材料连接原理课后答案全.docx
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材料连接原理课后答案全.docx
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材料连接原理课后答案全
1.焊接热源有哪些共同要求?
描述焊接热源主要用什么指标?
(简05.07.09)
答:
能量密度高、快速实现焊接过程、得到高质量的焊缝和最小的焊接热影响区。
主要指标:
最小加热面积、最大功率密度和正常焊接规范条件下的温度。
2.试述焊接接头的形成过程及对焊接质量的影响。
答:
(1)预压阶段;
(2)通电加热阶段;(3)冷却结晶阶段。
对焊接质量的影响:
3.溶滴比表面积的概念及对焊接化学冶金过程的影响?
答:
熔滴的表面积及其质量之比称为熔滴的比表面积S。
熔滴的比表面积越大,熔滴及周围介质的平均相互作用时间越长,熔滴温度越高,越有利于加强冶金反应。
4.焊条熔化系数、熔敷系数的物理意义及表达式?
真正反映焊接生产率的指标是什么?
答:
焊条金属的平均融化速度:
在单位时间内熔化的焊芯质量或长度;
损失系数:
在焊接过程中由于飞溅、氧化和蒸发而损失的金属质量及熔化的焊芯质量之比;
平均熔敷系数(真正反映焊接生产率的指标),由于损失系数不等于零,单位时间内真正进入焊接熔池的金属质量称为平均熔敷速度。
5.试简述不锈钢焊条药皮发红的原因?
有什么解决措施?
(简05.08.10)
答:
药皮发红的原因:
不锈钢焊芯电阻大,焊条融化系数小造成焊条融化时间长,且产生的电阻热量大,使焊条温度升高而导致药皮发红。
解决措施:
调整焊条药皮配方,使焊条金属由短路过渡转化为细颗粒过渡,提高焊条的融化系数,减少电阻热以降低焊条的表面升温。
6.熔合比的表达式和影响因素?
多层焊时,如果各层间的熔合比是恒定的,试推导第n层焊缝金属的成分?
答:
表达式:
影响因素:
焊接方法、焊接工艺参数、接头尺寸形状、坡口形状、焊道数目、母材热物理性能等。
7.从传热学角度说明临界板厚δ的概念?
某16钢焊件,采用手工电弧焊,能量15求δ?
答:
由传热学理论知道:
在线能量一定的情况下,板厚增加冷却速度增大,冷却时间t8/5变短,当板厚增加到一定程度时,则和t8/5不再变化,此时板厚即为临界板厚δ。
8.手工电弧焊接厚12的钢,焊接线能量2,预热温度为50度,求t8/5?
附λ=0.29(℃)6.7(℃)
9.直流正接为何比直流反接时焊缝金属熔氢量高?
答:
(1)直流正接:
工件接正极。
直流反接:
工件接负极。
(2)带电质点在电场作用下只溶于阴极
(3)处于阴极的熔滴不仅温度高而且比比表面积大,其溶氢量大于熔池处于阴极时的溶氢量。
10.一:
试简述氮对低碳合金钢焊缝金属性能的影响?
(简05.07.08.09.10)
答:
(1)N引起焊缝金属时效脆化,使焊缝金属强度提高,塑性韧性降低,尤其是低温韧性;
(2)促使焊缝产生氮气孔;
(3)N有时是有益的,但必须有弥散强化元素存在并在正火条件下使用。
控制含氮量的措施:
(1)焊接区中的氮主要来自空气,必须加强对焊接区机械保护
(2)合理选择焊接工艺参数
(3)利用合金元素控制焊缝含氮量。
碳的氧化引起熔池沸腾,有利于氮逸出,同时炭氧化生成、2,加强焊接区保护降低氮的分压,因此碳可降低氮在金属中的溶解度;选含有能够生成氮化物元素的焊丝进行焊接,这些元素及氮的亲和力大易形成稳定的氮化物,并通过熔渣排出氮化物,因此有效的控制焊缝中的含氮量。
综上所述,加强保护是控制焊缝含氮量的最有效措施。
二:
试简述氢对结构钢焊接质量的影响?
答:
氢脆;白点;气孔;冷裂纹;组织变化。
控制含氢量措施:
(1)限制氢的来源:
限制焊接材料中的含氢量,焊前要对焊条和焊剂进行严格的烘干;气体保护焊所用的气体,焊丝和工件表面的油污、铁锈和水分都是氢的重要来源。
(2)进行冶金处理:
通过适当的化学冶金反应,降低气相中的氢分压,从而降低氢在液态金属中的溶解度
(3)控制焊接材料的氧化还原势
(4)在焊条药皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素
(5)控制焊接工艺参数
(6)焊后脱氧处理:
焊后把工件加热到一定温度,促使氢扩散外逸
总之,对氢的控制首先应限制氢的来源;其次应防止氢溶入金属;最后应对溶入金属的氢进行脱氧处理。
三:
试简述氧对焊接质量的影响?
答:
(1)随着焊缝含氧量增加,焊缝强度、塑性、韧性下降;尤其是焊缝的低温冲击韧性急剧下降,引起焊缝红脆、冷脆,时效硬化倾向增加;
(2)影响焊缝金属的物理化学性能,如降低导电性、导磁性、耐蚀性等;
(3)形成气孔;
(4)造成金属飞溅,影响焊接过程的稳定性;
(5)焊接过程中导致合金元素的氧化损失将恶化焊接性能;
综上,氧对焊接过程及焊缝是有害的,但在特殊情况下具有氧化性是有利的。
11.试以硅的沉淀脱氧为例,叙述提高脱氧效果的途径?
(简08)
答:
(1)硅的百分含量升高,氧化亚铁的百分含量降低
(2)B增加和减少渣中的二氧化硅,二氧化硅百分含量降低,氧化亚铁的百分含量降低
(3)温度降低,反应向右进行,氧化亚铁的百分含量降低
12.为何酸性焊条宜用锰铁脱氧?
而碱性焊条宜用硅锰联合脱氧?
为什么要控制W[][]的比值?
(问06.09.11)
答:
增加锰在金属中的含量,或减少的活度,都可以提高脱氧效果。
酸性焊条宜用锰铁脱氧:
[]+[]=[]+(),在酸性渣中含2和2较多,脱氧产物转化为·2和·2复合物,减少了的活度系数,提高了脱氧效果。
碱性焊条宜用硅锰联合脱氧:
在碱性渣中活度系数较大,不利于的脱氧,而且碱度越大,脱氧效果越差。
故碱性焊条不宜用锰铁脱氧。
[]+2[]=2[]+
(2)2及生成复合物·2,使活度系数降低。
而·2密度小、熔点低,易易于上浮到渣中,故碱性焊条宜用硅锰联合脱氧。
W[][]过大,出现固态;W[][]过小,出现固态2;均会导致焊缝中夹杂物过多,只有W[][]合理时,才会生成低熔点的不饱和液态硅酸盐,使焊缝中的含氧量降低。
13.酸型焊条熔敷金属为何氧含量较高?
(简09)
答:
(1)酸型焊条采用锰脱氧不如碱性焊条锰硅联合脱氧效果好
(2)酸型焊条碱度B小,有利于渗硅反应的进行,使焊缝含氧较高
(3)酸型焊条为了控氢的目的,导致焊缝含氧
14.试简述低氢焊条熔敷金属含氢量低的原因?
(简05.10)
答:
(1)药皮中不含有机物,清除了一个主要氢源;
(2)药皮中加入了大量的造气剂3、降低了2;
(3)2的去氢作用;
(4)焊条的烘干温度高。
15.为什么碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大?
而碱性焊条焊缝含氢量比酸性焊条低?
答:
碱性焊条熔渣中含2、2等酸性氧化物较少,的活度大,易向焊缝金属扩散,使焊缝增氧。
因此在碱性焊条药皮中一般不加入含的物质,并要求清除焊件表面的铁锈和氧化皮,否则不仅会增加焊缝中的氧,还可能产生气孔等缺陷,所以碱性焊条对铁锈和氧化皮的敏感性大。
碱性焊条焊缝含氧量比酸性焊条低,是因为碱性焊条的药皮氧化势小的缘故。
16.J422焊条药皮中含W
(2)=28%,W
(2)=26.5%,W()=10.6%,W(锰铁)=12%,焊芯含W[]=0.02%,W[O]=0.01%,而熔敷金属中却含W[]=0.15%,W[O]=0.05%,试分析其原因。
答:
该焊条酸性焊条,焊后视像为[]和[O]含量增多,熔渣及液态铁发生渗硅反应,酸性焊条有利于渗碳
(2)+2[]=[]+2[]。
反应结果使焊缝中增加大部分进入熔渣,一小部分进入液态钢中使焊缝增氧。
4
(2)=2[2O3]+[O2]释放出O2,该气氛中的氧化性气体使铁氧化存在置换氧化,其中熔渣中
(2).
(2)的置换氧化是主要增氧的途径。
熔渣中含有的大量2及增加了渗硅反应的可能性,渗硅反应较激烈使[]大大增加。
17.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。
答:
氧化:
碱性渣使更易向金属分配;脱氧:
碱性渣使活度大,扩散脱氧能力比酸性渣差;脱硫:
碱性渣中、及含量多利于脱硫;脱磷:
增加熔渣的碱性可减少焊缝中的含磷量,酸性渣脱磷效果较差;合金过渡:
当合金元素的氧化物及熔渣酸碱的性质一致时,有利于合金元素的过渡,使过渡系数提高。
18.试分析说明钛钙型(J422)焊条及碱性低氢型(J427)焊条,在使用工艺性和焊缝力学性能方面有哪些差别?
答:
其他工艺性能如全位置焊接性,融化系数等差别不大。
机械性能对比:
钛钙型(J422):
S、P、N控制较差,冷脆性、热裂纹倾向大;【O】高,氧化夹杂多,韧性低;【H】高,抗冷裂能力差
碱性低氢型(J4277):
杂质S、P、N低;【O】低,氧化夹杂少;【H】低
故低氢型焊条的塑性,韧性及抗裂性较酸性的钛钙型大大提高,但其焊接工艺性能较差,对于铁锈,油污,水份等很敏感。
19.试简述药芯焊丝的特性?
(简05.10)
答:
(1)熔敷速度快,因而生产效率高;
(2)飞溅小;
(3)调整熔敷金属成分方面;
(4)综合成本低。
202焊接低合金钢一般选用何种焊丝?
试分析其原因?
(问05.08.10)
答:
应选用、等脱氧元素含量较高的焊丝,常用的如:
H082。
(1)2具有较强的氧化性,一方面使焊丝中有益的合金元素烧损,另一方面使熔池中【】含量升高。
(2)如焊丝中不含脱氧元素或含量较低,导致脱氧不足,熔池结晶后极易产生气孔。
(3)按一定比例同时加入、联合脱氧,效果较好。
21.焊接熔池的结晶和铸锭的结晶过程有何区别?
答:
焊接熔池的熔池温度高,存在时间短,冶金过程进行不充分,氧化严重,热影响区大,冷却速度快,洁净易生成粗大的柱状晶。
22.试简述接头偏析的种类和产生原因?
(简08)
答:
宏观偏析:
由于柱状晶倾向性方向使杂质偏聚于晶间及部分地区溶质浓度升高。
(1)层状偏析:
周期性分布产生于焊缝的层状偏析,是结晶速度周期性变化引起的。
(2)焊道中心偏析:
结晶由未熔化母材处向焊缝中心结晶,使杂质推往最后凝固的熔池中心而形成。
(3)焊道偏析:
多道、多层焊时在层间、道间形成的成分偏析。
(4)弧坑偏析:
收弧处熔池未能填满,凝固时大量杂质无法排出及成分扩散不均匀而导致偏析。
23.微量、B改善焊缝金属韧性的机理?
(简09)
答:
一和氧的亲和力很大,使焊缝中的以微小颗粒氧化物的形式()弥散分布于焊缝中,促进焊缝金属晶粒细化。
这些小颗粒的还可以作为针状铁素体的形核质点,在转变阶段促进形成针状铁素体。
二在焊缝中保护B不被氧化,故B可以作为原子态偏聚于晶界,降低了晶界能,抑制了先共析铁素体的形核及生长,从而促使生成针状铁素体,改善焊缝组织的韧性。
但是和B的最佳含量和氧、氮的含量有关。
24.如16母材中含有较高的S、P,应如何保证焊缝金属韧性?
答:
1.为减少焊缝含硫量,选择对刘亲和力比铁大的元素脱硫;2.在焊接化学冶金中常利用熔渣中的碱性氧化物,如、、进行脱硫3.同时增加渣中和的含量,有利于脱磷4.增加熔渣的碱度,可以提高脱硫脱磷的能力。
25.以低碳钢焊接为例,综述提高焊缝金属韧性的冶金手段、焊接工艺手段及焊后措施?
(问05.08.10)
答:
(1)冶金:
只有、含量适中,焊缝组织为细针状铁素体,才能提高韧性;适量加入和V可提高焊缝金属冲击韧性;低合金钢焊缝中、B存在可大幅提高韧性;低合金钢焊缝中有少量不急提高强度,同时也能改善韧性;稀土元素能改善焊缝金属韧性。
(2)工艺:
焊接线能量、焊接材料、接头形式、多层焊接、振动结晶、锤击焊道表面、跟踪回火。
(3)焊后应进行热处理。
26.焊接热循环及热处理相比有何特点?
试用这些特点分别比较45钢和40在热处理条件下近缝区的淬透性大小?
(问05.10)答:
焊接热循环特点:
加热温度高
加热速度快
高温停留时间短
自然冷却
局部加热:
淬透性比较:
45钢焊接条件下近缝区的淬透性大于热处理的淬透性,40相反45钢由于不含碳化物形成元素,焊接条件下近缝区峰值温度高,使奥氏体晶粒粗化,增大奥氏体稳定性,故淬透性和热处理相比反而大。
40在
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