15887873230云南焊工培训：焊缝金属中的气体及其影响
在焊接过程中，熔池周围充满着各种气体，它们不断地与熔池金属发生作用，影响焊缝金属的成分和性能。其主要成分为CO、CO2、H2、02、N2、H20（水蒸气，下同），以及少量的金属与熔渣的蒸气，气体中以 O2、N2、H2O对焊缝的质量影响最大。
1. 氧对焊缝金属的作用
焊接时，氧主要来自电弧中 O2、CO2、H2O 等，以及药皮中的氧化物和焊件表面的铁锈、水分等。通常氧是以原子氧和氧化亚铁（FeO）2 种形式溶解在液态金属中。
焊缝金属中含氧量的增加，会使其强度、屈服点、塑性和冲击韧性降低，还会增加焊缝金属的热脆、冷脆倾向，以及降低抗腐性能。溶解在熔池中的氧与碳、氢反应，生成不溶于金属的CO和H20，在熔池结晶时来不及逸出，会形成气孔。在熔滴中含氧和碳过多时，所产生的CO受热膨胀，使熔滴爆炸造成飞溅。因此，氧在焊缝金属中属于有害的元素。减少焊缝含氧量有效的措施包括∶
（1）冶金处理 从焊条药皮或焊丝中加入铁合金（锰、硅、钛等）对焊缝金属进行脱氧，这是行之有效的措施之一。
维金属脱氧的目的是要尽量减少熔池金属的含氧量（对低碳钢和低合金钢来说，危性最大的主要是 FeO），使焊缝金属中氧化夹杂物降到最低限度。
在 E4303 型焊条药皮中用 Mn 脱氧，Mn 的脱氧反应是∶
FeO + Mn = MnO+Fe
反应式中的 MnO系碱性氧化物，很容易与酸性焊条中的酸性氧化物SiO2、TiO2结合成稳定的熔渣，所以Mn 是E4303 型焊条中较好的脱氧剂。
在 E5015 型焊条药皮中用Ti、Si 对熔池中的 FeO 脱氧，脱氧反应是∶
2FeO+Ti =TiO2+2Fe
2FeO+Si= SiO2+2Fe
反应式中的脱氧产物 TiO2、SiO2，容易与碱性焊条中的碱性氧化物 CaO 结合成熔渣。
SiO2+Ca0 =Ca0·SiO2（入渣）
TiO2+CaO = CaO. TiO2（入渣）
所以 Ti、Si是 E5015 型焊条中较好的脱氧剂。
（2）加强保护 如选用合适的气体流量、短弧焊等，防止空气进入。焊前，清理坡口及两侧的锈和水，烘干焊条、焊剂。
2. 氢对焊缝金属的影响
氢主要来源于焊条药皮和焊剂中的水分、焊条药皮中的有机物、焊件和焊丝表面上的污物（铁锈、油污等），以及空气中的水分等。
（1）氢对焊缝的危害 氢是焊缝中一种有害的气体。它的主要危害性有下列几点;
1）氢致裂纹 焊接时溶解于焊缝中的氢在冷却过程中溶解度下降，会向热影响区扩散。当某区域氢浓度很高而温度下降时，一些氢原子结合成氢分子，会在金属内造成很大局部应力。对于淬硬倾向大的材料，在约束应力作用下就会产生冷裂纹。另外，在接头处还易产生脆硬组织，使塑性严重下降。
2）气孔 氢是焊缝中产生气孔的主要因素之一。
3）白点 碳钢或低合金钢焊缝，若含氢量较大，常常在其拉伸试件的断面出现鱼目状白色圆形斑点，称为白点。白点的直径一般为0.5~3 mm，白点会使焊缝金属的塑性大大下降。
（2）预防措施 为了减少氢的有害作用，焊接时应严格控制焊缝中的含氢量。首先，限制氢及水分的来源，如烘干焊条、焊剂;清除锈、水、油污;选用低氢型焊条。其次，应该尽量防止氢溶入金属中。如果氢含量过高，可进行脱氢处理（后热处理），即在焊后立即将焊件加热到 250～350℃温度范围，保温2～6 h 后空冷。
3. 氮对焊缝金属的影响
焊接区中的氮主要来自空气，它在高温时溶入熔池中，并能最终留存在焊缝金属中。随着温度下降溶解度降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂物形式存在于焊缝金属中。氮的含量较高会使焊缝金属强度提高，塑性和韧性降低。氮是焊缝中产生气孔的主要元素之一。为了消除氮的有害作用，应加强对焊接区的保护，隔离空气与液态金属的接触。此外，采用短弧焊也能控制焊缝中的含氮量。
五、焊缝中有害元素的影响
焊缝金属中的有害元素除了上述的氢、氧、氮之外，还有硫和磷。
硫以 FeS 和 MnS 夹杂物形式存在于焊缝金属中，会导致高温脆性（称热脆），产生热裂纹。磷会导致低温脆性（称冷脆），产生冷裂纹。磷在奥氏体不锈钢中也会产生低熔点杂质，引起热裂纹。
焊缝中硫、磷的主要来源是焊条药皮和焊剂，此外还有母材中的硫和磷。为了减少硫、磷的来源，应限制药皮、焊剂和母材中硫、磷的质量分数。这是降低焊缝硫、磷质量分数的关键措施。另外，还可以进行冶金处理，即脱硫、脱磷。
六、焊缝金属的渗合金
焊接过程中，熔池金属中的合金元素会由于氧化和蒸发等造成烧损，因而改变了焊缝金属的合金成分，使力学性能变坏。为了使焊缝金属的成分、性能和组织符合预定的要求，就必须根据合金元素损失的情况向熔池中添加一些合金元素。这种方法称为焊缝金属的渗 合金。
1. 渗合金的作用
渗合金不但可以获得成分、组织和性能与母材相同或相近的焊缝金属，还可以向焊缝金属中渗入母材不含或少含的合金元素，形成化学成分、组织和性能与母材完全不同的焊缝金属，以满足焊件对焊缝金属的特殊要求。例如，用堆焊（是用电焊或气焊法熔敷耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层，并堆在工件的表面或边缘的焊接工艺）的方法来提高焊件表面耐磨、耐热、耐蚀等性能，就是通过渗合金来达到的。
2.渗合金的方法
焊条电弧焊时，向焊缝中渗合金的方式有2 种∶一种是通过焊芯（合金钢焊芯）过渡;另一种是通过焊条药皮（即将合金成分加在药皮里）过渡。还可以2种方式同时使用。
（1）通过焊芯渗合金 焊芯中的合金元素含量应高于母材，但制造这样成分的焊芯，有时在生产上有一定困难。采用合金钢焊芯，外面再涂以碱性熔渣的保护药皮，渗合金的效果和可靠性都好。
（2）通过药皮渗合金 在焊条药皮中加入各种铁合金粉末和合金元素，然后在焊接时把这些元素过渡到焊缝金属中去，这种方法在生产上应用得较广泛。通常是采用低碳钢焊芯（H08、H08A），并且在焊条药皮中加入合金剂，从而达到渗合金的目的。通过药皮渗合金，一般均采用氧化性极低的碱性熔渣，以减少合金元素的烧损;有时也采用氧化性不大的酸性钛钙型熔渣。
焊条药皮常用的合金剂有锰铁、铬铁、钼铁、钨铁、钛铁、硼铁等。
一般焊条药皮中的合金剂和脱氧剂无明显的区分。即同一种合金元素，既起脱氧剂的作用，又起合金剂的作用。例如，E4303 型焊条药皮中的锰铁，虽然主要用作脱氧剂，但也有少部分用作合金剂而渗入焊缝金属，以弥补焊丝或钢材中锰元素的烧损，改善焊缝金属的力学性能。
学以致用
在焊接过程中采取短弧焊接，既可以减少空气中氧的侵入，又可以减少熔滴过渡时与氧接触的时间，有利于焊缝金属的合金化。
七、焊接热循环对焊接接头的影响
接过程中热源沿焊件移动，在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时间变化的过程称为该点的焊接热循环。
在焊缝两侧距焊缝远近不同的各点，所经历的热循环不同。当热源向该点靠近时，该点温度随之升高，直至达到最高值;随着热源的离开，该点温度又逐渐降低，整个过程可以用一条曲线来表示，称为热循环曲线。焊接热循环是焊接接头经历的特殊热处理过程，这个过程必然会造成焊接热影响区不均匀的组织和性能。
