊、变极性等离子弧焊、激光和电子束焊、搅拌摩擦焊等（2）焊接材料：选择时要充分考虑接头的力学性能，抗裂性及抗腐蚀性，并结合母材及成分，产品的具体实施条件和结构的刚性等（3）接头设计：应根据材料的厚度，焊接方法、焊接位置有无衬垫和是否清根等条件进行接头设计，合理选择接头类型和坡形式。（4）焊接参数：焊接参数的选定要考虑接头的形式，尺寸及焊缝成型的要求，同时要考虑对气孔、裂纹和接头软化成程度的影响。（5）焊前准备：主要包括焊前清理，施加垫板，焊前预热（6）焊后处理：主要为及时清理焊后留在焊缝区及临近区的残存熔滴和焊渣。 3.钛及钛合金的类型和牌号有那些？ 答：工业纯钛（TA0.TA1.Ta3）α型钛合金（TA4 TA6 TA7），α+β型钛合金（TC3.TC1.TC4.TC6.TC11）β型钛合金（TB2.TB4） 4.钛及钛合金的焊接性 答：（1）间隙渣滓引起的接头力学性能变化。钛及钛合金在常温下能与氧气形成致密的氧化膜而保持很高的稳定性和耐蚀性，但是在高温下，钛及钛合金吸收氧气氮气和氢气能力很强，对焊接接头力学性能产生较大的影响。（2）焊接裂纹；钛及钛合金中S P 和C等渣滓很少，晶界上低熔点共晶不易形成，结晶温度区间窄，加之焊接凝固时收缩小，因此出现焊接热裂纹可能性很小。（3）气孔；气孔是焊接钛合金时比较为普遍的缺陷，其特点是分布在融合线附近，主要为氢气孔，是由于氢气在钛中的溶解度在凝固时存在突变和随温度的升高而降低造成的（4）焊接热影响区的组织变化，包括相和晶粒尺寸的变化 5.钛及钛合金的焊接工艺要点是什么？ 答：（1）焊接方法；选择焊接方法时，主要考虑钛合金的物理性能，化学性能和冶金学特点，还要兼顾工件与结构的尺寸，应选择能量集中的焊法，同时采用很好的保护方法（2）焊接材料；钛及钛合金一般可以选择与母材成分相同的焊丝，也可选择强度略低于母材的焊丝，以提高结构的韧性。（3）焊前准备；主要包括板材切割、坡口设计和加工、表面清理，（4）焊接参数；钛及钛合金焊接时都有晶粒粗化的倾向，尤其β型钛合金最为显著，为防止晶粒粗化，应采用较小的焊接热输入，但也要注意输入过低造成的不利影响（5）焊后处理；焊后热处理可以调整钛及钛合金焊缝级热影响区的微观组织，从而改善焊接接头的性能，一般采用真空退火工艺，而对α+β型钛合金来讲，可以采用淬火+时效+焊接+局部退火或者淬火+焊接+退火。 6.焊接灰铸铁时主要存在的问题是什么？ 答：（1）焊接接头容易出现白口（渗碳组织）及淬硬组织（2）焊接接头易出现裂纹。（3）低碳钢和镍基铸铁焊接时易出现热裂纹。 7. 灰铸铁异质焊缝的电弧冷焊的工艺要点 答：焊前准备工作要做好，焊接电流要适当的小，采用焊道断续分散焊接。焊接是时候要用小锤敲击减少应力。

焊接化学冶金的特点

焊接化学冶金的特点 班级：姓名：学号： 教学目的：1．了解化学反应进行的条件，掌握化学反应3阶段分析各部分的作用。重点：冶金反应区的药皮作用，实践中的相关应用。 难点：各参数对学应用及影响。 复习巩固： 1．熔焊时，熔化的母材在焊缝金属所占的百分比叫做，以字母θ表示。2．在焊条电弧焊时，熔滴过渡形式有：、、等。3．简答题：焊条电弧焊加热的特点？ 4．熔池的主要尺寸是：熔池长度L，最大宽度，最大深度。5．简答：焊接电流、焊接电压等参数对熔池主要尺寸的影响？ 6．熔合比可以表示熔透情况，其大小与焊接方法、焊接参数、、接头形式、坡口形式以及 焊道层数等因素有关。 讲授新课： 一、焊接化学反应过程进行的条件与特点： 1．温度高及温度梯度大：焊接电弧温度20度至之间。A、铁熔点度。 B、高温使电弧周围的气体：CO2、N2、等分解，且可能导致气孔的产生和形成。2．熔池体积小，存在时间短： A、一般只几秒时间，熔池即凝结完成。注：组织变化是与珠光体之间。3．反应接触面大，熔池金属不断更新。 二、焊接时焊缝金属的保护： 1．根据不同的母材采用相对应的焊接方法。 第27页 例如：不锈钢应用；铸铁应用CO2气体保护焊等。 三、焊接化学冶金反应区：焊接冶金过程的特点之一是反应分区（阶段）连续进行。1．药皮反应区：温度在100度至药皮熔点之间。 2．产生的气体一方面对熔池形成机械保护作用； 例如：CaCO3-----CaO + ↑2MnO2-----2Mn +O2↑ 另一方面将药皮及液体金属中的合金元素氧化。例如：Si、等。 注：此作用使电弧气氛的氧化性减弱，即：先期脱氧。 3．熔滴反应区：温度可达1800度～～2400度。 注：其中最主要的反应有：金属的蒸发、气体的分解与溶解、氧化物与还原等。4．熔池反应区：相对熔滴反应区温度较低。 注：三个反应阶段，头部与尾部进行的方向可能相反。例如：头部反应向吸热方向进行；尾部反应向方向进行。 四、焊接参数变化对化学冶金的影响： 1．焊接电流、焊接电压等参数影响的具体条件： 注：焊接电流增加时，熔滴过渡速度提高，而缩短了反应时间。但电弧电压增加时，由于电弧空间的加长而使反应时间（增加、减少）。 2．判断：反应进行完全程度将随电流增加而减小，随电弧电压增大而增大。（）3．焊接参数影响埋弧焊时焊剂的熔化量： 注：焊接电流增加，电弧伸入熔池内部，焊剂熔化量减少，即参加冶金反应的熔渣量（减少、增加）；电弧电压增加，电弧，焊剂的熔化量增加，参加反应的熔渣增加。 4．总：影响焊缝金属成分的主要因素除焊接材料（包括：焊条、、焊剂、等）外，就是焊接参数。 五、课后练习：焊接化学冶金反应区可分为三部分的具体内容及相关特点？

焊接冶金与焊接性

一焊接温度场和焊接热循环 1焊接传热所涉接的主要是工件的温度分布及温度随时间的变化，即焊接温度场和焊接热循环。 2焊接温度场——将某瞬时温度在工件上各点的分布，称为焊接温度场。 3焊接温度场可以用等温线或等温面的分布来表征。（等温线或等温面就是某瞬时工件上温度相同的各点连接在一起所形成的线或面） 4焊接温度场的类型： 1）按温度变化情况：1）稳定温度场2）非稳定温度场3）准稳定温 度场 2）按焊接传热类型：1）三维温度场2）二维温度场3）一维温度 场 5焊接温度场的影响因素： 1）热源的特性2）焊接参数3）母材的热物理性质4）工件的形态 对温度场有显著影响的是热导率λ和热扩散率а 6焊接热循环——在焊接过程中，工件上某点的温度随时间由低到高，升至最大值后又由高到低的变化过程称为焊接热循环。 7对整个工件而言，焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。 8焊接热循环参数：1）加热速度（Vи）2）峰值温度（Tm）3）高温停留时间（tи）3）冷却速度（vc）或冷却时间（t8/5,t8/3,t100） 9焊接热循环的特点：1）加热速度快2）峰值温度高3）高温停留时间短4）冷却速度快 5）局部加热 二焊条药皮的作用及焊条的工艺性能 1药皮的作用：1）机械保护作用2）冶金处理作用3）工艺性能改善作用 2焊条的工艺性能：1）焊条电弧的稳定性2）焊接位置的适应性3）焊缝成形4）焊接飞溅与熔敷效率5）脱渣性6）焊接烟尘7）焊条药皮的发红 三试比较E4303与E5105焊条的工艺性能和冶金性能 1工艺性能 焊条类型药 皮 类 型 熔 渣 性 质 电 弧 稳 定 性 焊接位置的适应性焊缝成形 焊接飞溅 和熔敷效 率 脱 渣 性 焊接 烟尘 E4313 碳 钙 型酸 性 短 渣 稳 定 平 焊 易 上 焊 易 下 焊 易 仰 焊 稍 易 外 观 美 观 脚 形 状 平 熔 深 中 咬 边 少 飞 溅 少 效 率 中 好少 E5015 低 氢 钠 型碱 性 短 渣 较 差 平 焊 易 上 焊 易 下 焊 易 仰 焊 稍 难 外 观 稍 粗 平 或 凹 熔 深 中 咬 边 少 飞 溅 较 多 效 率 中 较 差 多 2冶金性能 1）对氧的控制E4303熔渣中的SiO2和焊接气氛中的含氧气体将铁氧化成FeO 而使焊缝增氧，采用锰铁脱氧。 E5015焊接气氛中的CO2和其他含氧气体将铁氧化成FeO而使

焊接冶金原理-北京科技大学(word)

第一章： 冶金连接：借助物理冶金或化学冶金的方法，通过材料间的熔合、物质迁移和塑形变形等而形成的材料在原子间距水平上的连接。焊接与连接技术按连接机理分为：熔化焊（通过母材和填充材料的熔化、融和实现材料冶金的一类方法）、固相焊（在一定的热、力耦合作用下，材料在固态下借助界面物质迁移或塑形变形实现冶金连接的一类方法）、钎焊（利用低熔点液态金属或合金对母材的润湿和毛细添缝而实现材料冶金连接的一类方法）。 焊接化学冶金：熔化焊过程中焊接高温区内物质之间的相互作用。 熔化焊的物理冶金：包括焊接过程中从焊接区到母材热影响区内的所有物理变化过程。 焊接过程中，低含量成分元素往往受控于焊接的化学冶金过程；在熔化焊中，在焊缝成分确定的条件下，焊接接头的组织结构及完整性和性能表象上取决于焊接方法及焊接工艺，实质上受控于焊接的物理冶金过程。 焊接冶金原理的研究内容：焊接冶金原理研究探讨金属材料在熔化焊条件下的冶金普遍原理——行为、规律和机理，是制定合理的焊接规范、优化焊接工艺、提高焊接接头性能、研究探索先进的焊接技术的理论基础。 第二章 熔化焊：焊接过程中采用合适的热源讲需要连接的补位加热至熔化状态并且混合，在随后的冷却过程中熔化部位凝固，使彼此相互分离的工件形成牢固连接的一种焊接方法。 焊接是一种非常复杂的热过程，具有集中性，运动性，瞬时性和复合性四个方面。 当一系列热源共同作用时，热传播过程中的温度就可以看作为每一热源单独作用时温度总和，被称为叠加原理。 焊接温度场主要可以通过解析法，有限差分法和有限单元法三种方法计算。 焊接工件内各个点上的温度的集合称为焊接温度场。温度场通常是空间坐标（x,y,z）和时间变量的函数，即T=(x,y,z,t)。不随时间而变的温度场称为稳态温度场，然而，熔化焊热过程重要的特征是在焊件形成时变或准稳定的焊接温度场。 对焊接热源的要求是：热源高度集中，快速实现焊接过程，保证得到高质量焊缝和最小的热影响区。 焊接热源分为：集中热源：就是把焊接电弧的热能看作集中作用在某一点（点热源）、某条线（线热源）、某个面（面热源）。 平面分布热源：热源把热能传给焊件是通过焊件上一定的加热面积进行的。 体积分布热源：焊接热源的热流密度不仅作用在焊件表面上，也作用在焊件厚度方向上。 点热源，将热源堪称几种在加热斑点中心的一点。线热源，讲加热看作为十佳在垂直于板面的一条线上。面热源，将加热看作为施加

焊接冶金与焊接性复习题

焊接冶金与焊接性复习题 绪论 1.焊接的概念及内涵 2.焊接接头的组成 3.焊接化学冶金过程 4.焊接温度场、焊接热循环的概念 5.焊接热循环的特点 第一章焊接材料 1.焊条有哪几部分组成？它们的作用？ 2.比较酸性焊条和碱性焊条的组成、工艺性能及适用性 3.焊条的工艺性能包括哪些方面？ 4.什么是焊条的冶金性能？ 5.按功能划分，焊条药皮的组成物是什么？ 6.焊条、焊丝、焊剂的型号、牌号的含义？ 7.熔敷系数、焊条药皮的发红 8.焊剂的概念及分类 第二章焊接化学冶金 1.对焊接区金属的保护有哪几种方式？ 2.焊条电弧焊的化学冶金分为哪几个反应区？各自的特点 3.焊接区内气体的主要来源是什么？它们是怎样产生的？ 4.焊接熔渣的种类、性质及其作用 5.什么是熔合比，其影响因素有哪些，研究熔合比在实际生产中有什么意义？

6..解释名词：药皮重量系数、焊剂的熔化率、扩散氢、剩余氢 7.试述合金化的目的，方式及过渡系数的影响因素。 8.焊接熔渣对金属的氧化 9.什么是焊缝金属的脱氧？有哪些类型？ 10.氢对焊接质量的影响 第三章熔池凝固和焊缝固态相变 1.焊接溶池凝固与一般铸锭凝固有何不同的特点? 2.试述熔池的结晶线速度与焊接速度的关系. 3.简述熔池的结晶形态有哪几种类型，影响因素有哪些？ 4.魏氏组织的特征及组成。 5.低合金钢的焊缝相变组织与哪些类型？ 6.焊缝组织和性能的控制方法和途径 7.焊接热影响区的组织分布（不易淬火钢、易淬火钢） 8.焊接热影响区存在哪些脆化？（概念、论述） 9.熔合区的主要特征 10.t8/5 第四章焊接缺陷及其控制 1.焊缝中存在的偏析有哪些类型？产生原因是什么？如何防止？ 2.焊缝中气孔的分类 3.焊接裂纹的种类及特征 4.焊接结晶裂纹的形成机理、防止措施 5.层状撕裂的特征、形成原因，如何防止？ 6.延迟裂纹的形成原因、易出现在哪些钢种的哪些位置？ 7.防止延迟裂纹的工艺措施有哪些？

钢与铝的焊接

钢与铝的焊接 摘要： 最近的调查显示，在工业中钢与铝的异种连接将提高部件的性能，尤其是在汽车工业这两种材料的连接可以降低能耗。由于钢与铝采用热加工方式过程中，易产生IMP（Intermetallic phases）脆性相是非常脆的，会恶化接头的机械性能。因而直到现在，钢与铝的异种接头绝大多数仍采用机械方式进行连接（压紧，铆接…）。在国外，也有尝试采用激光和挤压联合的工艺；国内也有研究所和高校尝试采用电子束焊的工艺。本文介绍的一种新的GMAW工艺来焊接镀锌钢板和铝合金（如5，6系列） 前言 尤其在运输系统中（如航空、航天、汽车）中，减少重量（意味着降低能耗）是一项重要的任务，这可以通过选用不同特性的材料来完成。钢和铝是工业应用中最广泛的两种材料，铝由于其耐腐蚀性好、焊接性能好，重量低、因而可以降低产品的重量和能耗，许多航空和汽车部件已经开始采用铝材， 因而可以综合两种材料的优点：重量降低，导热性和导电性高 因而钢与铝这两种材料的连接具有经济的优点 然而直到现在钢与铝的连接仍然大多数采用机械方式，如压紧，铆接。而目前热加工的连接方法有，摩擦焊，点焊，爆炸焊，但这些工艺受许多条件的限制（如工件几何形状、尺寸），激光焊和激光-压焊工艺更为复杂。 困难和要求 PROBLEMS AND DEMANDS 热加工焊铝存在许多问题，不同的化学和物理性能（熔点、热膨胀系数、弹性模量）、以及铝在钢中易形成非常脆的IMP相，并且，热输入量越多，生成的IMP相就越多，这种脆性相严重破坏接头的静态和动态的强度，图1显示二元的AL-Fe相位图，图中可以看出，只有微量的铝才能熔解在铁中，当含铝量达到12%时，晶体结构就会发生变化，形成FeAL，Fe3Al混合物，这些化合物是非常硬和脆。如果铝扩散到铁中的量更多，IMP相就会形成Fe2Al, Fe2Al5 和FeAl3脆性化合物，这种情况同样发生铁扩散到铝这边。这种扩散是通过不同的化学电位促使的。同时侵蚀也是一个大的问题，电位差别大导到大量的电化学腐蚀发生，因而前文提及热加工钢与铝会受到许多条件限制。一个合格的铝与钢的接头要求IMP 相厚度不能超过10 μm

焊接过程的特点

焊接过程的特点 1、焊接区的温度较高，特别是弧柱区达6000℃左右，因此引起金属的蒸发，使金属成分改变。各种气体如N 2、H 2、O2分解后的气体原子及离子很易溶于液态金属中，增加焊缝产生气孔的倾向。熔池的温度较高，提高了元素的化学活泼性，使物理化学反应加速进行。如埋弧自动焊焊缝渗锰、渗硅现象就是SiO 2、MnO的还原，而在炼钢过程中，这类反应就不常发生。熔池和周围基本金属连在一起，它的温度梯度大，在不同地方、不同时间其温度不同，而且随时间变化很快。而炼钢过程钢水的温度基本上是均匀的，浇筑后钢锭冷却时，温度也是缓慢下降的。 2、熔池体积小，液态金属的比表面积大，电弧移动过程中对熔池金属有搅动作用。这本应有利于物理化学反应进行，有利于焊缝化学成分的均匀性及气体的逸出。但其主导方面是电弧移动，参加反应的三相不断更换，熔池加热冷却的速度大，凝固时间短，物理化学反应难于达到平衡，使化学成分有较大的不均匀性，形成偏析，气体也往往跑不出来。而钢的冶炼，炉容大，时间长，物理化学反应充分，整炉钢化学成分均匀，机械性能一致。

3、电极（焊条或焊丝）溶化后是以熔滴过渡到熔池，故液体金属与气体和熔渣的接触面积大，这可加强气体、熔渣与金属间的反应，使之趋于平衡。但与此同时，气体侵入液态金属中的机会多，各种气体的融入会使金属在结晶过程中形成气孔。 4、钢锭的结晶是靠模壁表面不平和有杂质存在等非自发晶核形成结晶中心，而焊接熔池的结晶，模壁就是基本金属，晶粒救灾原来半熔化晶粒的固液面上长大。因此，焊缝组织没有铸锭的表面等轴晶区，一开始就有一定方向结晶柱状结晶。熔池体积比钢锭小得多，散热快，故也没有铸锭中由于距离铸模远冷却均匀和缓慢而出现的等轴无秩序排列晶区。由于结晶速度快，焊缝的偏析主要为晶内偏析或称树枝状偏析，较少区域偏析。从上述各点看来，焊接过程的物理化学反应往往达不到平衡而又趋于平衡。这是焊接过程的特殊性和一般性，因此一般冶金平衡理论和定律不能机械地搬来应用于焊接过程，然而完全可以应用它来定性地分析焊接冶金反应可能进行的方向和所达到的程度。