1、2.1.3 熔渣及其对金属的作用熔渣及其对金属的作用p 焊接熔渣焊接熔渣n 熔渣的作用、成分及分类熔渣的作用、成分及分类-焊接熔渣在焊接过程中的作用焊接熔渣在焊接过程中的作用 机械保护作用机械保护作用 保护熔滴和熔池。保护熔滴和熔池。 改善工艺性能改善工艺性能 引弧、稳弧；减少飞溅；保证操引弧、稳弧；减少飞溅；保证操作性能、脱渣性和焊缝成形。作性能、脱渣性和焊缝成形。 冶金处理冶金处理 脱氧、脱硫、脱磷和去氢；合金化。脱氧、脱硫、脱磷和去氢；合金化。-熔渣的成分和分类熔渣的成分和分类 盐型熔渣盐型熔渣 金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。渣系：金属氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。渣系：
2、CaF2-NaF、CaF2-BaCl2-NaF、KCl-NaCl-Na2AlF6、BaF2-MgF2-CaF2-LiF。氧化性很小，用于焊接铝、钛和其。氧化性很小，用于焊接铝、钛和其它化学活性金属及其合金。它化学活性金属及其合金。 盐盐-氧化物型氧化物型 氟化物和强金属氧化物组成。氟化物和强金属氧化物组成。 渣系：渣系：CaF2-CaO-Al2O3、CaF2-CaO-SiO2、CaF2-CaO-Al2O3-SiO2。氧化性较小，用于焊接合金钢。氧化性较小，用于焊接合金钢。 氧化物型氧化物型 金属氧化物组成。渣系：金属氧化物组成。渣系：MnO-SiO2、FeO-MnO-SiO2、CaO-TiO2
3、-SiO2。氧化性较弱，主要用于焊接低碳。氧化性较弱，主要用于焊接低碳钢和低合金钢。钢和低合金钢。n 熔渣的结构理论熔渣的结构理论 熔渣的物理性质及其与金属的作用与熔渣结构熔渣的物理性质及其与金属的作用与熔渣结构有密切的关系。有密切的关系。-分子理论分子理论 （以对凝固熔渣相分析和化学成分分析结果为依据） 液态熔渣是由化合物的分子组成的液态熔渣是由化合物的分子组成的 氧化物分子（氧化物分子（CaO、SiO2等）、复合物分子等）、复合物分子（CaOSiO2、MnOSiO2）、氟化物、硫化）、氟化物、硫化物等物等 氧化物及其复合物处于平衡状态氧化物及其复合物处于平衡状态 各种复合物的稳定性可用它们
4、的生成热效应来衡各种复合物的稳定性可用它们的生成热效应来衡量，生成热效应越大，越稳定。量，生成热效应越大，越稳定。 只有自由氧化物才能参与和金属的反应只有自由氧化物才能参与和金属的反应 22SiOCaOSiOCaOCOFeCFeO)( 分子理论简明、定性地解释熔渣与金属的冶金反分子理论简明、定性地解释熔渣与金属的冶金反应；但其假设与实际结构不符，许多现象无法解释。应；但其假设与实际结构不符，许多现象无法解释。-离子理论离子理论 （以熔渣电化学性质为基础）（以熔渣电化学性质为基础） 液态熔渣是由阴阳离子组成的电中性溶液液态熔渣是由阴阳离子组成的电中性溶液 离子种类和存在形式取决于熔渣成分和温度，
5、离子种类和存在形式取决于熔渣成分和温度， 负电性大元素以阴离子的形式存在负电性大元素以阴离子的形式存在 F-、O2-、S2-； 负电性小的元素形成阳离子负电性小的元素形成阳离子 K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+； 负电性比较大的元素，阴离子往往不能独立存在，负电性比较大的元素，阴离子往往不能独立存在，而与氧离子形成复杂的阴离子而与氧离子形成复杂的阴离子57369344OAlOSiSiO、 离子的分布和相互作用取决于它的综合矩离子的分布和相互作用取决于它的综合矩 Z 离子的电荷（静电单位）离子的电荷（静电单位） r 离子的半径（离子的半径（10-1nm）离子综合矩越大，说明它
6、的静电场越强，与异号离子离子综合矩越大，说明它的静电场越强，与异号离子的引力越大。的引力越大。 综合矩的大小还影响离子在渣中的分布综合矩的大小还影响离子在渣中的分布rz综综合合矩矩 盐型熔渣主要含简单阴阳离子，综合矩差异不大，盐型熔渣主要含简单阴阳离子，综合矩差异不大，可认为是结构简单的均匀离子溶液；可认为是结构简单的均匀离子溶液； 盐盐氧化物型熔渣属结构比较复杂的化学成分微观氧化物型熔渣属结构比较复杂的化学成分微观不均匀的离子溶液；不均匀的离子溶液； 氧化物型熔渣具有复杂网络结构的化学成分更不均氧化物型熔渣具有复杂网络结构的化学成分更不均匀的离子溶液。匀的离子溶液。 熔渣与金属的作用过程是原
7、子与离子交换熔渣与金属的作用过程是原子与离子交换电荷的过程电荷的过程)( 2 2)(24SiFeFeSin 熔渣的性质与其结构的关系熔渣的性质与其结构的关系-溶质的碱度溶质的碱度 重要化学性质重要化学性质 分子理论将氧化物分为三类：分子理论将氧化物分为三类：酸性氧化物酸性氧化物 SiO2、TiO2、P2O5碱性氧化物碱性氧化物 K2O、Na2O、CaO、MgO、BaO、MnO、FeO中性氧化物中性氧化物 Al2O3、Fe2O3、Cr2O3 在不同性质的渣中呈酸性，也可能呈碱性。在不同性质的渣中呈酸性，也可能呈碱性。 分子理论碱度的定义：分子理论碱度的定义：22)(ROROORB R2O、RO
8、熔渣中碱性氧化物的摩尔数熔渣中碱性氧化物的摩尔数 RO2 熔渣中酸性氧化物的摩尔数熔渣中酸性氧化物的摩尔数 理论上理论上B1为碱性，为碱性， B1.3熔渣才为碱性。熔渣才为碱性。比较精确的计算碱度公式比较精确的计算碱度公式)(005. 0017. 0)(007. 0)(014. 0006. 0015. 0018. 0223222221ZrOTiOOAlSiOFeOMnOOKONaCaFMgOCaOB式中式中 CaO、MgO、CaF2、SiO2 以质量百分数极。以质量百分数极。当当B11为碱性渣；为碱性渣； B10为碱性渣；为碱性渣；B21， FeO在渣中的分配量总要大些。在渣中的分配量总要大些
9、。 同样温度条件下，同样温度条件下， FeO在碱性渣中比酸性渣更易向在碱性渣中比酸性渣更易向金属中分配。金属中分配。877. 14906lgTL980. 15014lgTLn 置换氧化置换氧化 渣中含有较多易分解氧化物，则可能与液态铁发渣中含有较多易分解氧化物，则可能与液态铁发生置换反应，使铁氧化，另一元素还原。生置换反应，使铁氧化，另一元素还原。2)( 2)(2FeOFeOFeOSiFeSiO 04. 613460)()(lg22 TSiOSiFeOKSi)()(FeOFeOFeOMnFeMnO 16. 36600)()(lg TMnOMnFeOKMn 反应结果使焊缝增加硅和锰，同时使铁氧化
10、，生反应结果使焊缝增加硅和锰，同时使铁氧化，生成成FeO，大部分进入熔渣，少部分进入焊缝，使焊缝，大部分进入熔渣，少部分进入焊缝，使焊缝增氧。增氧。 置换反应的方向和限度，取决于温度、渣中置换反应的方向和限度，取决于温度、渣中MnO、SiO2、FeO的活度和金属中的活度和金属中Si、Mn的浓度，以及焊的浓度，以及焊接工艺参数等因素。接工艺参数等因素。 TK反应向右进行，置换氧化主要发生在熔滴阶段反应向右进行，置换氧化主要发生在熔滴阶段和熔池前部的高温区；熔池后部反应向左进行，造成焊和熔池前部的高温区；熔池后部反应向左进行，造成焊缝中的非金属夹杂物。缝中的非金属夹杂物。 为评价盐为评价盐氧化物型
11、和氧氧化物型和氧化物型焊剂中硅、锰还原对金化物型焊剂中硅、锰还原对金属的氧化能力，定义焊剂的活属的氧化能力，定义焊剂的活度：度：121100)(42. 0)2(BMnOBSiOAF 试验表明，熔敷金属含氧量试验表明，熔敷金属含氧量随焊剂活度随焊剂活度AF增加成直线增加。增加成直线增加。 AF0.6 高活性焊剂高活性焊剂 AF=0.60.3 活性焊剂活性焊剂 AF=0.30.1低活性焊剂低活性焊剂 AF0.1 惰性焊剂惰性焊剂 焊丝或药皮中焊有对氧亲和力比铁大的元素，将焊丝或药皮中焊有对氧亲和力比铁大的元素，将与硅、锰发生更激烈的置换反应。与硅、锰发生更激烈的置换反应。 3)()( 3 2 3)
12、( 2)( 3 432322MnOAlMnOAlSiOAlSiOAl 使焊缝中使焊缝中Al2O3夹杂增加，焊缝含氧升高，同时硅、夹杂增加，焊缝含氧升高，同时硅、锰增加。锰增加。 焊接低碳钢和低合金钢置换氧化使焊缝增氧，同焊接低碳钢和低合金钢置换氧化使焊缝增氧，同时增加硅锰，焊缝性能仍能满足要求。时增加硅锰，焊缝性能仍能满足要求。 对焊接中、高合金钢时，焊缝增氧和硅，使抗裂对焊接中、高合金钢时，焊缝增氧和硅，使抗裂性能和机械性能，尤其低温韧性显著下降。性能和机械性能，尤其低温韧性显著下降。 焊接时创造氧化条件抑制硅的还原；在药皮中含焊接时创造氧化条件抑制硅的还原；在药皮中含强脱氧剂时，阻止硅还原
13、是不可能的，只有降低强脱氧剂时，阻止硅还原是不可能的，只有降低SiO2的含量。的含量。n 焊件表面氧化物对金属的氧化焊件表面氧化物对金属的氧化 铁锈分解铁锈分解 氧化铁皮对金属的氧化氧化铁皮对金属的氧化FeOFeOFeOHOFeOHFe3323)(22323 FeOFeOFe443 人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
