简答题1. 什么是热脆和冷脆?
由于碳素钢中的硫化铁几乎不能溶解,而且易与铁形成化合物FeS。FeS与Fe形成低熔点共晶组织(熔点为985℃),该组织熔点低于钢材热加工的开始温度(1150~1200℃)。故在热加工时,由于分布于晶界的低熔点组织已经熔化,而导致加工时坯料开裂,这种现象叫热脆。
钢中磷含量很多时,就会在组织中析出脆性很大的化合物Fe3P,使钢的强度、硬度提高,而显著地降低其塑性和韧性,尤其是增加了低温脆性,这种现象称之为冷脆。
2. 钢中含碳量的变化对力学性能有何影响?
碳是决定铁碳合金性能的主要元素,当钢的含碳量小于0.9%时,随着钢中含碳量的增加,钢的强度、硬度升高,而塑性、韧性不断下降;当钢中的含碳量大于0.9%时,因逐渐形成网状渗碳体,故除硬度继续上升外,塑性、韧性极差,而且强度也明显下降。为了保证碳钢具有足够的强度、一定的塑性和韧性,工业用钢含碳量一般不超过1.4%。
3. 铁-渗碳体相图有何用途?
铁-渗碳体相图是制定铸造、轧钢、锻造、焊接、热处理等加工工艺规范和选择材料的重要依据。其应用在以下几个方面。
(1)铸造 可根据相图中铁碳合金含碳量的不同确定合适的浇注温度,还可以知道其铸造性能的好坏。
(2)轧钢和锻造 从相图中可知奥氏体只有在加热到高温时才能得到,因此,轧钢和锻造应在能够得到奥氏体的适当温度范围内进行。
(3)焊接 化学成分对铁碳合金的焊接性能有很大的影响,含碳量越高,焊接性能就越差,而且焊接时由于在焊缝周围各部分的温度不同,在随后的冷却过程中将会得到不同的组织,因而焊缝周围力学性能也不一样。
(4)热处理 从相图中可知铁碳合金在固态加热或冷却过程中相的变化,所以,钢和铸铁可以进行有相变的退火、正火和淬火等热处理。
(5)选择材料 由相图中可知铁碳合金组织随化学成分的变化规律,从而掌握其性能的变化规律,以便选用材料。
4. 试述焊接热影响区的粗晶脆化现象。
焊接接头热影响区中的熔合区和过热区常会出现脆化现象,这种现象叫粗晶脆化。对不易淬火钢引起的粗晶脆化,主要是因为晶粒长大,甚至形成粗大的魏氏组织;而对于易淬火钢,则主要是由于产生脆硬的马氏体所致。
5. 试述焊缝形状系数对焊接质量的影响。
焊缝形状系数Ψ是指熔宽与熔深之比。Ψ值小,表示焊件的焊缝深而窄,也意味着焊缝被充分焊透和焊缝宽度方向上的无效加热区和热影响区范围小。从提高热效率和减少热影响区恶化的角度来看,这是十分有利的。但Ψ值过小的焊缝使其生成裂纹和气孔的敏感性也大大增加,因此,对Ψ值应适当限制。通常,埋弧自动焊时,Ψ值应大于1.3。
6. 焊剂有哪些作用?
焊剂有三大作用。
(1)起机械保护作用 焊剂熔化后形成熔渣,在熔池上形成一个弧腔,使熔池与外界空气隔离,因而防止了空气中有害气体氧、氮的侵入。但焊剂中无造气剂,所以,这种保护属于渣保护。
(2)向熔池过渡有益的合金元素 由于常用的熔炼焊剂中没有铁合金,不能直接向熔池过渡合金元素,只能在焊剂中加入合金元素的氧化物,常放入的是MnO、SiO2,利用熔渣和熔池金属的氧化物还原反应,将Mn、Si置换出来渗入熔池中。
(3)改善焊缝表面成形 焊剂熔化后成为熔渣覆盖在熔池上面,熔池即在熔渣的内表面进行凝固,从而可以获得光滑美观的表面成形。
7. 如何区分酸性焊条和碱性焊条?
在焊条药皮中,如果含有以酸性氧化物(如氧化钛、石英砂)为主的涂料组成,这种焊条称为酸性焊条(如钛铁矿型焊条和钛钙型焊条);如果含有以碱性氧化物(如氧化钙)为主的涂料组成,这种焊条就称为碱性焊条(如含碳酸盐和以萤石为主的低氢型焊条)。
8. 珠光体耐热钢在焊接中易产生什么缺陷?应采取哪些措施?
珠光体耐热钢由于含有一定量的Cr和Mo以及其他一些合金元素,所以在热影响区常会出现硬而脆的马氏体组织,在低温焊接或焊接刚性较大的结构时,易产生冷裂纹。
应该采取的措施有预热、焊后缓冷和焊后热处理。
9. 钢与镍及其合金焊接时,为了保证接头质量应采取哪些工艺措施?
为了保证接头质量应该采取以下工艺措施:
①仔细清理焊材和母材;
②减少钢的熔化量;
③采用合理的焊接工艺参数。
10. 采用氩弧焊焊接铝及铝合金有什么优点?
采用氩弧焊焊接铝及铝合金的主要优点是:
①氩气是惰性气体,保护效果好,电弧稳定,焊缝成形美观;
②当采用交流电源时,可以利用阴极破碎作用,能有效地去除熔池表面的氧化铝薄膜;
③焊接时没有熔渣,不会发生焊后残渣对接头的腐蚀;
④氩气流对焊接区域有冲刷作用,使焊接接头冷却速度加快,可以改善接头的组织和性能,并能减少焊件焊后的残余变形。
11. 说明CO
2气体保护焊产生CO气孔的原因及其防止措施。
CO
2气体保护焊产生CO气孔的原因是:CO
2气体保护焊时,熔池中含有一定量的FeO,这是产生CO气孔的原因。因为在熔池中的FeO和C会产生下列反应:
在熔池中处于结晶温度时,这种反应比较激烈,而这时熔池已经开始凝固,CO气体不易逸出,于是在焊缝中形成气孔。
防止措施是:限制焊丝中氧的含量和在焊丝中增加Mn、Si等脱氧元素,例如焊接低合金钢时常用的焊丝为H08Mn2SiA。
12. 不锈复合钢板的焊接要点是什么?
不锈复合钢板的焊接要点如下。
①为了保证不锈复合钢板焊后具有良好的综合性能,对于覆层和基层应分别焊接,采用三种不同类型的焊条来焊接。基层焊接应采用与基层材质相应的焊条;覆层间焊接用与覆层材质相应的焊条;过渡层焊接应用铬、镍含量高的奥氏体不锈钢焊条。
②坡口形式。最常用的是V形坡口,V形坡口开在基层一侧。
③装配定位焊。以覆层钢为基准对齐,定位焊焊在基层面上,选用与焊接基层一致的焊条,决不允许用基层的焊条在覆层面上进行定位焊。
④焊接顺序。先焊基层,再焊过渡层焊,最后焊接不锈钢覆层,禁止用焊接基层的焊接材料焊接过渡层或覆层不锈钢。
13. 电阻焊时两个焊件间的接触电阻大小与哪些因素有关?
接触电阻的大小与电极压力、材料性质和表面状况有关。
14. 要保证手工钨极氩弧焊的焊接质量应注意哪些问题?
要保证手工钨极氩弧焊的焊接质量应注意以下几点:
①选择合适的电源种类和极性;
②选择合适的坡口形式;
③根据材质选择合适的焊接工艺参数;
④选择合适的钨极直径和形状;
⑤要选择较好的氩气保护方法;
⑥要熟练地掌握操作技术。
15. 手工钨极氩弧焊的优缺点各是什么?
手工钨极氩弧焊的优点是设备简单、操作方便,能进行空间任何位置的焊接。同时还具有几乎能焊接所有金属材料等优点。
缺点是生产率较低,钨极承载电流的能力有限,一般只适用于焊接厚度小于6mm的焊件。
16. 常用的坡口加工方法有哪些?
①氧化切割;②炭弧气刨;③刨削;④车削;⑤等离子弧切割。
17. 选择预热温度的主要依据是什么?
预热温度选择的依据是:
①钢材的淬火倾向大小、板厚冷却条件、结构刚性等因素;
②淬火倾向大、冷却速度快、厚度大、结构刚性大、钢材预热温度要相应提高。
19. 焊后缓冷的目的是什么?
①通过减缓冷却速度,防止出现脆硬组织,降低裂纹产生倾向;
②通过缓冷促进扩散氢逸出,降低氢致裂纹的倾向;
③降低焊接接头的残余应力。
20. 焊接残余变形有哪几种?
焊接残余变形有下列7种。
(1)纵向收缩变形 构件焊后在焊缝方向发生的收缩叫纵向收缩变形。
(2)横向收缩变形 构件焊后在垂直焊缝方向发生的收缩叫横向收缩变形。
(3)弯曲变形 构件焊后朝一侧变形叫弯曲变形。
(4)角变形 焊后构件两侧钢板离开原来位置,向上翘起一个角度,这种变形叫角变形。
(5)波浪变形 焊后构件产生形似波浪的变形叫波浪变形。
(6)错边变形 构件的厚度方向和长度方向不在一个平面上,叫错边变形。
(7)扭曲变形 构件焊后两端绕中性轴相反方向扭转一角度,叫扭曲变形。
21. 什么是焊接冶金过程?其特点有哪些?
焊接冶金过程与金属冶金过程一样,是通过加热使金属熔化,在金属熔化过程中,金属-熔渣-气体之间发生复杂的化学反应和物理变化。
它的特点有以下几点:
①熔化体积很小,加热和冷却速度很快;
②电弧温度高;
③熔池金属不断更换;
④反应接触面大。
22. 焊接生产中,如保选择焊接方法?
①选择焊接方法时,首先应满足技术要求,获得优质焊缝;
②其次,尽可能选择经济效益高、劳动强度低及能满足劳动防护要求的焊接方法;
③目前埋弧自动焊、CO2气体保护焊仍是优先选择的焊接方法,但许多场合仍选择手弧焊作为重要的补充,有时甚至处于主要地位;
④随着技术的进步,许多焊接新方法也不断出现,生产中应不断引入新技术。
23. 如何提高压力容器焊缝的质量?
应该从以下几个方面提高压力容器焊缝的质量:
①使用符合设计要求的钢材;
②在焊接以前对主要受压元件的焊缝必须进行焊接工艺评定,合格后方能进行生产;
③凡是受压元件的焊缝必须经由劳动部门考试合格的焊工焊接,并且只能焊接与考试合格项目相对的焊缝;
④二类、三类压力容器的受压焊缝必须用碱性低氢型焊条进行焊接,焊条焊前应按规范进行烘干,并在焊接时使用焊条保温筒;
⑤焊工必须按图纸、工艺、标准进行焊接;
⑥需要预热或焊后热处理的焊件,必须按规定进行;
⑦焊缝有缺陷需返修补焊时,应该按有关工艺文件的规定进行。
24. 什么是铸铁?铸铁含有哪些元素?
含碳量大于2%的铁碳合金即铸铁。
铸铁中含有的元素除铁和碳外,还有Si、Mn、P、S等元素。
某些特殊用途的合金铸铁中还分别含有Cu、Mg、Ni、Mo或Al等元素。
25. 什么是堆焊?
为了增大或恢复焊件尺寸,或使焊件表面获得具有特殊性能的金属层而进行的焊接即堆焊。