材料成型过程的化学冶金PPT课件.ppt

第二章 材料成型过程的化学冶金
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焊接化学冶金的概念
在熔焊过程中，焊接区内各种物质之间在高温下相互作用的过程
研究目的
在于运用这些规律合理地选择焊接材料，控制焊缝金属的成分和性能使之符合使用要求，设计创造新的焊接材料
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第一节 焊接化学冶金过程的特点
焊接化学冶金的任务
①对焊接区实施保护，免受空气侵害
②熔化金属，冶金处理，获得所要求的焊缝成型
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一、对焊缝区的保护

[N]增加20~45倍，[O]增加7~35倍，[Mn]、[C]蒸发、氧化损失易产生气孔，导致塑性韧性下降,不实用

药皮、焊剂、药芯、保护气体、自保护等

与保护方法相关，一般惰性气体保护效果较好
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二、焊接冶金学反应区及其反应条件（以手工电弧焊为例）
（一）药皮反应区

①100~1200°C：水分蒸发、分解、氧化
a. ＜100°C 吸附水分蒸发
b.>200~400°C 排除结晶水
c. >400°C 排除化合水
②有机物的分解和燃烧：产生CO2、CO、 H2
③碳酸盐的分解（大理石CaCO3、菱苦土
MgCO3):产生CO2
④高价氧化物分解（赤铁矿Fe2O3、锰矿
MnO2):产生O2
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（Mn-Fe、Si-Fe、Ti-Fe）的氧化作用
①在温度大于600°C的条件下：
2Mn+O2=2MnO
Mn+CO2=MnO+CO
Mn+H2O=MnO+H2
②结果使气氛氧化性降低，达到先期脱氧
的作用
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（二）熔滴反应区

①熔滴温度高：1800~2400°C，过热度大
②熔滴比表面积大，故接触面积大：一般
比炼钢时大1000倍
③反应接触时间短：熔滴存在时间短，内
部又存在流动
④熔滴金属与熔渣发生强烈混合：熔渣质点
尺寸可达50μm,相互接触面积大，反应物
与产物充分交流，反应速度加快
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总之，熔滴反应区反应时间较短，但温度高，相互接触面积大，反应最为激烈，对焊缝的影响最大

①气体的分解和溶解
②金属的氧化、还原
③合金化
④金属蒸发
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（三）熔池反应区
 ①与熔化的母材充分混合
②熔池的平均温度较低
（1600~1900°C）
③比表面积小（3~130cm3/Kg）
④时间从几秒到几十秒
⑤温度分布不均（在熔池头部的反应可
能与尾部不一样）
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①熔池反应体系中各相浓度接***衡浓
度，反应速度小
②药皮重量系数Kb 大时，有部分熔渣直
接进入熔池，参与并强化熔池反应
③熔池反应物质处在连续更新过程，且
维持准稳定状态

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