焊接冶金学AB试卷

A卷

一、填空题

1.金属焊接性：一是金属在焊接加工中是否容易形成缺陷；二是焊成的接头在一定的使用条件下可靠运行能力。这也说明，焊接性不仅包括结合性能，而且包括结合后的使用性能。（焊接性就是金属是否能适应焊接加工而形成完整的、具有一定使用性能的焊接接头的性能）

2.决定堆焊效果的主要因素：堆焊层合金层分制定堆焊工艺的要点降低稀释率

3.焊接工业纯钛时，焊缝含H控制在0.015%以下；含O最高允许为0.15%，工业纯钛及钛合金母材的含C量应不大于0.1%，焊缝含碳量不应超过母材含碳量。

4.为防止18-8钢敏化区腐蚀措施：在焊接工艺上应采取快速过程，以减少处于敏化加热的时间。

5.低碳调质钢焊接时，工艺因素对液化裂纹的形成也起着很大的作用，首先是线能量。线能量越大，晶粒长的越大，晶界熔化越严重，而且液态晶间层存在的时间也越长，液化裂纹产生的倾向也就越大。

二、选择题

1.焊接结构应用量最大的铝合金是防锈铝(最常用的是Al--Mg合金如LF4、LF5)

2.利用化学成分进行分析金属焊接性能方法碳当量法、焊接冷裂纹敏感指数PC法

3.铜及其合金焊接时主要问题是气孔（难熔合金易变形、热裂纹、气孔）

4.珠光体钢和奥氏体钢焊接一般采用超合金化焊接材料或高CrNi奥氏体钢或Ni基合金

5.堆焊的实用性有：耐磨性、耐蚀性、耐气蚀性、耐高温性

三、简答题

1.铝合金焊丝选择要考虑哪些问题？

铝及其合金的焊丝大体可分为两类：同质焊丝与异质焊丝。

铝合金焊丝的选择需考虑以下几点：抗裂性、强度、耐蚀性、稀释率、颜色

2.为了保证氩弧焊焊接工业纯钛及其合金的质量，需掌握的要点是什么？

为保证焊接质量，必须掌握下列几点

1、母材及焊丝中的杂质含量必须在技术条件允许范围内；

2、采用高纯度的

氩气进行焊接；3、焊前对工件及焊丝必须认真处理；4、根据不同母材及性能要求，正确选用焊丝，焊接规范及必要的焊后热处理；5、加强保护措施，对处于400℃以上的熔池后部焊缝及热影响区，均应用托罩进行氩气保护，焊缝背面也应采取相应的保护措施。

3.纯铜及黄铜焊接工艺要点？

1）认真做好焊前的准备工作：由于氧及氢是引起焊缝出现裂纹及气孔的主要根源，故焊前应仔细清理焊丝表面及工件坡口上的氧化物及脏物，使其露出金属光泽。焊前应对焊接材料严格按照规定温度烘干，以去除水分。所用氩气纯度应在99.9%以上。

2）采用大线能量焊接及焊前预热，由于铜及其合金导热性好，为防止焊缝出现缺陷，应注意采用大线能量焊接。必要时还应对工件进行焊前预热温度随板厚而增高。气焊时应采用大功率的火焰进行焊接，其火焰功率比焊同等厚的低碳钢强2倍左右。

4.热轧正火钢焊接材料的选择必须考虑的问题是什么？

选择焊接材料时必须考虑到两个方面的问题，一是焊缝没有缺陷，二是满足使用性能的要求。因此，必须注意如下问题：

①选择相应强度级别的焊接材料

②必须同时考虑到熔合比和冷却速度的影响

③必须考虑到热处理对焊缝力学性能的影响

四、综述

1.灰铸铁同质焊缝和异质焊缝存在的局限性和工艺要点？

灰铸铁同质焊缝局限性：

1.焊缝强度低、塑性差，焊补较大刚度缺陷时易出现裂纹；

2.焊缝为铸铁型，对冷速敏感，缺陷面积小及缺陷深度较小时，由于冷速快，焊缝易出现白口；

3.由于工艺要求采用大电流、连续焊，对于薄壁件缺陷的焊补有困难

灰铸铁同质焊缝电弧冷焊工艺要求：应采用大直径焊条、大电流连续焊接，一剪梅焊接接头的冷速。使用直流反接电源进行大电流长弧，由中心上边缘连续焊接才外，同质焊缝冷焊时憨厚电弧应立即覆盖熔池，以保温缓冷。电弧热焊工艺要点：对结构复杂而焊补处刚度很大的工件，可采用局部预热。气焊工艺要点：一般气焊主要适用于刚度小的薄壁件的缺陷焊补。对于刚度大的薄壁件缺陷焊补，为减低焊接应力，宜采用工件整体预热的气焊热焊法进行。

灰铸铁异质焊缝局限性：

1）镍基焊缝：镍基焊条电弧冷焊时，多用于焊缝要求较高的小缺陷焊补，当焊缝面积大时，主要用于坡口打底，然后与其他便宜的焊条填充，以节约贵重的镍金属，以降低成本。

2）铜基焊缝：铜基焊条焊接时，整个焊接接头加工性不良，主要用于修理行业中非加工面主题的工件焊补。铜基焊条所焊颜色与母材差别大，故某些要求颜色与母材一致地方难以采用

3）钢基焊缝：钢基焊条电弧冷焊焊接时，由于焊缝加工性不好，只能用于铸件非加工面，焊缝不要求致密及受力不大处缺陷焊补。

灰铸铁异质焊缝电弧冷焊工艺要点：

1）焊前准备工作：清除工件缺陷处油污及其他杂质，正确观察缺陷情况及将缺陷制成适当的坡口，以备焊接。

2）在保证电弧稳定及焊透情况下，采用合适的最小电流焊接，掉留下，熔深小，铸铁中的C、S、P等有害物质进入焊缝，有利于提高焊缝质量。冷焊时，随电流减小，焊接速度不变情况下减小焊接线能量，不仅减少焊接应力，使焊接接头出现裂纹的倾向减小，而且也减小整个热影响区宽带，其中包括减少了最易形成白口的半熔区宽度，使白口层变得薄些。

3）采用短段焊及焊后锤击工艺，焊缝越大，焊缝所受的拉应力越大，故采用短段焊有利于减低焊缝应力状态，减弱焊缝发生裂纹的可能性焊后立即用小锤快速锤击处于高温而且具有较高塑性的焊缝，以松弛焊补区应力，防止裂纹的产生。

B卷

一、填空题

1.奥氏体不锈钢焊接时在焊缝附近都有产生裂纹的可能性主要裂纹是热裂纹，最常见的裂纹是焊缝凝固裂纹

2.钛及其合金对热裂纹是不敏感的，这主要是因为钛及其合金含硫、碳杂质少，生成低熔点共晶；另外一个原因是钛及其合金凝固时收缩量小。

3.纯铜焊接工艺要点：焊接方法的选择；焊接材料的选择；认真做好焊前准备工作；采用大线能量焊接及焊前预热。

4.氢是铝及其合金熔焊时产生气孔的主要原因，氢的主要来源是弧注气氛中的水

分、焊接材料及母材中所吸附的水分。

5.焊接热轧和正火钢时，热影响区的主要性能变化是过热区的脆化问题。

二、简答题

1.手工焊堆弧焊要注意的问题是什么？

1.正确选择焊条；

2.防止堆焊层和热影响区裂纹；

3.降低稀释率，保证获得需要的堆焊层合金成分和要求的使用性能；

4.防止堆焊零件变形；

5.提高堆焊效率2.为什么在纯铜焊接时，焊接接头抗拉强度相同，但塑形要比母材低？

发生这种情况的原因，一方面是由于焊缝及热影响区出现粗大晶粒；另一方面是由于为了防止焊缝出现裂纹及气孔，常需要加入一定量的脱氧元素，这样虽可提高焊缝的强度性能，但同时也在一定程度上降低了焊缝的塑性性能，并使焊接接头的导电性能有所下降。

3.铝合金焊接时要注意采用哪及方面措施来改善接头的耐蚀性？

1、改善接头组织的成分的不均匀性（主要是通过焊接材料使焊缝合金化，

细化晶粒并防止缺陷；同时调整焊接工艺以减小热影响区，并防止过热；焊后热处理有很好的效果）2、消除焊接应力（局部表面拉应力也可采用局部锤击办法消除）3、采取保护措施（例如，采用阳极氧化处理或者涂层等）4.简要说明白口铸铁焊缝石墨形状对抗裂性的影响？

焊缝石墨形状对焊缝抗裂性有一定的影响，粗而长的片状石墨容易引起应力集中，会降低焊缝抗裂性；石墨以细片状存在时，可改善焊缝的抗裂性。石墨以团絮状或球状存在时，焊缝具有良好的抗裂性能。

5.如何从金属的特性分析焊接性？

①利用化学层分分析；钢材的化学成分对化学成分对焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向有直接影响，因此可以用化学成分用来分析其裂纹敏感性。各种元素中C是对冷裂纹敏感性最显著的一个。碳当量CE越大，冷裂纹倾向越大。

②利用物理性能分析；金属的熔点、导热系数、密度、线胀系数、热容量等因素，都对热循环、熔化、结晶、相变等过程产生影响，从而影响焊接性。

③利用化学性能分析；与O的亲和力较强时在焊接高温下极易氧化，因而需要采取较可靠的保护方法，如采用惰性气体保护焊或真空中焊接，有时焊接背面也需要加以保护。此外，仙台这样化学活波性很强的金属，甚至O、N、H

等元素都很敏感，吸收这些气体后，力学性能显著降低，所以要严格控制O、N、H对焊缝及热影响区的污染。

④利用合金相图分析；大多数被焊材料都是合金或者某些杂质元素，因而可以利用它们相图分析焊接问题。

⑤利用CCT图或SHCCT图分析；对各种低合金钢可以利用连续冷却曲线或模拟焊接热影响区的连续冷却曲线分析其焊接性问题。这些曲线可以大体说明焊接热循环条件下获得什么样的金相组织和硬度，可以估计有无冷裂危险，以便确定合适的焊接工艺条件

三、综合题（15分）

综述16锰钢焊接时，如何选择焊接材料，工艺参数如何确定？

一、焊接材料选择：选择焊接材料应考虑两方面问题：一是焊缝有没有缺陷；而是要满足使用性能要求16Mn钢焊接时，选择焊接材料主要依据是保证焊缝金属强度、塑性和韧性等力学性能与母材相匹配，为此必须注意以下问题：（1）选择相应强度级别的焊接材料（2）必须同时考虑到融合比和冷却速度的影响（3）必须考虑到热处理对焊缝力学性能的影响。如果焊后需要进行热处理，但焊缝强度裕量不大时，消除应力退火后焊缝强度有可能低于要求。对焊后需要正火处理时，必须选择更高一些焊接材料。

二、焊接工艺参数确定：

1）焊接线能量确定主要取决于过热区和冷裂纹两个因素。焊接含碳量较低时16Mn钢时，对线能量基本没有严格限制，因为这类刚的过热区的热敏感性不大。当焊接含碳量高的16Mn钢时，由于淬硬倾向加大，马氏体含碳量也提高，小线能量时冷裂纹倾向也会增大，过热区的脆化也变得严重，所以这种情况下线能量宁可大一些比较好。

2）预热温度确定：(1）与材料成分有关，当碳当量CE小于0.4%，基本无淬硬倾向，一般情况下不必预热（2）与焊接冷却速度有关，如电焊渣冷却很慢，一般不需要加热（3）与拘束度有关，预热温度随拘束度增加而提高。(4)与含氢量有关，含氢量越高，裂纹产生的裂纹的倾向越大，要求预热温度也越高。（5）与焊后是否进行热处理有关。焊后不进行热处理时，预热温度应偏高些，这对减少内应力和改善性能有利。

3）焊后热处理确定：一般情况下16Mn钢焊后不需要热处理的，但对要求抗应力腐蚀焊接结构，低温使用的焊接结构及厚壁高压容器，焊后都需要进行消除应力高温回火。