液态金属净化与合金过渡课件

1材料成形原理（焊接部分）材料成形原理（焊接部分）3液态金属净化与合金过渡液态金属净化与合金过渡23.1焊缝金属的脱氧焊缝金属的脱氧3一、一、脱氧的目的和要求脱氧的目的和要求脱氧脱氧脱氧脱氧在药皮或焊丝中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，在药皮或焊丝中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，在药皮或焊丝中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，在药皮或焊丝中加入某些元素，使它在焊接中被氧化，以降低焊接区的氧化性，保护被焊金属及有益合金元素免受以降低焊接区的氧化性，保护被焊金属及有益合金元素免受以降低焊接区的氧化性，保护被焊金属及有益合金元素免受以降低焊接区的氧化性，保护被焊金属及有益合金元素免受氧化；或使被氧化的金属从它们的氧化物中还原出来的反应。氧化；或使被氧化的金属从它们的氧化物中还原出来的反应。氧化；或使被氧化的金属从它们的氧化物中还原出来的反应。氧化；或使被氧化的金属从它们的氧化物中还原出来的反应。脱氧剂脱氧剂脱氧剂脱氧剂用于脱氧的元素或铁合金。用于脱氧的元素或铁合金。用于脱氧的元素或铁合金。用于脱氧的元素或铁合金。脱氧的目的和要求脱氧的目的和要求脱氧的目的和要求脱氧的目的和要求目的：目的：目的：目的：尽量减少焊缝中的含氧量。尽量减少焊缝中的含氧量。尽量减少焊缝中的含氧量。尽量减少焊缝中的含氧量。要求：要求：要求：要求：防止被焊金属的氧化，减少液态金属中的溶解氧；防止被焊金属的氧化，减少液态金属中的溶解氧；防止被焊金属的氧化，减少液态金属中的溶解氧；防止被焊金属的氧化，减少液态金属中的溶解氧；排除脱氧后的产物，防止在焊接中形成非金属夹杂物。排除脱氧后的产物，防止在焊接中形成非金属夹杂物。排除脱氧后的产物，防止在焊接中形成非金属夹杂物。排除脱氧后的产物，防止在焊接中形成非金属夹杂物。4选择脱氧剂的原则：选择脱氧剂的原则：选择脱氧剂的原则：选择脱氧剂的原则：1 1、在焊接温度下，脱氧剂对氧的亲和力比在焊接温度下，脱氧剂对氧的亲和力比在焊接温度下，脱氧剂对氧的亲和力比在焊接温度下，脱氧剂对氧的亲和力比被焊金属被焊金属被焊金属被焊金属 对氧的亲和力大；对氧的亲和力大；对氧的亲和力大；对氧的亲和力大；1600 1600 时时时时，各种元素对氧亲和力，各种元素对氧亲和力，各种元素对氧亲和力，各种元素对氧亲和力从小到大从小到大从小到大从小到大的次序排列为：的次序排列为：的次序排列为：的次序排列为：CuCu、Ni Ni、CoCo、FeFe、W W、MoMo、CrCr、MnMn、V V、SiSi、TiTi、ZrZr、AlAl。焊接铁合金时，焊接铁合金时，焊接铁合金时，焊接铁合金时，AlAl、Ti Ti、SiSi、MnMn可作可作可作可作为脱氧剂，生产上常用它们的铁合金如为脱氧剂，生产上常用它们的铁合金如为脱氧剂，生产上常用它们的铁合金如为脱氧剂，生产上常用它们的铁合金如锰锰锰锰铁、硅铁、钛铁、铝粉铁、硅铁、钛铁、铝粉铁、硅铁、钛铁、铝粉铁、硅铁、钛铁、铝粉等。等。等。等。二、二、选择脱氧剂的原则选择脱氧剂的原则2 2、脱氧物不应溶于液态金属而应溶于熔渣，且熔点低、密度小，上浮、脱氧物不应溶于液态金属而应溶于熔渣，且熔点低、密度小，上浮、脱氧物不应溶于液态金属而应溶于熔渣，且熔点低、密度小，上浮、脱氧物不应溶于液态金属而应溶于熔渣，且熔点低、密度小，上浮至熔渣中，以减少夹杂物的数量。至熔渣中，以减少夹杂物的数量。至熔渣中，以减少夹杂物的数量。至熔渣中，以减少夹杂物的数量。3 3、必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性的影响，同时考必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性的影响，同时考必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性的影响，同时考必须考虑脱氧剂对焊缝成分、性能以及焊接工艺性的影响，同时考虑成本。虑成本。虑成本。虑成本。5脱氧的方式：脱氧的方式：脱氧的方式：脱氧的方式：脱氧按其进行方式可分为：脱氧按其进行方式可分为：脱氧按其进行方式可分为：脱氧按其进行方式可分为：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧1 1、先期脱氧、先期脱氧、先期脱氧、先期脱氧 先期脱氧先期脱氧先期脱氧先期脱氧：在药皮的加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应。：在药皮的加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应。：在药皮的加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应。：在药皮的加热阶段，固态药皮中进行的脱氧反应。特特特特 点点点点：脱氧过程的产物与熔滴不发生直接关系。：脱氧过程的产物与熔滴不发生直接关系。：脱氧过程的产物与熔滴不发生直接关系。：脱氧过程的产物与熔滴不发生直接关系。三、脱氧的方式三、脱氧的方式药皮加热时，高价氧化物或碳酸盐分解出药皮加热时，高价氧化物或碳酸盐分解出药皮加热时，高价氧化物或碳酸盐分解出药皮加热时，高价氧化物或碳酸盐分解出的氧和二氧化碳与脱氧剂（如：的氧和二氧化碳与脱氧剂（如：的氧和二氧化碳与脱氧剂（如：的氧和二氧化碳与脱氧剂（如：Al Al、Ti Ti、SiSi、Mn Mn）的反应为：）的反应为：）的反应为：）的反应为：FeFe2 2OO3 3=FeO+=FeO+OO2 2 CaCO CaCO3 3=CaO+=CaO+COCO2 2 Ti+2COTi+2CO2 2=TiO=TiO2 2+2CO2CO Si+2COSi+2CO2 2=SiO=SiO2 2+2CO2CO 反应结果反应结果反应结果反应结果：使气相氧化性减弱。：使气相氧化性减弱。：使气相氧化性减弱。：使气相氧化性减弱。脱氧效果脱氧效果脱氧效果脱氧效果：不完全（药皮加热阶段温度低、传质：不完全（药皮加热阶段温度低、传质：不完全（药皮加热阶段温度低、传质：不完全（药皮加热阶段温度低、传质条件差）条件差）条件差）条件差）62 2、沉淀脱氧、沉淀脱氧、沉淀脱氧、沉淀脱氧 沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧沉淀脱氧：指溶解在液态金属中的脱氧剂和：指溶解在液态金属中的脱氧剂和：指溶解在液态金属中的脱氧剂和：指溶解在液态金属中的脱氧剂和FeOFeO直接反应，把铁还原，直接反应，把铁还原，直接反应，把铁还原，直接反应，把铁还原，脱氧产物浮出液态金属的一脱氧产物浮出液态金属的一脱氧产物浮出液态金属的一脱氧产物浮出液态金属的一 种脱氧方式。种脱氧方式。种脱氧方式。种脱氧方式。特特特特 点点点点：在熔滴和熔池内进行，脱氧反应速度快。：在熔滴和熔池内进行，脱氧反应速度快。：在熔滴和熔池内进行，脱氧反应速度快。：在熔滴和熔池内进行，脱氧反应速度快。脱氧效果脱氧效果脱氧效果脱氧效果：脱氧彻底，是减少焊缝含氧量的重要环节。：脱氧彻底，是减少焊缝含氧量的重要环节。：脱氧彻底，是减少焊缝含氧量的重要环节。：脱氧彻底，是减少焊缝含氧量的重要环节。但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为：但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为：但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为：但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为：x x Me Me y y O O （Me Mex xOOy y）或：或：或：或：x x Me Me y y FeO FeO （Me Mex xOOy y）y y Fe Fe 常用的沉淀脱氧反应：常用的沉淀脱氧反应：常用的沉淀脱氧反应：常用的沉淀脱氧反应：1 1）锰的脱氧反应）锰的脱氧反应）锰的脱氧反应）锰的脱氧反应 2 2）硅的脱氧反应）硅的脱氧反应）硅的脱氧反应）硅的脱氧反应 3 3）硅锰联合脱氧）硅锰联合脱氧）硅锰联合脱氧）硅锰联合脱氧三、脱氧的方式三、脱氧的方式71 1）锰的脱氧反应锰的脱氧反应锰的脱氧反应锰的脱氧反应式中：式中：式中：式中：MnOMnO 渣中渣中渣中渣中MnOMnO的活度系数；的活度系数；的活度系数；的活度系数；MnOMnO 渣中渣中渣中渣中MnOMnO的活度；的活度；的活度；的活度；MnMn 金属中金属中金属中金属中MnMn的活度；的活度；的活度；的活度；FeOFeO 金属中金属中金属中金属中FeFe的活度。的活度。的活度。的活度。当金属中当金属中当金属中当金属中MnMn和和和和FeOFeO的含量少时，其活度系数的含量少时，其活度系数的含量少时，其活度系数的含量少时，其活度系数11，即，即，即，即 MnMnMn%Mn%，FeO FeO FeO%FeO%，于是：，于是：，于是：，于是：影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：增加增加增加增加MnMn、减少（、减少（、减少（、减少（MnO MnO）脱氧效果提高；脱氧效果提高；脱氧效果提高；脱氧效果提高；减小减小减小减小 MnO MnO 脱氧效果提高。脱氧效果提高。脱氧效果提高。脱氧效果提高。酸性渣，生成复合物酸性渣，生成复合物酸性渣，生成复合物酸性渣，生成复合物MnOSiO2 MnOSiO2、MnO TiO2 MnO TiO2、使使使使 MnOMnO减小，脱氧效果比碱性好。减小，脱氧效果比碱性好。减小，脱氧效果比碱性好。减小，脱氧效果比碱性好。三、脱氧的方式三、脱氧的方式8910 3 3、扩散脱氧、扩散脱氧、扩散脱氧、扩散脱氧扩散脱氧：扩散脱氧：扩散脱氧：扩散脱氧：以分配定律为理论基础，在液态金属与熔渣界面上进行的以分配定律为理论基础，在液态金属与熔渣界面上进行的以分配定律为理论基础，在液态金属与熔渣界面上进行的以分配定律为理论基础，在液态金属与熔渣界面上进行的脱氧脱氧脱氧脱氧分配定律：分配定律：分配定律：分配定律：影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：1 1）温度）温度）温度）温度 L L，发生如下扩散过程：，发生如下扩散过程：，发生如下扩散过程：，发生如下扩散过程：FeOFeO（FeOFeO）。）。）。）。即在熔池后即在熔池后即在熔池后即在熔池后部低温区进行扩散脱氧。部低温区进行扩散脱氧。部低温区进行扩散脱氧。部低温区进行扩散脱氧。2 2）降低渣中（）降低渣中（）降低渣中（）降低渣中（FeOFeO）的活度，有利于扩散脱氧。）的活度，有利于扩散脱氧。）的活度，有利于扩散脱氧。）的活度，有利于扩散脱氧。酸性渣中（酸性渣中（酸性渣中（酸性渣中（FeOFeO）活度小、碱性渣中活度大。）活度小、碱性渣中活度大。）活度小、碱性渣中活度大。）活度小、碱性渣中活度大。脱氧效果：脱氧效果：脱氧效果：脱氧效果：不充分不充分不充分不充分焊接时冷却速度大、扩散时间短、氧的扩散又慢焊接时冷却速度大、扩散时间短、氧的扩散又慢焊接时冷却速度大、扩散时间短、氧的扩散又慢焊接时冷却速度大、扩散时间短、氧的扩散又慢三、脱氧的方式三、脱氧的方式113.2焊缝金属中硫和磷的控制焊缝金属中硫和磷的控制12一、硫的危害及控制一、硫的危害及控制硫的危害及控制硫的危害及控制硫的危害及控制硫的危害及控制 1 1、硫的危害、硫的危害、硫的危害、硫的危害 FeSFeS在液态铁中无限互溶，室温时溶解度在液态铁中无限互溶，室温时溶解度在液态铁中无限互溶，室温时溶解度在液态铁中无限互溶，室温时溶解度仅为仅为仅为仅为0.015%0.02%0.015%0.02%，在熔池凝固时发生偏，在熔池凝固时发生偏，在熔池凝固时发生偏，在熔池凝固时发生偏析。析。析。析。以低熔点共晶以低熔点共晶以低熔点共晶以低熔点共晶Fe+FeSFe+FeS（熔点（熔点（熔点（熔点985985）或）或）或）或FeS+FeOFeS+FeO（熔点（熔点（熔点（熔点940940）的形式呈片状或链）的形式呈片状或链）的形式呈片状或链）的形式呈片状或链状分布于晶界。状分布于晶界。状分布于晶界。状分布于晶界。因此：因此：因此：因此：增加产生结晶裂纹的倾向。增加产生结晶裂纹的倾向。增加产生结晶裂纹的倾向。增加产生结晶裂纹的倾向。降低冲击韧性、抗腐蚀性。降低冲击韧性、抗腐蚀性。降低冲击韧性、抗腐蚀性。降低冲击韧性、抗腐蚀性。13 2 2、控制硫的措施、控制硫的措施、控制硫的措施、控制硫的措施 限制焊材的含硫量限制焊材的含硫量限制焊材的含硫量限制焊材的含硫量低碳钢、低合金钢焊丝：低碳钢、低合金钢焊丝：低碳钢、低合金钢焊丝：低碳钢、低合金钢焊丝：S S0.03%0.04%0.03%0.04%；合金钢焊丝：合金钢焊丝：合金钢焊丝：合金钢焊丝：S S0.025%0.03%0.025%0.03%；不锈钢焊丝：不锈钢焊丝：不锈钢焊丝：不锈钢焊丝：S S0.02%0.02%；限制药皮、焊剂、药芯中的含硫量。限制药皮、焊剂、药芯中的含硫量。限制药皮、焊剂、药芯中的含硫量。限制药皮、焊剂、药芯中的含硫量。用冶金方法脱硫用冶金方法脱硫用冶金方法脱硫用冶金方法脱硫选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫，如锰、镁、钙等。选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫，如锰、镁、钙等。选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫，如锰、镁、钙等。选择对硫亲和力比铁大的元素进行脱硫，如锰、镁、钙等。锰的脱硫产物为锰的脱硫产物为锰的脱硫产物为锰的脱硫产物为MnSMnS不溶于钢液，其脱硫反应为：不溶于钢液，其脱硫反应为：不溶于钢液，其脱硫反应为：不溶于钢液，其脱硫反应为：熔渣中的碱性氧化物，如熔渣中的碱性氧化物，如熔渣中的碱性氧化物，如熔渣中的碱性氧化物，如MnO MnO、CaO CaO、MgO MgO 等，也能脱硫：等，也能脱硫：等，也能脱硫：等，也能脱硫：材材 料料原含硫量原含硫量/%/%处理方法处理方法处理后含处理后含硫量、硫量、%TiO2TiO2CaF2CaF20.140.140.320.32100100焙烧焙烧2530min2530min焙焙 烧烧0.070.070.130.13原材料的焙烧处理原材料的焙烧处理一、硫的危害及控制一、硫的危害及控制14与铁、镍形成低熔点共晶与铁、镍形成低熔点共晶与铁、镍形成低熔点共晶与铁、镍形成低熔点共晶如：如：如：如：FeFe3 3P PFeFe（10501050）NiNi3 3P PFe Fe（880880）Fe2P 或或 Fe3P 硬而脆硬而脆增加材料的冷脆性增加材料的冷脆性 冲击韧性降低，冲击韧性降低，脆性转变温度升高脆性转变温度升高 促使含碳量较高的促使含碳量较高的低合金钢和奥氏体低合金钢和奥氏体钢产生结晶裂纹钢产生结晶裂纹 磷在大多数铁基合金中，都认为是有害元素：磷在大多数铁基合金中，都认为是有害元素：磷的危害及控制磷的危害及控制磷的危害及控制磷的危害及控制 1 1、磷的危害、磷的危害、磷的危害、磷的危害二、磷的危害及控制二、磷的危害及控制152、控制磷的措施、控制磷的措施 限制母材、焊材的含磷量限制母材、焊材的含磷量限制母材、焊材的含磷量限制母材、焊材的含磷量 药皮和焊剂中的锰矿是焊缝增磷的主药皮和焊剂中的锰矿是焊缝增磷的主药皮和焊剂中的锰矿是焊缝增磷的主药皮和焊剂中的锰矿是焊缝增磷的主要来源。当焊剂中要来源。当焊剂中要来源。当焊剂中要来源。当焊剂中P P 0.03%0.03%时，磷由时，磷由时，磷由时，磷由熔渣向焊缝过渡。熔渣向焊缝过渡。熔渣向焊缝过渡。熔渣向焊缝过渡。锰矿：锰矿：锰矿：锰矿：P0.22%P0.22%高锰熔炼焊剂：高锰熔炼焊剂：高锰熔炼焊剂：高锰熔炼焊剂：P0.15%P0.15%无锰熔炼和烧结焊剂：无锰熔炼和烧结焊剂：无锰熔炼和烧结焊剂：无锰熔炼和烧结焊剂：P0.05%P0.05%二、磷的危害及控制二、磷的危害及控制16用冶金方法脱磷用冶金方法脱磷用冶金方法脱磷用冶金方法脱磷脱磷反应分为两步：脱磷反应分为两步：脱磷反应分为两步：脱磷反应分为两步：第一步第一步第一步第一步，FeOFeO将磷氧化生成将磷氧化生成将磷氧化生成将磷氧化生成P P2 2OO5 5；第二步第二步第二步第二步，P P2 2OO5 5与渣中的碱性氧化物生成稳定与渣中的碱性氧化物生成稳定与渣中的碱性氧化物生成稳定与渣中的碱性氧化物生成稳定的磷酸盐。的磷酸盐。的磷酸盐。的磷酸盐。反应式为：反应式为：反应式为：反应式为：增加熔渣的碱度有利于脱磷增加熔渣的碱度有利于脱磷增加熔渣的碱度有利于脱磷增加熔渣的碱度有利于脱磷碱性渣中不允许有较多碱性渣中不允许有较多碱性渣中不允许有较多碱性渣中不允许有较多FeOFeO，否则，增氧、，否则，增氧、，否则，增氧、，否则，增氧、不利脱硫、产生气孔。不利脱硫、产生气孔。不利脱硫、产生气孔。不利脱硫、产生气孔。碱度碱度 R=CaO/SiO2熔熔渣渣碱碱度度和和FeO含含量量对对磷磷在在渣渣及及钢液中分配比的影响钢液中分配比的影响w(FeO)(%)二、磷的危害及控制二、磷的危害及控制173.3合金过渡合金过渡18一、合金过渡的目的及方式一、合金过渡的目的及方式合金过渡合金过渡合金过渡合金过渡把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属把需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中的过程。（或堆焊金属）中的过程。（或堆焊金属）中的过程。（或堆焊金属）中的过程。（一）（一）（一）（一）合金过渡的目的合金过渡的目的合金过渡的目的合金过渡的目的 1 1、补偿焊接过程中损失（如氧化、蒸发）的合金元素；、补偿焊接过程中损失（如氧化、蒸发）的合金元素；、补偿焊接过程中损失（如氧化、蒸发）的合金元素；、补偿焊接过程中损失（如氧化、蒸发）的合金元素；2 2、消除焊接缺陷，改善焊缝的组织和性能；、消除焊接缺陷，改善焊缝的组织和性能；、消除焊接缺陷，改善焊缝的组织和性能；、消除焊接缺陷，改善焊缝的组织和性能；如：脱氧、脱硫，加入锰；如：脱氧、脱硫，加入锰；如：脱氧、脱硫，加入锰；如：脱氧、脱硫，加入锰；细化晶粒、提高韧性，加入微量细化晶粒、提高韧性，加入微量细化晶粒、提高韧性，加入微量细化晶粒、提高韧性，加入微量TiTi、B B等。等。等。等。3 3、获得具有特殊性能的堆焊金属、获得具有特殊性能的堆焊金属、获得具有特殊性能的堆焊金属、获得具有特殊性能的堆焊金属 如表面耐磨、耐蚀、耐热等。如表面耐磨、耐蚀、耐热等。如表面耐磨、耐蚀、耐热等。如表面耐磨、耐蚀、耐热等。19（二）（二）（二）（二）合金过渡的方式合金过渡的方式合金过渡的方式合金过渡的方式 常用的合金过度的方式有以下几种：常用的合金过度的方式有以下几种：常用的合金过度的方式有以下几种：常用的合金过度的方式有以下几种：1 1、应用合金焊丝或带极、应用合金焊丝或带极、应用合金焊丝或带极、应用合金焊丝或带极方法：合金焊丝、带极或板极方法：合金焊丝、带极或板极方法：合金焊丝、带极或板极方法：合金焊丝、带极或板极+碱性药皮或低氧、无氧焊剂。碱性药皮或低氧、无氧焊剂。碱性药皮或低氧、无氧焊剂。碱性药皮或低氧、无氧焊剂。优点：可靠、焊缝成分均匀、合金元素损失少。优点：可靠、焊缝成分均匀、合金元素损失少。优点：可靠、焊缝成分均匀、合金元素损失少。优点：可靠、焊缝成分均匀、合金元素损失少。缺点：焊丝制造工艺复杂，成本高。缺点：焊丝制造工艺复杂，成本高。缺点：焊丝制造工艺复杂，成本高。缺点：焊丝制造工艺复杂，成本高。应用：气保护焊、埋弧焊应用：气保护焊、埋弧焊应用：气保护焊、埋弧焊应用：气保护焊、埋弧焊 2 2、应用药芯焊丝或药芯焊条、应用药芯焊丝或药芯焊条、应用药芯焊丝或药芯焊条、应用药芯焊丝或药芯焊条方法：将所需的合金粉料填入药芯中。方法：将所需的合金粉料填入药芯中。方法：将所需的合金粉料填入药芯中。方法：将所需的合金粉料填入药芯中。优点：药芯中合金成分的配比可任意调整优点：药芯中合金成分的配比可任意调整优点：药芯中合金成分的配比可任意调整优点：药芯中合金成分的配比可任意调整缺点：药芯焊丝制造工艺复杂，成本高缺点：药芯焊丝制造工艺复杂，成本高缺点：药芯焊丝制造工艺复杂，成本高缺点：药芯焊丝制造工艺复杂，成本高应用：埋弧焊、气保护焊、自保护焊应用：埋弧焊、气保护焊、自保护焊应用：埋弧焊、气保护焊、自保护焊应用：埋弧焊、气保护焊、自保护焊 一、合金过渡的目的及方式一、合金过渡的目的及方式带极堆焊带极堆焊203 3、应用合金药皮或粘结焊剂、应用合金药皮或粘结焊剂、应用合金药皮或粘结焊剂、应用合金药皮或粘结焊剂方法：合金加入药皮或粘结焊剂方法：合金加入药皮或粘结焊剂方法：合金加入药皮或粘结焊剂方法：合金加入药皮或粘结焊剂+普通焊丝。普通焊丝。普通焊丝。普通焊丝。优点：简单方便、制造容易、成本低。优点：简单方便、制造容易、成本低。优点：简单方便、制造容易、成本低。优点：简单方便、制造容易、成本低。缺点：合金利用率低、合金成分不够稳定、均匀。缺点：合金利用率低、合金成分不够稳定、均匀。缺点：合金利用率低、合金成分不够稳定、均匀。缺点：合金利用率低、合金成分不够稳定、均匀。应用：碱性焊条，非烧结焊剂。应用：碱性焊条，非烧结焊剂。应用：碱性焊条，非烧结焊剂。应用：碱性焊条，非烧结焊剂。4 4、应用合金粉末或预涂层、应用合金粉末或预涂层、应用合金粉末或预涂层、应用合金粉末或预涂层方法：所需合金制成粉末，输送到焊接区，随母材熔化。方法：所需合金制成粉末，输送到焊接区，随母材熔化。方法：所需合金制成粉末，输送到焊接区，随母材熔化。方法：所需合金制成粉末，输送到焊接区，随母材熔化。优点：成分比例调配方便，无需轧制、拉拔，合金损失少。优点：成分比例调配方便，无需轧制、拉拔，合金损失少。优点：成分比例调配方便，无需轧制、拉拔，合金损失少。优点：成分比例调配方便，无需轧制、拉拔，合金损失少。缺点：合金成分均匀性差，制粉工艺复杂。缺点：合金成分均匀性差，制粉工艺复杂。缺点：合金成分均匀性差，制粉工艺复杂。缺点：合金成分均匀性差，制粉工艺复杂。应用：气保护焊、堆焊。应用：气保护焊、堆焊。应用：气保护焊、堆焊。应用：气保护焊、堆焊。5 5、应用置换反应、应用置换反应、应用置换反应、应用置换反应方法：药皮和焊剂中加入金属氧化物，通过熔渣与金属的还原反应，使合金元方法：药皮和焊剂中加入金属氧化物，通过熔渣与金属的还原反应，使合金元方法：药皮和焊剂中加入金属氧化物，通过熔渣与金属的还原反应，使合金元方法：药皮和焊剂中加入金属氧化物，通过熔渣与金属的还原反应，使合金元素进入焊缝中。素进入焊缝中。素进入焊缝中。素进入焊缝中。如：如：如：如：如：高硅高锰焊剂如：高硅高锰焊剂如：高硅高锰焊剂如：高硅高锰焊剂+低合金钢焊丝埋弧焊。合金化程度有限，伴有焊缝含氧量增加。低合金钢焊丝埋弧焊。合金化程度有限，伴有焊缝含氧量增加。低合金钢焊丝埋弧焊。合金化程度有限，伴有焊缝含氧量增加。低合金钢焊丝埋弧焊。合金化程度有限，伴有焊缝含氧量增加。一、合金过渡的目的及方式一、合金过渡的目的及方式激光表面合金化激光表面合金化1激光束惰性气体 2-预涂层 3基体4热影响区 5熔区 6工件移动方向21熔合比熔合比二、合金元素的过渡系数二、合金元素的过渡系数式中，式中，式中，式中，合金元素的原始含量；合金元素的原始含量；合金元素的原始含量；合金元素的原始含量；合金元素在焊缝金属中的含量；合金元素在焊缝金属中的含量；合金元素在焊缝金属中的含量；合金元素在焊缝金属中的含量；熔合比，即焊缝中局部熔化的母材所占的比例；熔合比，即焊缝中局部熔化的母材所占的比例；熔合比，即焊缝中局部熔化的母材所占的比例；熔合比，即焊缝中局部熔化的母材所占的比例；合金元素在母材中的含量；合金元素在母材中的含量；合金元素在母材中的含量；合金元素在母材中的含量；合金元素在熔敷金属中的含量；合金元素在熔敷金属中的含量；合金元素在熔敷金属中的含量；合金元素在熔敷金属中的含量；合金元素在焊丝中的含量；合金元素在焊丝中的含量；合金元素在焊丝中的含量；合金元素在焊丝中的含量；合金元素在焊条药皮中的含量；合金元素在焊条药皮中的含量；合金元素在焊条药皮中的含量；合金元素在焊条药皮中的含量；焊条药皮质量系数，即单位长度焊条中药皮质量与焊芯质量之比。焊条药皮质量系数，即单位长度焊条中药皮质量与焊芯质量之比。焊条药皮质量系数，即单位长度焊条中药皮质量与焊芯质量之比。焊条药皮质量系数，即单位长度焊条中药皮质量与焊芯质量之比。用途：用途：用途：用途：预先计算合金元素在焊缝中的含量；预先计算合金元素在焊缝中的含量；预先计算合金元素在焊缝中的含量；预先计算合金元素在焊缝中的含量；对设计和选择焊接材料有实用价值。对设计和选择焊接材料有实用价值。对设计和选择焊接材料有实用价值。对设计和选择焊接材料有实用价值。合金过渡系数合金过渡系数合金过渡系数合金过渡系数：某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含某元素在熔敷金属中的实际含量与它在焊接材料中的原始含量之比。量之比。量之比。量之比。当=0时，22各种合金化元素的过渡系数各种合金化元素的过渡系数各种合金化元素的过渡系数各种合金化元素的过渡系数 二、合金元素的过渡系数二、合金元素的过渡系数焊焊接方法接方法焊丝焊丝或或焊焊芯芯焊剂焊剂、药药皮或皮或药药芯芯过过渡系数渡系数C CSiSiMnMnCrCrWWV VNbNbMoMoNiNiTiTi氩氩弧弧焊焊H70W10H70W10Cr3Mn2VCr3Mn2V0.800.800.790.790.880.880.990.990.940.940.850.85埋弧埋弧焊焊HJ251HJ2510.530.532.032.030.590.590.830.830.830.830.780.78HJ431HJ4310.330.332.252.251.131.130.700.700.890.890.770.77COCO2 2焊焊0.290.290.720.720.600.600.940.940.960.960.680.68H08AH08AMnCrCNiMnCrCNi0.780.780.830.830.900.900.990.99焊焊条条电电弧弧焊焊H18CrH18CrMnSiMnSi赤赤铁矿铁矿0.220.220.020.020.050.050.250.25大理石大理石0.280.280.100.100.140.140.430.43石英石英0.200.200.750.750.180.180.800.80氟石氟石0.670.670.880.880.380.380.890.89H08AH08A钛钙钛钙型型0.710.710.380.380.770.770.520.520.800.800.600.600.960.960.130.13氧化氧化铁铁型型0.14-0.14-0.270.270.08-0.08-0.120.120.640.640.710.71低低氢氢型型0.44-0.44-0.550.550.14-0.14-0.270.270.45-0.45-0.550.550.72-0.72-0.820.820.59-0.59-0.640.640.83-0.83-0.860.86低低氢氢型型（堆（堆焊焊）0.32-0.32-0.650.650.76-0.76-0.860.860.40-0.40-0.500.500.86-0.86-0.900.900.84-0.84-0.910.910.78-0.78-0.880.8823三、影响合金过渡系数的因素三、影响合金过渡系数的因素1 1、合金元素的性质、合金元素的性质、合金元素的性质、合金元素的性质 合金元素沸点合金元素沸点合金元素沸点合金元素沸点蒸发损失蒸发损失蒸发损失蒸发损失过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数 例如：例如：例如：例如：锰的沸点锰的沸点锰的沸点锰的沸点远低于其他金属，远低于其他金属，远低于其他金属，远低于其他金属，焊接高温下很容易蒸发，在焊接高温下很容易蒸发，在焊接高温下很容易蒸发，在焊接高温下很容易蒸发，在同样条件下，锰的过渡系数比其它合金元素低很多同样条件下，锰的过渡系数比其它合金元素低很多同样条件下，锰的过渡系数比其它合金元素低很多同样条件下，锰的过渡系数比其它合金元素低很多 合金元素合金元素合金元素合金元素锰锰锰锰铜铜铜铜铬铬铬铬钒钒钒钒钼钼钼钼沸沸沸沸 点点点点/2027202725952595267226723380338055605560 合金元素对氧亲和力合金元素对氧亲和力合金元素对氧亲和力合金元素对氧亲和力氧化损失氧化损失氧化损失氧化损失过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数 1600 时，各种元素对氧亲和力从小到大的次序排列为：时，各种元素对氧亲和力从小到大的次序排列为：CuNiCoFeWMoCrMnVSiTiZrAl焊钢时：焊钢时：铁铁左面左面元素几乎无氧化损失，过渡系数大；元素几乎无氧化损失，过渡系数大；铁铁右面靠近右面靠近铁的元素氧化损失较小，过渡系数较大；铁的元素氧化损失较小，过渡系数较大；铁铁右面远离右面远离铁的元素氧化损失较大，过渡系数较小。铁的元素氧化损失较大，过渡系数较小。若过渡若过渡Ti、Zr、Al，需创造低氧或无氧焊接条件。，需创造低氧或无氧焊接条件。W焊条/%MnMo VSiCr合金元素在熔敷金属中的含合金元素在熔敷金属中的含量与在焊条中含量的关系量与在焊条中含量的关系 W熔敷金属/%24三、影响合金过渡系数的因素三、影响合金过渡系数的因素2 2、合金元素的含量、合金元素的含量、合金元素的含量、合金元素的含量随着药皮或焊剂中合金元素含量增加，随着药皮或焊剂中合金元素含量增加，随着药皮或焊剂中合金元素含量增加，随着药皮或焊剂中合金元素含量增加，过渡系数逐渐增加，最后趋于稳定。过渡系数逐渐增加，最后趋于稳定。过渡系数逐渐增加，最后趋于稳定。过渡系数逐渐增加，最后趋于稳定。一方面：一方面：一方面：一方面：某元素浓度某元素浓度某元素浓度某元素浓度 其他成分其他成分其他成分其他成分(包括包括包括包括氧化剂氧化剂氧化剂氧化剂)氧化性氧化性氧化性氧化性过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数;另一方面：另一方面：另一方面：另一方面：合金元素的残留损失合金元素的残留损失合金元素的残留损失合金元素的残留损失、药皮、药皮、药皮、药皮和焊剂的保护效果和焊剂的保护效果和焊剂的保护效果和焊剂的保护效果过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数。253 3、合金剂的粒度合金剂的粒度合金剂的粒度合金剂的粒度粒度粒度粒度粒度比表面积比表面积比表面积比表面积氧化损失氧化损失氧化损失氧化损失过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数；粒度过大粒度过大粒度过大粒度过大不易熔化不易熔化不易熔化不易熔化残留损失残留损失残留损失残留损失 过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数。三、影响合金过渡系数的因素三、影响合金过渡系数的因素264 4、药皮、焊剂及气体、药皮、焊剂及气体、药皮、焊剂及气体、药皮、焊剂及气体的成分的成分的成分的成分qq药皮或焊剂的氧化势药皮或焊剂的氧化势药皮或焊剂的氧化势药皮或焊剂的氧化势过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数；qq合金元素及其氧化物在合金元素及其氧化物在合金元素及其氧化物在合金元素及其氧化物在药皮中共存药皮中共存药皮中共存药皮中共存过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数；qq合金元素的氧化物与熔合金元素的氧化物与熔合金元素的氧化物与熔合金元素的氧化物与熔渣的酸碱性相同渣的酸碱性相同渣的酸碱性相同渣的酸碱性相同过渡系过渡系过渡系过渡系数数数数；qq混合气体混合气体混合气体混合气体Ar+COAr+CO2 2中中中中COCO2 2含量增加，合金元素的过含量增加，合金元素的过含量增加，合金元素的过含量增加，合金元素的过渡系数逐渐降低渡系数逐渐降低渡系数逐渐降低渡系数逐渐降低 三、影响合金过渡系数的因素三、影响合金过渡系数的因素275 5、药皮的重量系数和焊、药皮的重量系数和焊、药皮的重量系数和焊、药皮的重量系数和焊剂的熔化率剂的熔化率剂的熔化率剂的熔化率 KKb b 残留损失残留损失残留损失残留损失 过渡过渡过渡过渡系数系数系数系数；K Kb b 药皮加厚过渡路程药皮加厚过渡路程药皮加厚过渡路程药皮加厚过渡路程 氧化损失氧化损失氧化损失氧化损失 过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数。（采用双层药皮，内层主要加采用双层药皮，内层主要加采用双层药皮，内层主要加采用双层药皮，内层主要加合金剂，外层加造气及造渣剂合金剂，外层加造气及造渣剂合金剂，外层加造气及造渣剂合金剂，外层加造气及造渣剂和脱氧剂。和脱氧剂。和脱氧剂。和脱氧剂。）焊剂的熔化率焊剂的熔化率焊剂的熔化率焊剂的熔化率 残留损失残留损失残留损失残留损失 合金过渡系数合金过渡系数合金过渡系数合金过渡系数 三、影响合金过渡系数的因素三、影响合金过渡系数的因素28习题与思考习题与思考1 1 1 1、何谓脱氧、何谓脱氧、何谓脱氧、何谓脱氧?选择脱氧剂的原则是什么？选择脱氧剂的原则是什么？选择脱氧剂的原则是什么？选择脱氧剂的原则是什么？2 2 2 2、脱氧有哪几种方式、脱氧有哪几种方式、脱氧有哪几种方式、脱氧有哪几种方式?各有什么特点？各有什么特点？各有什么特点？各有什么特点？3 3 3 3、为什么酸性焊条一般用锰铁脱氧，不用硅铁脱氧、为什么酸性焊条一般用锰铁脱氧，不用硅铁脱氧、为什么酸性焊条一般用锰铁脱氧，不用硅铁脱氧、为什么酸性焊条一般用锰铁脱氧，不用硅铁脱氧?而而而而碱性焊条是用锰铁和硅铁同时作为脱氧剂碱性焊条是用锰铁和硅铁同时作为脱氧剂碱性焊条是用锰铁和硅铁同时作为脱氧剂碱性焊条是用锰铁和硅铁同时作为脱氧剂?4 4 4 4、硫、磷对焊接质量有何影响硫、磷对焊接质量有何影响硫、磷对焊接质量有何影响硫、磷对焊接质量有何影响?如何控制它们如何控制它们如何控制它们如何控制它们?5 5 5 5、焊缝金属合金化的目的何在、焊缝金属合金化的目的何在、焊缝金属合金化的目的何在、焊缝金属合金化的目的何在?有哪些合金化方式有哪些合金化方式有哪些合金化方式有哪些合金化方式?6 6 6 6、什么是合金元素的过渡系数、什么是合金元素的过渡系数、什么是合金元素的过渡系数、什么是合金元素的过渡系数?如何在合金过渡中提高如何在合金过渡中提高如何在合金过渡中提高如何在合金过渡中提高过渡系数过渡系数过渡系数过渡系数?7 7 7 7、综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、综合分析熔渣的碱度对金属的氧化、脱氧、脱硫、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。脱磷、合金过渡的影响。脱磷、合金过渡的影响。脱磷、合金过渡的影响。2930碱性渣沉淀脱氧碱性渣沉淀脱氧酸性渣沉淀脱氧酸性渣沉淀脱氧2 231