焊接液态金属与熔渣相互作用学习教案

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1、会计学1焊接焊接(hnji)液态金属与熔渣相互作用液态金属与熔渣相互作用第一页，共61页。第1页/共60页第二页，共61页。第2页/共60页第三页，共61页。第3页/共60页第四页，共61页。埋 弧 焊 过 程 示 意 图第4页/共60页第五页，共61页。有害作用。有害作用。第5页/共60页第六页，共61页。第6页/共60页第七页，共61页。第7页/共60页第八页，共61页。第8页/共60页第九页，共61页。第9页/共60页第十页，共61页。第10页/共60页第十一页，共61页。第11页/共60页第十二页，共61页。第12页/共60页第十三页，共61页。第13页/共60页第十四页，共61页。第

2、14页/共60页第十五页，共61页。焊条类型焊条类型熔渣化学成分（熔渣化学成分（%）熔渣碱度熔渣碱度SiO2TiO2Al2O3FeO MnO CaO MgO Na2O K2OCaF2钛型钛型23.437.710.06.911.73.70.52.22.90.43-2.0钛钙型钛钙型25.130.23.59.513.78.85.21.72.30.76-0.9钛铁矿型钛铁矿型29.214.01.115.626.58.71.31.41.10.88-0.1氧化铁型氧化铁型40.41.34.522.719.31.34.61.81.50.60-0.7纤维素型纤维素型34.717.55.511.914.42.

3、15.83.84.30.60-1.3低氢型低氢型24.17.01.54.03.535.8-0.80.820.31.860.9表表8-1 药皮焊条药皮焊条(hntio)电弧焊熔渣的化学成分举电弧焊熔渣的化学成分举例例低氢型焊条又称碱性低氢型焊条又称碱性(jin xn)焊条，主要特点是不含具有造气功能的有机物而含大量碳酸焊条，主要特点是不含具有造气功能的有机物而含大量碳酸盐和一定数量的盐和一定数量的CaF2 。碳酸盐在加热分解过程中形成熔渣（。碳酸盐在加热分解过程中形成熔渣（CaO或或MgO）并放出）并放出 CO2 气气体。体。CaF 除了造渣作用之外，还能减少液态金属中的氢含量。除了造渣作用之外

4、，还能减少液态金属中的氢含量。 除低氢型焊条外的为酸性焊条，这类焊条药皮不论是以硅酸盐为主还是除低氢型焊条外的为酸性焊条，这类焊条药皮不论是以硅酸盐为主还是(hi shi)以钛酸盐以钛酸盐为主，一般不含为主，一般不含CaF2 ，含少量碳酸盐和有机物。，含少量碳酸盐和有机物。 第15页/共60页第十六页，共61页。第16页/共60页第十七页，共61页。u加入加入(jir)的造渣材料，如石灰、石灰石、萤石、的造渣材料，如石灰、石灰石、萤石、铁矾土、粘土砖块等；铁矾土、粘土砖块等；u浸蚀下来的炉衬耐火材料；浸蚀下来的炉衬耐火材料；u脱氧、脱硫产物。脱氧、脱硫产物。第17页/共60页第十八页，共61页

5、。钢铁熔炼时的熔渣成分还与具体熔炼方法钢铁熔炼时的熔渣成分还与具体熔炼方法(fngf)有关。有关。第18页/共60页第十九页，共61页。第19页/共60页第二十页，共61页。第20页/共60页第二十一页，共61页。第21页/共60页第二十二页，共61页。离子离子离子半径离子半径/nm综合矩综合矩102（静库（静库/cm）离子离子离子半径离子半径/nm综合矩综合矩102（静库（静库/cm）K0.1333.61Ti40.06828.2Na0.0955.05Al30.05028.8Ca20.1069.0Si40.04147.0Mn20.09110.6F-0.1333.6Fe20.08311.6PO4

6、3-0.2765.2Mg20.07812.9S2-0.1745.6Mn30.07020.6SiO44-0.2796.9Fe30.06721.5O2-0.1327.3阳离子中阳离子中Si4 的综合矩最大，而阴离子中的综合矩最大，而阴离子中O2-的综合矩最大的综合矩最大，所以二者最易结合，所以二者最易结合(jih)为复杂的硅氧阴离子为复杂的硅氧阴离子SiO44- 。 表表8-3 正、负离子的综合正、负离子的综合(zngh)矩矩第22页/共60页第二十三页，共61页。第23页/共60页第二十四页，共61页。酸性氧化物的摩尔分数碱性氧化物的摩尔分数B第24页/共60页第二十五页，共61页。niiiMa

7、12B氧化物氧化物K2ONa2OCaOMnOMgOFeOSiO2TiO2ZrO2Al2O3Fe2O3ai值值9.08.56.054.84.03.4-6.31-4.97-0.2-0.20第25页/共60页第二十六页，共61页。O2越多，是否越多，是否(sh fu)意味着氧化性越强？意味着氧化性越强？第26页/共60页第二十七页，共61页。第27页/共60页第二十八页，共61页。和焊缝外观成形。和焊缝外观成形。第28页/共60页第二十九页，共61页。第29页/共60页第三十页，共61页。化化 合合 物物FeOMnOSiO2TiO2Al2O3(FeO)2SiO2MnOSiO2(MnO)2SiO2熔熔

8、 点点 / 13691580172318252050120512701326密度密度/(103kg/m3)5.805.112.264.073.954.303.604.10第30页/共60页第三十一页，共61页。u 熔渣的粘度与它的成分和结构熔渣的粘度与它的成分和结构(jigu)有关：有关：u 一般，液态熔渣的粘度随温度下降而上升，一般，液态熔渣的粘度随温度下降而上升，这是由于随温度下降，熔渣中离子（或粒子）的这是由于随温度下降，熔渣中离子（或粒子）的聚合度增大，粘度随之增加。聚合度增大，粘度随之增加。第31页/共60页第三十二页，共61页。长渣长渣 T1 T2 T 短渣短渣图图8-3 熔渣粘度

9、与温度的关系熔渣粘度与温度的关系第32页/共60页第三十三页，共61页。u 含含 SiO2 多的熔渣多的熔渣 Si-O 阴离子聚合程度大，复杂阴阴离子聚合程度大，复杂阴离子的尺寸大，粘度大。离子的尺寸大，粘度大。 u 在酸性渣中减少在酸性渣中减少 SiO2 ，增加，增加 TiO2 或增加碱性氧化或增加碱性氧化物的含量，都可以使复杂的物的含量，都可以使复杂的 Si-O 阴离子减少，可降低阴离子减少，可降低(jingd)粘度，使渣成为短渣。粘度，使渣成为短渣。 u 渣中加入渣中加入 CaF2 可起到很好的稀释作用。碱性渣中可起到很好的稀释作用。碱性渣中 CaF2 能促使能促使 CaO 熔化，降低熔

10、化，降低(jingd)粘度；酸性渣中粘度；酸性渣中CaF2 的的 F- 能破坏能破坏 Si-O 键，减小聚合离子尺寸，降低键，减小聚合离子尺寸，降低(jingd)粘度。因此在焊接熔渣和炼钢熔渣中常用粘度。因此在焊接熔渣和炼钢熔渣中常用 CaF2 作为稀释剂。作为稀释剂。第33页/共60页第三十四页，共61页。第34页/共60页第三十五页，共61页。温度温度(wnd) T原子间键能原子间键能第35页/共60页第三十六页，共61页。nCaF2对降低熔渣表面张力对降低熔渣表面张力(biominzhngl)也有显著作用。也有显著作用。第36页/共60页第三十七页，共61页。夹杂的倾向较小。夹杂的倾向较

11、小。 碱性焊条施焊时，覆盖在熔滴表面的熔渣表面碱性焊条施焊时，覆盖在熔滴表面的熔渣表面张力较大，易造成熔滴粗化，飞溅增多。张力较大，易造成熔滴粗化，飞溅增多。 酸性焊条施焊时，过渡的熔滴颗粒较小，飞溅酸性焊条施焊时，过渡的熔滴颗粒较小，飞溅少，焊缝少，焊缝(hn fn)鱼鳞纹细密，外观成形好。鱼鳞纹细密，外观成形好。第37页/共60页第三十八页，共61页。第38页/共60页第三十九页，共61页。第39页/共60页第四十页，共61页。第40页/共60页第四十一页，共61页。图图8-4 多元多元(du yun)渣系中渣系中FeO的等活度曲线的等活度曲线 （1600） 对于一定对于一定FeO含量的熔

12、渣，当熔渣中碱性氧化物与酸性含量的熔渣，当熔渣中碱性氧化物与酸性(sun xn)氧化物的含量比（即熔渣碱度）为氧化物的含量比（即熔渣碱度）为2时所对应的熔渣氧化性最强。时所对应的熔渣氧化性最强。 FeO在碱性渣中的活度系数比在酸性在碱性渣中的活度系数比在酸性(sun xn)渣中大渣中大 第41页/共60页第四十二页，共61页。734.26320O%lgmaxT第42页/共60页第四十三页，共61页。FeOFeOLu 当温度不变时，增加液态熔渣中的FeO的含量将会使液态金属增氧。u 温度升高(shn o)时L值减小，即高温时，FeO更容易向金属中分配。第43页/共60页第四十四页，共61页。在熔

13、池尾部，随在熔池尾部，随着温度的下降，液着温度的下降，液态金属中过饱和的态金属中过饱和的氧化铁会向熔渣中氧化铁会向熔渣中扩散，这一过程扩散，这一过程(guchng)称之称之为扩散脱氧。为扩散脱氧。第44页/共60页第四十五页，共61页。877.14906lgTL980.15014lgTL 比较两式中比较两式中 L 值大小可以发现，在熔渣中含值大小可以发现，在熔渣中含 FeO 相同的情况下，碱相同的情况下，碱性渣时金属中的性渣时金属中的FeO含量含量(hnling)比酸性渣时大。比酸性渣时大。 即即: FeO 在碱性渣中比在酸性渣中更容易向金属中分配。在碱性渣中比在酸性渣中更容易向金属中分配。F

14、eOFeOL熔渣类型1000K2000K2500KlgL 酸性渣3.0290.5760.083lgL 碱性渣3.0340.5270.0256 而：而：第45页/共60页第四十六页，共61页。第46页/共60页第四十七页，共61页。第47页/共60页第四十八页，共61页。 FeO或 : （MnO） Mn 置换氧化反应与渣中置换氧化反应与渣中MnO、SiO2、FeO的浓度的浓度(nngd)和液态和液态金属中金属中Si、Mn的原始含量有关。酸性渣对金属的置换氧化性高于的原始含量有关。酸性渣对金属的置换氧化性高于碱性渣。碱性渣。 第48页/共60页第四十九页，共61页。0 2100 T / lgKlg

15、KSilgKMn第49页/共60页第五十页，共61页。接氧化。反应方程式为：接氧化。反应方程式为：第50页/共60页第五十一页，共61页。第51页/共60页第五十二页，共61页。熔炼炉种类熔炼炉种类化化 学学 成成 分分 （%）SiO2CaOAl2O3MgOFeOMnO高炉高炉304035505205103碱性平炉碱性平炉102030501030520酸性平炉酸性平炉55600101540520氧气顶吹转炉氧气顶吹转炉714445423TFe142058碱性电弧炉碱性电弧炉3262530.60.2第52页/共60页第五十三页，共61页。第53页/共60页第五十四页，共61页。第54页/共60页

16、第五十五页，共61页。 酸性渣中酸性渣中 SiO2 、TiO2 等酸性氧化物较多，等酸性氧化物较多，FeO 的活度低，不的活度低，不容易向金属中扩散容易向金属中扩散(kusn)，因此分配率，因此分配率 L 值较大。值较大。 碱性渣中酸性碱性渣中酸性(sun xn)氧化物较少，氧化物较少，FeO 大部分以自由状态存大部分以自由状态存在，即在，即 FeO 在渣中的活度系数大，所以更容易向金属中扩散。在渣中的活度系数大，所以更容易向金属中扩散。 正是由于这个原因，在碱性焊条药皮中一般不加入含正是由于这个原因，在碱性焊条药皮中一般不加入含 FeO 的物质的物质。并要求。并要求焊接时严格清除焊件表面上的氧化皮和铁锈。焊接时严格清除焊件表面上的氧化皮和铁锈。 第55页/共60页第五十六页，共61页。第56页/共60页第五十七页，共61页。第57页/共60页第五十八页，共61页。第58页/共60页第五十九页，共61页。第59页/共60页第六十页，共61页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)。第60页/共60页第六十一页，共61页。