焊接熔池內(nèi)的氣相(體)來(lái)自何方?池內(nèi)有幾種氣體，各自產(chǎn)生什么影響?

發(fā)布時(shí)間: 2019-10-22作者：baile100瀏覽量：

答：焊接區(qū)域焊接熔池內(nèi)的氣體主要來(lái)源是焊接材料焊件坡口上的鐵銹、油污及吸附在表面的水分；也可能來(lái)自于大氣。
焊接熔池的氣體隨焊接方法、焊接電流、極性、藥皮及焊劑成分等因素的不同而變化，氣體的主要成分是CO、H2和水蒸氣；另外，因熔池保護(hù)不當(dāng)，還有來(lái)自空氣中的N2等，這些氣體一旦侵入熔池，將對(duì)焊縫的性能產(chǎn)生極為不利的影響。
(1)氮?dú)獾挠绊懙獨(dú)庵饕獊?lái)自周圍空氣，在高溫時(shí)溶于熔池，并能繼續(xù)溶解在凝固的焊縫金屬中。隨著溫度下降，氮的溶解度降低，析出的氮與鐵形成化合物，以針狀?yuàn)A雜物形式存在于焊縫金屬中。
氮的含量較高將對(duì)焊縫金屬的綜合力學(xué)性有較大影響，如硬度和強(qiáng)度提高，塑性降低。此外，氮也是形成氣孔的原因之一。由于氮主要來(lái)源于空氣，故電弧越長(zhǎng)，氮侵入熔池也越多；熔池保護(hù)越差，氮侵人也越多。
(2)氫氣的影響氫主要來(lái)自受潮的藥皮或焊劑中的

水分、焊條藥皮中的有機(jī)物、工件表面的鐵銹、油污、油漆等物質(zhì)、坡口上的有機(jī)物及氣體保護(hù)焊中保護(hù)氣體內(nèi)的雜質(zhì)。在高溫電弧作用下，電弧區(qū)域中的氫主要以原子、離子及分子形態(tài)存在。當(dāng)弧柱中的溫度大于5000時(shí)，氫主要以原子形態(tài) 存在，分解度大于96%;當(dāng)溫度低于2000K時(shí)，主要以分子形態(tài)存在。根據(jù)氫與金屬的作用特點(diǎn)，可把金屬分為兩類。第一類是能形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如鋯、鈦、釩、鉭、鈮等。這些金屬在吸收氫不多時(shí)與氫形成固溶體，而吸收較多時(shí)則形成氫化物。在300-700℃的溫度范圍內(nèi)，氫的吸收量較大；溫度高于700℃時(shí)，氫的吸收量迅速減小，主要原因是氫化物分解，氫可擴(kuò)散逸出。因此，焊接這類金屬及合金時(shí)，必須防止在低溫下吸收大量的氫，否則會(huì)影響焊縫金屬性能。第二類是不能形成穩(wěn)定氫化物的金屬，如鐵、鋁、鎳、銅、鉻、鉬等。但氫能溶于這類金屬中，隨著溫度的升高，氫的溶解度也增加。氫在第二類金屬中的溶解度會(huì)發(fā)生突變，這往往是造成焊接缺陷(如氣孔、冷裂紋)的主要原因之
焊縫金屬中的氫大部分以原子或離子形態(tài)存在。由于氫的原子或離子的半徑很小，一部分氫可在焊縫金屬的晶格中自由擴(kuò)散，這稱為擴(kuò)散氫。部分?jǐn)U散氫隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，可從焊縫表面逸出；還有一部分氫聚集到金屬的晶格缺陷、顯微裂紋或非金屬夾雜物的空隙中，結(jié)合成分子，不能自由擴(kuò)散，稱之為殘余氫。
就鋼的焊接而言，氫的危害是很大的，它包括兩方面：一方面是暫態(tài)現(xiàn)象，包括氫脆與氫白點(diǎn)，這類現(xiàn)象經(jīng)過(guò)時(shí)效或熱處理后可予以消除；另一方面是氣孔和氫致裂紋(冷裂紋) 這是永久現(xiàn)象，不可消除。氫脆和氫白點(diǎn)使鋼的塑性、韌性大 58為下降；而冷裂紋往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的直接脆斷破壞。此外，殘余在焊縫金屬中的氫還會(huì)產(chǎn)生很大的組織應(yīng)力，它是延遲裂紋的源頭。
(3)氧的影響氧是一個(gè)化學(xué)性質(zhì)較為活潑的元素，它主要來(lái)源于藥皮、熔劑中的水分鹽類、氧化物、有機(jī)物等，它們?cè)诟邷貢r(shí)分解，有時(shí)空氣中的氧也會(huì)侵人熔池；此外，有的氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體(如CO2)本身就是氧的主要來(lái)源。根據(jù)氧與金屬作用的特點(diǎn)，分為兩種情況：一種是焊接氧與金屬發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)，生成固態(tài)與液態(tài)時(shí)都不溶解的氧化物，如鎂和鋁等的氧化物；另種是氧與金屬發(fā)生反應(yīng)，生成的氧化物能溶于相應(yīng)金屬中，如鐵、鎢銅、鈦等氧化物。在電弧的溫度為5000 K時(shí)，氧的溶解度可達(dá)96.5%(體積分?jǐn)?shù))，可見氧在電弧中以原子狀態(tài)存在。隨著溫度的升高，氧在液態(tài)鐵中的溶解度將增大，氧以原子和氧化亞鐵( FeO)兩種形式存在。當(dāng)液態(tài)鐵中含有其他合金元素時(shí)，隨著合金元素含量的增加，氧的溶解度下降。含氧量的增加將使金屬的硬度、強(qiáng)度、塑性明顯下降，尤其是低溫沖擊韌度急劇下降；此外，還會(huì)引起熱脆冷脆和時(shí)效硬化，并對(duì)焊縫金屬的物理化學(xué)性能產(chǎn)生不利影響，如減弱導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性與抗腐蝕性，產(chǎn)生CO氣孔及引起焊接飛濺等。在焊接有色金屬時(shí)，氧的危害更突出。

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