《焊接冶金学》 全套教学课件.pptx

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焊接冶金学（基本原理）绪论第一章焊接化学冶金第二章焊接材料第三章熔池凝固和焊缝固态相变第四章焊接热影响区的组织第五章焊接裂纹绪论焊接：

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间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

一、焊接过程的物理本质A原子间的距离为r时，结合力最大。

对于大多数金属r0.30.5nm，原子间的距AA离大于或小于r时，结合力显著降低。

为了克服阻碍金属表面紧密接触的各种因素，采取以下两种措施：

加压破坏接触面氧化膜，增加有效接触面，达到紧密接触。

加热对金属，结合处达到塑性或熔化状态时，氧化膜迅速破坏，金属变形阻力降低；并增加原子振动能，促使扩散、再结晶、化学反应和结晶过程的进行。

加热温度越低，所需压力越大，实现焊接的条件：

区TT1，压力须在AB线右上方；区T1T2之间时，压力应在BC线以上；区TT1TM（TM是金属熔化温度），压力为零，此即熔焊情况。

焊接与钎焊在微观上是有原则的区别，如图：

钎焊时钎料熔化，母材不熔化，不易形成共同的晶粒，只是在钎料与母材之间形成有相互原子渗透的机械结合。

但有些材料钎焊也能形成共同晶粒，如用铝基钎料焊铝和铜基钎料焊铜时。

二、焊接热源的种类及其特性焊接热源主要是热能和机械能。

能够满足焊接条件的热源有以下几种：

电弧热利用气体介质中放电过程所产生的热能作为焊接热源，是焊接热源中应用最广泛的一种，如手工电弧焊、埋弧焊、惰性气体保护焊（TIG、MIG）、活性气体保护焊（MAG）等化学热利用助燃和可燃气体（氧、乙炔等）或铝、镁热剂进行化学反应时所产生的热能（如气焊和热剂焊）电阻热利用电流通过导体产生的电阻热（如电阻焊和电渣焊）。

该类焊接方法，机械化和自动化程度较高，但需强大的电力。

高频感应热对于磁性金属，利用高频感应所产生二次电流作为热源，局部加热，实质上是另一种电阻加热。

热度集中，焊接速度高，如高频焊管等。

对于不锈钢和铝等无磁性材料，经研究装设导磁附件，仍可高频焊接。

摩擦热由机械摩擦产生热能作为焊接热源。

等离子焰电弧或高频放电产生高度电离的离子流，携带大量的热能和动能，作为焊接热源（等离子焊接、切割和喷涂）。

电子束利用高压高速运动的电子在真空中猛烈轰击金属表面，使动能转化为热能作为焊接热源。

故焊接质量很高。

因热能高度集中，焊缝深宽比可达40以上，所以焊接HAZ很窄。

激光束是通过受辐射而使放射增强的光简称激光经过聚焦产生能量高度集中的激光束作为焊接热源。

三、熔焊加热特点及焊接接头的形成焊接电源主要是电弧，其次是电阻、等离子、电子束和激光，电渣应用较少。

下面以电弧焊为例，讨论熔焊加热特点。

焊件上加热区的能量分布热源通过焊件上一定的作用面积把热能传给焊件。

对电弧焊，这个作用面积称为加热区，细分为加热斑点区和活性斑点区。

活性斑点区带电质点集中轰击的区，电能转为热能，斑点直径为dA，电流密度J的变化如图0-4。

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。

加热斑点的直径为dH，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，如图0-5。

单位时间通过单位面积传入焊件的热能，即比热流的分布可近似用高斯模型来描述。

距斑点中心任意点A的比热流可用下式计算：

q（r）=qmeKr2式中q（r）A点比热流（J/（m2s）qm加热斑点中心的最大比热流，（J/（2s）K热流集中系数（3）rA点距加热中心的距离（）上式的K值说明了热能集中程度，主要决定于焊接方法、工艺参数和被焊材料的导热性能等。

电弧焊条件下，厚皮焊条手弧焊K1.21.3-2，埋弧焊K6.0-2，气焊K0.170.39-2根据qm和K值可求出任意点的比热流q（r）。

立体高斯锥体下面的全部热能为：

工件热输入，或用于加热工件的热功率在一定条件下是常数，受多种因素影响，如焊接方法、焊接材料、焊接工艺参数，以及运条摆动等表0-2为常见的值。

影响热能分布的因素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。

如图。

焊接热过程被焊金属在热源作用下局部受热和熔化，焊接热过程贯穿整个焊接过程。

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，是影响焊接质量和生产率的重要因素之一。

焊接化学冶金过程金属、熔渣与气相之间进行的系列化学冶金反应，如金属氧化、还原、脱硫、脱磷、掺合金等。

直接影响焊缝成分、组织和性能。

化学冶金研究重点是通过焊接材料来提高焊缝强韧性，主要有两个途径：

向焊缝中加入微量合金元素（如Ti、Mo、Nb、V、ZrB和稀土等）进行变质处理，提高焊缝的韧性。

降低焊缝中的碳，并最大限度排除硫、磷、氧、氮、氢等杂质，提高焊缝韧性。

焊接时的金属凝固结晶和相变过程a焊接熔池（焊缝）的凝固和相变随着热源离开，经过化学冶金反应的熔池金属就开始凝固结晶，金属原子由近程有序转变为远程有序排列，即有液态转变为固态。

对于有同素异构转变的金属，随温度下降，将发生固态相变。

如钢铁：

转变。

因焊接条件下是快速连续冷却，并受局部拘束应力的作用，因此，可能产生偏析、夹杂、气孔、热裂纹、冷裂纹、脆化等缺陷。

故而控制和调整焊缝金属的凝固和相变过程成为保证焊接质量的关键。

b熔合区和近缝区两侧的母材相变过程焊接时经受加热和冷却过程，必然发生组织转变。

c焊接接头区域划分焊缝-熔合区-热影响区（HAZ）由图可见，焊接接头是由两部分组成，即焊缝和热影响区，其间是过渡区，称为熔合区。

焊接时除了必须保证焊缝金属的性能外，还必须保证焊接热影响区的性能。

四、焊接温度场焊接传热的基本形式传热理论：

热传导为传导、对流和辐射在熔焊的条件下，由热源传热给焊件的热量，主要是以辐射和为主对流，而母材和焊条（焊丝）获得热能之后，热的传播则是以热传导为主。

焊接温度场的一般特征温度场焊接时焊件上各点的温度每一瞬时都在变化，而且是有规律地变化。

焊件上（包括内部）某瞬时的温度分布称为“温度场”可以用数学关系表示如下：

Tf（x、y、z、t）式中T焊件上某瞬时的温度；x、y、z焊件某点的空间坐标；t时间。

等温线或等温面焊接温度场分布情况可以用等温线或等温面表示。

就是把焊件上瞬时温度相同的各点连接在一起，成为一条线或一个面。

各等温线或等温面彼此之间不能相交，存在一定的温度差，其用温度梯度来表示。

温度梯度与X轴相交的各个温度线彼此不同，如法线方向两相邻温度T1和T2的温度差为（T1T2），温度梯度为（T1T2/S），当距离很小时：

方向不同就有不同的温度梯度，如图，假如nn线与ss线方向成时，稳定温度场焊接温度场各点的温度不随时间而变动时，称为稳定温度场；随时间而变动的是非稳定温度场；准稳定温度场恒定热功率的热源固定作用在焊件上时（相当于补焊缺陷的情况），开始一段时间内，温度是非稳定的，经过一段时间后达到饱和状态，形成暂时稳定的温度场，这种情况称为准稳定温度场。

移动热源温度场焊接移动热源，经过一段时间后，焊件上会形成准稳定温度场，和热源一起移动的准稳定温度场。

采用移动坐标，坐标原点和热源中心重合，可建立焊接温度场数学模型。

对于厚大焊件在表面上堆焊，可以把温度场看成是三维的，把热源看作是一个点（点热源），热的传播是沿三个方向，如图。

三维温度场焊接传热分类根据焊件的尺寸和热源的性质，焊接传热可以是三维（空间传热）、二维（平面传热）和一维（线性传热）。

一次焊透的薄板，温度场可以看成是二维的，可以认为在板厚方向没有温差，把热源看成是沿板厚的一条线（线热源），热的传播为两个方向（X、Y），属于平面传热，如图。

二维温度场细棒的电阻焊（摩擦焊）对接、焊条或焊丝的加热，温度场均属一维。

如果温度在细棒截面上的分布是均匀的，如同一个均温的小平面进行热的传播（面热源），此时的传热方向只有一个（X），见图。

一维温度场影响温度场的因素热源的性质热源的性质不同，焊接温度场的分布也不同。

电弧焊条件下，25以上的钢板就可以认为是点状热源。

100以上的厚钢板电渣焊时却是线状热源。

电子束和激光焊接时，热能及其集中，温度场范围很小。

气焊时，热源作用面积大，温度场范围也大。

焊接线能量以电弧焊为例，采用的焊接线能量不同（即热源能量q和焊接速度v之比E=q/v），温度场的分布也不同，如下图当q=常数时，随焊接速度v的增加，等温线的范围变小。

即温度场的宽度和长度都变小，但宽度的较小更大些，所以温度场的形状变得更细长，如图a。

当v=常数时，随热源功率q的增加，温度场的范围也随之增大，如图b。

如q/v保持定值，保持等比例改变时，会使等温线有所拉长，使温度场的范围也随之拉长，如图c。

被焊金属的热物理性质（材质影响）热导率（）金属导热的能力，物理意义是在单位时间内，沿法线方向单位距离相差1时经过单位面积所传递的热能，即比热容（c）1g物质每升高1所需的热谓之比热容，当温度上升dT时，则c=dQ/dT式中dQ1g物质温升dT时吸收的热能（J/g）各种材料的比热容是不同的，一般常采用平均值，钢铁材料在20-1500时，平均比热容为0.67-0.76J/（g）容积比热容（c）单位体积物质每升高1所需的热量称为容积比热容，c值大的金属，温度上升缓慢。

一般钢铁值在4.83-6.9J/（3）热扩散率（a）表示温度传播的速度。

低碳钢在焊接条件下热扩散率的平均值为0.070.102/s热焓（H）单位物质所具有的全部热能，与温度有关。

低碳钢从0加热到1500时的热焓为1331.4J/g。

表面散热系数（a）物理意义是散热体表面与周围介质每相差1时，在单位时间内单位面积所散失的热量。

由于表面散热，在单位时间、单位面积上散热而损失的热能q，可由下式计算：

qs=（T-T0）式中T物体表面的温度（）；T0物体周围介质温度（）；表面散热系数（J/（2s），=c+Ec对流表面散热系数（J/（2s）；E辐射表面散热系数（J/（2s）显然，热物理常数不同，温度场就不同。

热物理常数都是随温度变化的，一般采用平均值金属热物理性质对温度场分布的影响板厚10mm,E=21kJ/cm焊件的板厚及形状焊件的板厚、几何形状和所处的状态（包括环境温度、预热和后热）对传热过程有很大影响，因此影响温度场。

厚板焊件结构如图，热源作用在Z=0，传热方向为X、Y、Z，相当于点状热源，热传播为半球体形，一般视为半无限体。

据经验，认为25厚度以上的低碳钢焊件（或20厚以上的不锈钢焊件），手工电弧焊的条件下可视为厚大焊件。

薄板焊件结构传热方向为X、Y，热源为线状。

手弧焊8厚以下的低碳钢或5厚以下的不锈钢可视为薄板。

Theend第一章焊接化学冶金35第一节焊接化学冶金过程的特点第二节气相对金属的作用第三节熔渣及其对金属的作用第四节合金过渡1-1焊接化学冶金过程特点焊接化学冶金过程：

熔化焊时，焊接区内各物质之间在高温下相互作用的过程。

一、焊条熔化及熔池的形成

（一）焊条的加热及熔化1、焊条的加热电弧焊用于加热和熔化焊条（或焊丝）的热能有：

电阻热、电弧热和化学反应热。

一般，化学反应热仅占1%3%焊条加热有效系数值约为0.20.27。

焊条端部的电弧热是熔化焊条并使液体金属过热和蒸发的主要能源，其中只有一小部分传导到焊芯的深处使它和药皮温度升高。

焊条端部药皮表面的温度可达600左右，因此在该处就开始发生冶金反应。

372、焊条金属的平均熔化速度焊条金属的平均熔化速度在单位时间内熔化的焊芯质量或长度。

可表示为：

gM=G/t=pIgM-焊条金属的平均熔化速度（gh）G-熔化的焊芯质量（g）t-电弧燃烧时间（h）p-为焊条熔化系数g/（Ah）I-焊接电流（A）焊条平均熔敷速度单位时间内真正进入焊缝金属的那一部分金属的质量。

表示为：

gD=GD/t=HIgD-为焊条的平均熔敷速度;H-焊条的熔敷系数在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发损失的那一部分金属质量与熔化的焊芯质量之比，称为损失系数，可表示为：

=（G-GD）/G=（gM-gD）/gM=1-H/P或H=（1-）P33、焊条金属熔滴及其过渡特性8在焊条端部熔化形成，长大后在各种力作用下，过渡到熔池，周而复始。

如图1-1，m-t的变化规律。

1）熔滴过渡形式用药皮焊条焊接时，主要有三种过渡形式：

短路过度、颗粒状过渡和附壁过渡。

短路过渡：

在短弧焊时焊条端部的熔滴长大到一定的尺寸就与熔池发生接触，形成短路，于是电弧熄灭。

同时各种力使熔滴过渡到熔池中，电弧重新引燃。

如此形成稳定的短路过渡过程。

颗粒过渡：

当电弧的长度足够长时，焊条端部的熔滴长大到较大的尺寸，然后各种力的作用下，以颗粒状落入熔池，此时不发生短路，接着进行下一个过渡周期。

39附壁过渡：

熔滴沿着焊条端部的药皮套筒壁向熔池过渡的形式。

碱性焊条在较大的焊接电流范围内主要是短路过渡和大颗粒状过渡；酸性焊条焊接时为细颗粒过渡和附壁过渡。

纤维素焊条-林肯40焊丝95%Ar+5%CO2焊丝100%CO2MAG焊的熔滴过渡形式RotaryarcShortarcPulsedarcSprayarcTandemarc41b42cdaBridgingtransferwithoutarcinterruptionmode,showinganexplosionofmetaldroplet,HobartFashield81N1;bBridgingtransferwithoutarcinterruptionmode,showingastagnantflux,HobartFashield81N1;cBridgingtransferwithoutarcinterruptionmode,showinganexplosionoffinedroplet,experimentalwire;dBridgingtransferwithoutarcinterruptionmode,showingansurfacetensiontransfertransfer,HobartFashield81N1Test06（frame211+）432）熔滴的比表面积和相互作用时间焊接时金属与熔渣和气体的相互作用属于高温多相反应，因此熔滴的比表面积和它与周围介质相互作用的时间，对熔滴阶段的冶金反应有很大的影响。

熔熵的表面积Ag与其质量之比称为熔滴的比表面积S，表示为：

S=Ag/Vg式中Vg熔滴的体积；熔滴金属的密度。

44假设熔滴是半径为R的球体，则其比表面积为S=3/R由此可知，熔滴越细其表面积越大。

凡是能使熔滴变细的因素，如增大焊接电流或在药皮中加入表面活性物质等，都能使熔滴的比表面积增大，从而有利于加强冶金反应。

图1-1可看出熔滴比表面积相当大，103104cm2/kg45一般情况下可用熔滴的存在时间近似地表示平均相互作用时间。

根据焊接方法、规范、电流极性和焊接材料的不同，平均相互作用时间在0.011.0s内变化（表1-1），很短暂。

从理论上讲，熔滴的存在时间不等于熔滴与周围介质相互作用的时间。

熔滴与周围介质的平均相互作用的时间可用下式表示：

46对于手工电弧焊低碳钢熔滴的平均温度为21002700K熔渣平均温度：

不超过1600药皮熔化后形成的熔渣也向熔池过渡，有两种形式：

以薄膜形式包在熔滴外面或夹在熔滴内同熔滴一起落入熔池；直接从焊条端部流入熔池或以滴状落入熔池。

熔滴平均温度随电流的增加而升高，随直径的增加而降低3）熔滴的温度4748

（二）熔池的形成熔池母材上由熔化的焊条金属与局部熔化的母材所组成的具有一定的几何形状的液体金属。

如不填丝，仅为局部熔化母材。

熔池特征和性质对焊接质量有极其重要的影响1、熔池的形状和尺寸熔池的形成需要一定的时间，这段时间叫做过渡时期，经过过渡时期以后进入准稳定时期，熔池的形状、尺寸和质量不再变化，只取决于母材的种类和焊接工艺条件，并随热源做同步运动。

在电弧焊的条件下，准稳定时期熔池类似于不标准的半椭球，轮廓为温度等于母材熔点的等温面。

焊接熔池形状示意图见图，熔池宽度和深度沿X轴连续变化，随电流增加熔池的最大宽度Bmax减小，而最大深度Hmax增大；随着电弧电压增加，Bmax增大，Hmax减小。

熔池的长度L可用下式近似计算：

L=P2UIP2-比例系数，取决于焊接方法和焊接电流。

如下表从理论上计算熔池的上表面积是困难的，因为在各种力的作用下，熔池的上表面积形状十分复杂，取决于焊接方法和焊接工艺参数，一般为142，熔池的比表面积S根据规范不同，变化在（0.313）10-3/，可见比熔滴的比表面积小。

熔池的有关参数见下表49表1-3熔池的几何形状及物理参量502、熔池质量和存在时间手弧焊时熔池的质量通常在0.616g范围之内，多数情况下小于5g。

埋弧焊焊接低碳钢时，即使焊接电流很大，熔池的质量也不超过100g。

熔池在液态存在的最大时间tmax取决于熔池的长度和焊速。

tmax=L/v熔池平均存在时间tcp=mp/（vAw）mp熔池的质量（g）；熔池液态金属的密度（g/cm2）AW焊缝的横截面积（cm2）见表1-3、1-4熔池反应时间几秒几十秒，比较短暂，但比熔滴反应时间长。

51523、熔池温度温度分布是不均匀，熔池前部输入热量大于散失热量，母材不断融化，中部处于电弧下面温度最高，后部输入热量小于散失的热量，温度逐渐下降，金属不断凝固。

熔池的平均温度主要取决于母材的性质和散热条件，对低碳钢来讲，熔池平均温度约为1770100534、熔池中流体的运动状态熔池中液体金属在各种力作用下，发生强烈运动，使熔池中传热和传质。

熔化母材由熔池前部沿结晶前沿的弯曲表面向熔池后部运动。

而在熔池表面，液态金属由熔池后部向中心运动。

熔池中液态金属的强烈运动，使熔化的母材和焊条金属能够很好混合，形成成分均匀的焊缝金属，其次，熔池中的运动有利于气体和非金属夹杂物的外逸，加速冶金反应，消除焊接缺陷，提高焊接质量。

在液态金属和母材交界处，液态金属的运动受到限制，因此常出现化学成分不均匀性。

54保护的方式和效果1、保护方式有许多保护材料（焊条药皮、焊剂、药芯焊丝中的药芯、保护气体等）和手段见表1-6二、焊接过程中对熔融金属的保护保护的必要性为提高焊缝金属质量，必须尽量减少有害杂质含量和有益金属损失，使焊缝金属得到合适化学成分。

因此，焊接化学冶金的首要任务就是对焊接区内金属加强保护，以免受空气等有害作用。

552、保护效果埋弧焊焊剂保护利用焊剂及其熔化后形成的熔渣隔离空气保护金属。

取决于焊剂粒度和结构。

比手弧焊好气体保护焊气体隔离空气，效果取决于保护气的性质与纯度、焊炬的结构、气流的特性等因素。

惰性气体（氩、氮等）的保护效果好，适用于焊接合金钢和化学活性金属及其合金。

焊条药皮和焊丝药芯由造气剂、造渣剂和铁合金等组成。

在焊接过程中能形成渣-气联合保护。

造渣剂熔化以后形成熔渣，覆盖在熔滴和熔池的表面上将空气隔开。

熔渣凝固后，在焊缝上面形成渣壳，隔离高温焊缝金属与空气接触。

同时造气剂（主要是有机物和碳酸盐等）受热以后分解，析出大量气体，在药皮套筒中被电弧加热膨胀，从而形成定向气流吹向熔池，将焊接区与空气隔离开。

56真空保护度高于0.0133Pa的真空室内进行电子束焊接，保护效果是最理想的。

虽然不能把空气完全排除掉，但随着真空度的提高，可以把氧和氮的有害作用减至最小。

自保护焊利用特制的实心或药芯光焊丝在空气中焊接。

是在焊丝或药芯中加入脱氧和脱氮剂，使由空气进入熔化金属中的氧和氮进入熔渣中，故称自保护。

冶金保护有些焊接情况下，机械保护是不够的，必须对熔化金属进行冶金处理，通过冶金反应获得预期焊缝成分，是本章讨论主要内容。

自保护焊丝主要靠冶金保护。

5758三、焊接化学冶金反应区及反应条件焊接化学冶金过程是分区域连续进行的各区差异较大。

不同焊接方法，有不同的反应区。

手工电弧焊有三个反应区：

药皮反应区、熔滴反应区和熔池反应区，如图1-8。

熔化极气保护焊有两个区：

熔滴和熔池。

不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊：

一个熔池。

药皮反应阶段熔滴反应阶段熔池反应阶段5960

（一）药皮反应区：

从100至药皮的熔点（对钢焊条约为1200）。

主要物化反应有：

水分的蒸发、某些物质的分解和铁合金的氧化。

加热温度超过100，吸附水全部蒸发；加热温度超过200400，药皮中某些组成物的结晶水（白泥、云母）被排除；加热到一定温度时，有机物开始分解和燃烧，形成CO2、CO、H2等气体，对熔化金属有机械保护作用，对被焊金属和药皮中的铁合金有很大的氧化作用。

即“先期脱氧”。

是下面反应的准备阶段。

61A.药皮反应阶段温度oC600400200100熔焊进程药皮反应阶段冶金反应碳酸盐分解结晶水分解水蒸发6263

（二）熔滴反应区：

指从熔滴形成，长大，到过渡至熔池中，有如下特点:

1熔滴的温度高对电弧焊焊接钢而言，熔滴的平均温度根据焊接工艺参数不同，变化在18002400的范围内，使熔滴金属的过热度很大，约为3009002熔滴与气体和熔渣的接触面积大在正常情况下，熔滴的比表面积约为1031042/，约比炼钢时大1000倍。

3各相之间的反应时间短熔滴在焊条末端停留时间仅为0.010.1s，经过弧柱区的时间只有0.00010.001s，该区各相接触的平均时间约为0.011.0s。

可见，反应主要在焊条末端进行的。

4）熔滴与熔渣发生强烈的混合在熔滴长大、过渡过程中，渣与熔融金属处于不断混合运动中，这种混合作用不仅增加了相的接触面积，而且有利于反应物和产物进入和退出反应表面，从而加快反应速度。

总之，该区虽反应时间短，但温度高，相接触面积大，并有强烈的混合作用，所以冶金反应最激烈。

主要物化反应有：

气体的分解和溶解、金属的蒸发、金属及其合金成分的氧化和还原以及焊缝金属的合金化等。

64（三）熔池反应区1）熔池反应区的物理条件与熔滴相比，熔池平均温度较低，约为16001900；比表面积较小，约为31302；反应时间时间稍长些，如手工焊38秒，埋弧焊625s；熔池温度分布极不均匀，前部和后部可同时向相反的方向进行（熔化凝固）。

此外，熔池中的强烈运动可加快反应速度，并为气体和非金属夹杂物外逸创造条件。

652）熔池反应区的化学条件首先，熔池阶段系统中反应物的浓度与平衡浓度之差比熔滴阶段小，在其余条件相同时，反应速度比熔滴小。

其次，存在一个临界药皮厚度，在它以外的药皮所形成的熔渣不与熔滴接触，只与熔池发生反应。

图1-9可以说明。

最后，熔池反应区的反应物不断更新，这种物质的更替过程可以达到相对稳定状态，从而得到成分均匀的焊缝。

由熔池区物理、化学条件可得：

熔池阶段反应速度比熔滴小，整个反应阶段贡献小。

表1-8可以证明Kb单位长度上药皮与焊芯的质量比6667四、焊接工艺条件与化学冶金反应的关系改变工艺意味着改变冶金，可归结为熔合比和熔滴过渡的影响。

、熔合比的影响焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比，其取决于焊接方法、规范、接头形式和板厚、坡口角度和形式、母材性质、焊接材料种类以及焊条（焊丝）的倾角等因素，见表1-9.68母材和填充金属成分不同时，熔合比对焊缝金属的成分有很大影响，假设焊接时合金元素没有任何损失，则焊缝中的合金元素浓度为原始浓度，与熔合比的关系是：

实际上焊条中的合金元素在焊接过程中有损失，焊缝金属中合金元素的实际浓度为：

式中Cd-熔敷金属中元素的实际质量百分浓度。

可见，改变熔合比可以改变焊缝金属中的化学成分。

6970、熔滴过渡特性的影响焊接工艺参数对熔滴过渡特性有很大影响，因此对冶金反应必然有很大影响。

熔滴阶段的反应时间（存在时间）随着焊接电流的增加而变短，随着电弧电压的增加而变长，断定反应进行的程度随电流的增加而减小，随电压的增加而增大。

例如，碱性焊条和焊丝（配方见书）焊接工艺参数对硅含量的影响，图1-10；CO2保护焊熔滴过渡频率和硅损失率的关系，图1-11。

细化熔滴，比表面积增大，和气体接触反应程度加大。

如，CO2保护焊，短路过渡比大颗粒过渡时硅的损失小，图1-11；不锈钢焊条的气孔问题等。

71五、焊接化学冶金系统及其不平衡性焊接化学冶金系统是一个复杂的高温多相反应系统。

根据焊接方法不同，组成系统的相也不同。

如手工电弧焊和埋弧焊时，有三个相互作用的相，即液态金属、