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焊接熔池內的氣相(體)來自何方?池內有幾種氣體，各自產生什么影響?

發布時間: 2019-10-22作者：baile100瀏覽量：

答：焊接區域焊接熔池內的氣體主要來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，因熔池保護不當，還有來自空氣中的N2等，這些氣體一旦侵入熔池，將對焊縫的性能產生極為不利的影響。
(1)氮氣的影響氮氣主要來自周圍空氣，在高溫時溶于熔池，并能繼續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，以針狀夾雜物形式存在于焊縫金屬中。
氮的含量較高將對焊縫金屬的綜合力學性有較大影響，如硬度和強度提高，塑性降低。此外，氮也是形成氣孔的原因之一。由于氮主要來源于空氣，故電弧越長，氮侵入熔池也越多；熔池保護越差，氮侵人也越多。
(2)氫氣的影響氫主要來自受潮的藥皮或焊劑中的

水分、焊條藥皮中的有機物、工件表面的鐵銹、油污、油漆等物質、坡口上的有機物及氣體保護焊中保護氣體內的雜質。在高溫電弧作用下，電弧區域中的氫主要以原子、離子及分子形態存在。當弧柱中的溫度大于5000時，氫主要以原子形態存在，分解度大于96%;當溫度低于2000K時，主要以分子形態存在。根據氫與金屬的作用特點，可把金屬分為兩類。第一類是能形成穩定氫化物的金屬，如鋯、鈦、釩、鉭、鈮等。這些金屬在吸收氫不多時與氫形成固溶體，而吸收較多時則形成氫化物。在300-700℃的溫度范圍內，氫的吸收量較大；溫度高于700℃時，氫的吸收量迅速減小，主要原因是氫化物分解，氫可擴散逸出。因此，焊接這類金屬及合金時，必須防止在低溫下吸收大量的氫，否則會影響焊縫金屬性能。第二類是不能形成穩定氫化物的金屬，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發生突變，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散，這稱為擴散氫。部分擴散氫隨著時間的延長，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，結合成分子，不能自由擴散，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：一方面是暫態現象，包括氫脆與氫白點，這類現象經過時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) 這是永久現象，不可消除。氫脆和氫白點使鋼的塑性、韌性大 58為下降；而冷裂紋往往導致結構的直接脆斷破壞。此外，殘余在焊縫金屬中的氫還會產生很大的組織應力，它是延遲裂紋的源頭。
(3)氧的影響氧是一個化學性質較為活潑的元素，它主要來源于藥皮、熔劑中的水分鹽類、氧化物、有機物等，它們在高溫時分解，有時空氣中的氧也會侵人熔池；此外，有的氣體保護焊保護氣體(如CO2)本身就是氧的主要來源。根據氧與金屬作用的特點，分為兩種情況：一種是焊接氧與金屬發生激烈的氧化反應，生成固態與液態時都不溶解的氧化物，如鎂和鋁等的氧化物；另種是氧與金屬發生反應，生成的氧化物能溶于相應金屬中，如鐵、鎢銅、鈦等氧化物。在電弧的溫度為5000 K時，氧的溶解度可達96.5%(體積分數)，可見氧在電弧中以原子狀態存在。隨著溫度的升高，氧在液態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。當液態鐵中含有其他合金元素時，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、強度、塑性明顯下降，尤其是低溫沖擊韌度急劇下降；此外，還會引起熱脆冷脆和時效硬化，并對焊縫金屬的物理化學性能產生不利影響，如減弱導電性、導磁性與抗腐蝕性，產生CO氣孔及引起焊接飛濺等。在焊接有色金屬時，氧的危害更突出。

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