1.焊接熱源有哪些共同要求？描述焊接熱源主要用什么指標？(簡05.07.09）答：能量密度高、快速實現焊接過程、得到高質量的焊縫和最小的焊接熱影響區。主要指標：最小加熱面積、最大功率密度和正常焊接規范條件下的溫度。2. 試述焊接接頭的形成過程及對焊接質量的影響。答：（1）預壓階段；（2）通電加熱階段；（3）冷卻結晶階段。 對焊接質量的影響：3. 溶滴比表面積的概念及對焊接化學冶金過程的影響？答：熔滴的表面積Ag與其質量 之比稱為熔滴的比表面積S。熔滴的比表面積越大，熔滴與周圍介質的平均相互作用時間越長，熔滴溫度越高，越有利于加強冶金反應。4. 焊條熔化系數、熔敷系數的物理意義及表達式？真正反映焊接生產率的指標是什么？答：焊條金屬的平均融化速度 ：在單位時間內熔化的焊芯質量或長度；損失系數 ：在焊接過程中由于飛濺、氧化和蒸發而損失的金屬質量與熔化的焊芯質量之比；平均熔敷系數 （真正反映焊接生產率的指標），由于損失系數不等于零，單位時間內真正進入焊接熔池的金屬質量稱為平均熔敷速度。5.試簡述不銹鋼焊條藥皮發紅的原因？有什么解決措施？（簡05.08.10）答：藥皮發紅的原因：不銹鋼焊芯電阻大，焊條融化系數小造成焊條融化時間長，且產生的電阻熱量大，使焊條溫度升高而導致藥皮發紅。解決措施：調整焊條藥皮配方，使焊條金屬由短路過渡轉化為細顆粒過渡，提高焊條的融化系數，減少電阻熱以降低焊條的表面升溫。6. 熔合比的表達式和影響因素？多層焊時，如果各層間的熔合比是恒定的，試推導第n層焊縫金屬的成分？答：表達式：影響因素：焊接方法、焊接工藝參數、接頭尺寸形狀、坡口形狀、焊道數目、母材熱物理性能等。7.從傳熱學角度說明臨界板厚cr的概念？某16Mn鋼焊件，采用手工電弧焊，能量E=15KJ/cm求cr？答：由傳熱學理論知道：在線能量一定的情況下，板厚增加冷卻速度Wc增大，冷卻時間t8/5變短，當板厚增加到一定程度時，則Wc和t8/5不再變化，此時板厚即為臨界板厚cr。8. 手工電弧焊接厚12mm的MnMoNbB鋼，焊接線能量E=2kj/cm,預熱溫度為50度，求t8/5?附=0.29J/(cms) CP=6.7 J/(cms)9.直流正接為何比直流反接時焊縫金屬熔氫量高？答：（1）直流正接：工件接正極。直流反接：工件接負極。 （2）帶電質點H+ 在電場作用下只溶于陰極 （3）處于陰極的熔滴不僅溫度高而且比比表面積大，其溶氫量大于熔池處于陰極時的溶氫量。10.一：試簡述氮對低碳合金鋼焊縫金屬性能的影響？（簡05.07.08.09.10）答：（1）N引起焊縫金屬時效脆化，使焊縫金屬強度提高，塑性韌性降低，尤其是低溫韌性； （2）促使焊縫產生氮氣孔； （3）N有時是有益的，但必須有彌散強化元素存在并在正火條件下使用。控制含氮量的措施： （1）焊接區中的氮主要來自空氣，必須加強對焊接區機械保護 （2）合理選擇焊接工藝參數 （3）利用合金元素控制焊縫含氮量。碳的氧化引起熔池沸騰，有利于氮逸出，同時炭氧化生成CO、CO2，加強焊接區保護降低氮的分壓，因此碳可降低氮在金屬中的溶解度；選含有能夠生成氮化物元素的焊絲進行焊接，這些元素與氮的親和力大易形成穩定的氮化物，并通過熔渣排出氮化物，因此有效的控制焊縫中的含氮量。 綜上所述，加強保護是控制焊縫含氮量的最有效措施。二：試簡述氫對結構鋼焊接質量的影響？答：氫脆；白點；氣孔；冷裂紋；組織變化。控制含氫量措施： （1）限制氫的來源：限制焊接材料中的含氫量，焊前要對焊條和焊劑進行嚴格的烘干；氣體保護焊所用的氣體，焊絲和工件表面的油污、鐵銹和水分都是氫的重要來源。 （2）進行冶金處理：通過適當的化學冶金反應，降低氣相中的氫分壓，從而降低氫在液態金屬中的溶解度 （3）控制焊接材料的氧化還原勢 （4）在焊條藥皮或焊芯中加入微量的稀土元素或稀散元素 （5）控制焊接工藝參數 （6）焊后脫氧處理：焊后把工件加熱到一定溫度，促使氫擴散外逸總之，對氫的控制首先應限制氫的來源；其次應防止氫溶入金屬；最后應對溶入金屬的氫進行脫氧處理。三：試簡述氧對焊接質量的影響？答：（1）隨著焊縫含氧量增加，焊縫強度、塑性、韌性下降；尤其是焊縫的低溫沖擊韌性急劇下降，引起焊縫紅脆、冷脆，時效硬化傾向增加； （2）影響焊縫金屬的物理化學性能，如降低導電性、導磁性、耐蝕性等； （3）形成CO氣孔； （4）造成金屬飛濺，影響焊接過程的穩定性； （5）焊接過程中導致合金元素的氧化損失將惡化焊接性能； 綜上，氧對焊接過程及焊縫是有害的，但在特殊情況下具有氧化性是有利的。11.試以硅的沉淀脫氧為例，敘述提高脫氧效果的途徑？（簡08）答：（1）硅的百分含量升高，氧化亞鐵的百分含量降低（2）B增加和減少渣中的二氧化硅，二氧化硅百分含量降低，氧化亞鐵的百分含量降低（3）溫度降低，反應向右進行，氧化亞鐵的百分含量降低12.為何酸性焊條宜用錳鐵脫氧？而堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧？為什么要控制WMn/WSi的比值？（問06.09.11）答：增加錳在金屬中的含量，或減少MnO的活度，都可以提高脫氧效果。 酸性焊條宜用錳鐵脫氧：Mn+FeO=Fe+(MnO)，在酸性渣中含SiO2和TiO2較多，脫氧產物轉化為MnOSiO2和MnOTiO2復合物,減少了MnO的活度系數，提高了脫氧效果。 堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧：在堿性渣中MnO活度系數較大，不利于Mn的脫氧，而且堿度越大，脫氧效果越差。故堿性焊條不宜用錳鐵脫氧。Si+2FeO=2Fe+(SiO2),SiO2與MnO生成復合物MnOSiO2，使MnO活度系數降低。而MnOSiO2密度小、熔點低，易易于上浮到渣中，故堿性焊條宜用硅錳聯合脫氧。 WMn/WSi過大，出現固態MnO；WMn/WSi過小，出現固態SiO2；均會導致焊縫中夾雜物過多，只有WMn/WSi合理時，才會生成低熔點的不飽和液態硅酸鹽，使焊縫中的含氧量降低。13.酸型焊條熔敷金屬為何氧含量較高？（簡09）答：（1）酸型焊條采用錳脫氧不如堿性焊條錳硅聯合脫氧效果好 （2）酸型焊條堿度B小，有利于滲硅反應的進行，使焊縫含氧較高 （3）酸型焊條為了控氫的目的，導致焊縫含氧14.試簡述低氫焊條熔敷金屬含氫量低的原因？（簡05.10）答：（1）藥皮中不含有機物，清除了一個主要氫源； （2）藥皮中加入了大量的造氣劑CaCO3、降低了PH2； （3）CaF2的去氫作用； （4）焊條的烘干溫度高。15.為什么堿性焊條對鐵銹和氧化皮的敏感性大？而堿性焊條焊縫含氫量比酸性焊條低？答：堿性焊條熔渣中含SiO2、TiO2等酸性氧化物較少，FeO的活度大，易向焊縫金屬擴散，使焊縫增氧。因此在堿性焊條藥皮中一般不加入含FeO的物質，并要求清除焊件表面的鐵銹和氧化皮，否則不僅會增加焊縫中的氧，還可能產生氣孔等缺陷，所以堿性焊條對鐵銹和氧化皮的敏感性大。堿性焊條焊縫含氧量比酸性焊條低，是因為堿性焊條的藥皮氧化勢小的緣故。16. J422焊條藥皮中含W（TiO2）=28%，W(SiO2)=26.5%，W(CaO)=10.6%，W(錳鐵)=12%，焊芯含WSi=0.02%，WO=0.01%，而熔敷金屬中卻含WSi=0.15%，WO=0.05%，試分析其原因。答：該焊條酸性焊條，焊后視像為Si和O含量增多，熔渣與液態鐵發生滲硅反應，酸性焊條有利于滲碳（SiO2）+2Fe=Si+2FeO。反應結果使焊縫中增加Si.FeO大部分進入熔渣，一小部分進入液態鋼中使焊縫增氧。4（TiO2）=2Ti2O3+O2釋放出O2，該氣氛中的氧化性氣體使鐵氧化存在置換氧化，其中熔渣中（SiO2）.（TiO2）的置換氧化是主要增氧的途徑。熔渣中含有的大量SiO2及Mn-Fe增加了滲硅反應的可能性，滲硅反應較激烈使Si大大增加。17. 綜合分析熔渣的堿度對金屬的氧化、脫氧、脫硫、脫磷、合金過渡的影響。答：氧化：堿性渣使FeO更易向金屬分配；脫氧：堿性渣使FeO活度大，擴散脫氧能力比酸性渣差；脫硫：堿性渣中MnO、CaO及MgO含量多利于脫硫；脫磷：增加熔渣的堿性可減少焊縫中的含磷量，酸性渣脫磷效果較差；合金過渡：當合金元素的氧化物與熔渣酸堿的性質一致時，有利于合金元素的過渡，使過渡系數提高。18. 試分析說明鈦鈣型（J422）焊條與堿性低氫型（J427）焊條，在使用工藝性和焊縫力學性能方面有哪些差別？答：其他工藝性能如全位置焊接性，融化系數等差別不大。機械性能對比：鈦鈣型（J422）： S、P、N控制較差，冷脆性、熱裂紋傾向大；【O】高，氧化夾雜多，韌性低；【H】高，抗冷裂能力差堿性低氫型（J4277）： 雜質S、P、N低；【O】低，氧化夾雜少；【H】低故低氫型焊條的塑性，韌性及抗裂性較酸性的鈦鈣型大大提高，但其焊接工藝性能較差，對于鐵銹，油污，水份等很敏感。19.試簡述藥芯焊絲的特性？（簡05.10）答：（1）熔敷速度快，因而生產效率高； （2）飛濺小； （3）調整熔敷金屬成分方面； （4）綜合成本低。20.CO2焊接低合金鋼一般選用何種焊絲？試分析其原因？（問05.08.10）答：應選用Si、Mn等脫氧元素含量較高的焊絲，常用的如：H08Mn2SiA。 （1）CO2具有較強的氧化性，一方面使焊絲中有益的合金元素燒損，另一方面使熔池中【FeO】含量升高。 （2）如焊絲中不含脫氧元素或含量較低，導致脫氧不足，熔池結晶后極易產生CO氣孔。 （3）按一定比例同時加入Mn、Si聯合脫氧，效果較好。21. 焊接熔池的結晶和鑄錠的結晶過程有何區別？答：焊接熔池的熔池溫度高，存在時間短，冶金過程進行不充分，氧化嚴重，熱影響區大，冷卻速度快，潔凈易生成粗大的柱狀晶。22.試簡述接頭偏析的種類和產生原因？（簡08）答：宏觀偏析：由于柱狀晶傾向性方向使雜質偏聚于晶間及部分地區溶質濃度升高。 （1）層狀偏析：周期性分布產生于焊縫的層狀偏析，是結晶速度周期性變化引起的。 （2）焊道中心偏析：結晶由未熔化母材處向焊縫中心結晶，使雜質推往最后凝固的熔池中心而形成。 （3）焊道偏析：多道、多層焊時在層間、道間形成的成分偏析。 （4）弧坑偏析：收弧處熔池未能填滿，凝固時大量雜質無法排出及成分擴散不均勻而導致偏析。23. 微量Ti、B改善焊縫金屬韌性的機理？（簡09）答：一Ti和氧的親和力很大，使焊縫中的Ti以微小顆粒氧化物的形式（TiO）彌散分布于焊縫中，促進焊縫金屬晶粒細化。這些小顆粒的TiO還可以作為針狀鐵素體的形核質點，在 轉變階段促進形成針狀鐵素體。二Ti在焊縫中保護B不被氧化，故B可以作為原子態偏聚于晶界，降低了晶界能，抑制了先共析鐵素體的形核與生長，從而促使生成針狀鐵素體，改善焊縫組織的韌性。但是Ti和B的最佳含量和氧、氮的含量有關。24. 如16Mn母材中含有較高的S、P，應如何保證焊縫金屬韌性？答：1.為減少焊縫含硫量，選擇對劉親和力比鐵大的元素脫硫；2.在焊接化學冶金中常利用熔渣中的堿性氧化物，如MnO、CaO、MgO進行脫硫3.同時增加渣中CaO和FeB的含量，有利于脫磷4.增加熔渣的堿度，可以提高脫硫脫磷的能力。25.以低碳鋼焊接為例，綜述提高焊縫金屬韌性的冶金手段、焊接工藝手段及焊后措施？（問05.08.10）答：（1）冶金：只有Mn、Si含量適中，焊縫組織為細針狀鐵素體，才能提高韌性；適量加入Nb和V可提高焊縫金屬沖擊韌性；低合金鋼焊縫中Ti、B存在可大幅提高韌性；低合金鋼焊縫中有少量Mo不急提高強度，同時也能改善韌性；稀土元素能改善焊縫金屬韌性。（2）工藝：焊接線能量、焊接材料、接頭形式、多層焊接、振動結晶、錘擊焊道表面、跟蹤回火。（3）焊后應進行熱處理。26.焊接熱循環與熱處理相比有何特點？試用這些特點分別比較45鋼和40Cr在熱處理條件下近縫區的淬透性大小？（問05.10） 答：焊接熱循環特點：加熱溫度高加熱速度快高溫停留時間短自然冷卻局部加熱： 淬透性比較：45鋼-焊接條件下近縫區的淬透性大于熱處理的淬透性，40Cr-相反45鋼由于不含碳化物形成元素，焊接條件下近縫區峰值溫度高，使奧氏體晶粒粗化，增大奧氏體穩定性，故淬透性和熱處理相比反而大。40Cr在焊接快速加熱條件下，高溫停留時間短，碳化物形成元素不能充分溶解到奧氏體中，奧氏體的穩定化程度不如熱處理條件，故淬透性小。27.簡要說明不易淬火鋼和易淬火鋼粗晶區的組織特點和對性能的影響？（簡05.08.10）答：不易淬火鋼 ：組織特點：晶粒粗大，易出現魏氏組織；性能：塑性，韌性低，易產生脆化和裂紋 易淬火鋼：組織特點：粗大的馬氏體；性能：該區脆硬，易產生延遲裂紋28.試分析鋼種淬硬傾向的影響因素？用什么指標衡量高強鋼的淬硬傾向比較合理？（簡11）答：化學成分：碳當量升高，淬硬傾向升高 冷卻條件：t8/5降低，淬硬傾向升高用HAZ的最高硬度Hmax來評定鋼的淬硬傾向比較合理，因為它綜合反映了化學成分和冷卻條件的影響。29. 試分析焊接熱影響區的脆化類型及防治措施？答：（1）脆化類型：粗晶脆化、析出脆化、組織轉變脆化、熱應變時效脆化；（2）防治措施：控制組織：通過控制焊接熱循環控制最佳t8/5，既要防治過熱導致的晶粒粗化又要防治極冷而致硬化。影響焊接熱循環的主要參數是線能量、是憨溫度、預熱以及接頭尺寸形狀。在接頭形式一定的條件下，主要是調節線能量、預熱、后熱溫度以尋求最佳焊接熱循環。焊后熱處理：對于一些重要的結構，常采用憨厚熱處理來改善接頭性能。30.試分析如何控制低合金高強度剛焊接HAZ的韌性？（問08）答：（1）控制組織：在組織上能獲得低碳馬氏體、下貝氏體和針狀鐵素體等韌性較好的組織。（2）合理制定焊接工藝，正確地選擇焊接線能量和預熱、后熱溫度，既不致過熱脆化，又不致淬硬脆化。（3）采用焊后熱處理來改善接頭的韌性。（4）研制新的鋼種，進一步細化晶粒，降低鋼中的雜質S、P、O、N等的含量，使鋼材的韌性大為提高，也提高了焊接HAZ的韌性。31.試簡述H2、CO氣孔的產生原因、特征及防止措施？（簡08.09.11 問06.09）答：H2（析出型氣孔）：由于高溫時熔池金屬中溶解了較多的氣體，凝固時由于氣體的溶解度突然下將，氣體處于過飽和來不及逸出而引起的氣孔。特征：通常出現在焊縫表面，氣孔的斷面形狀如同螺釘裝，從表面看呈喇叭口形，內壁光滑。CO氣孔（反應型氣孔）：鋼焊接時，鋼中的氧或氧化物與碳反應后能生成大量CO； C+O=CO (1) FeO+C=CO+Fe (2)如果這些反應發生在高溫液態金屬中,則由于CO完全不能溶于鋼液,將以氣泡的形式從熔池金屬中高速上浮逸出,不易形成氣孔,但當熔池冷卻凝固時，熔池金屬粘度迅速增大，故生成的CO氣泡很難浮出，尤其在樹枝晶凹陷處產生的更難逸出稱為殘留在焊縫中沿結晶方向分布的條蟲狀內氣孔。防治措施：應該限制熔池中氣體的溶入或產生以及排除熔池中已溶入的氣體。（1） 消除氣體來源：工件及焊絲表面的氧化膜、鐵銹、油污和水分均可在焊接過程中向熔池中提供氧和氫；焊條與焊劑受潮或烘干不足而殘留的水分；空氣入侵熔池是氣孔來源之一。（2） 正確選用焊接材料：控制熔渣的氧化性和還原性的平衡（3） 優化焊接工藝：焊接工藝參數主要有焊接電流、電壓和焊接速度等。一般交流焊時比直流焊時氣孔傾向大，而直流反接比正接時氣孔傾向小。32.有一種堿性焊條（J507），在出廠檢驗時，焊縫中沒有氣孔，但在產品施工焊接時，發現焊縫中有大量氣孔，分析可能那些原因導致氣孔？（問07）答：（1）焊件清理不充分，存在鐵銹，氧化鐵皮，油污和水分等雜質。（2）焊條受潮或烘干不足，烘干后放置時間過長等。（3）焊接規范不當，如電壓過高，焊速過快，電弧不穩等。（4）電流極性不合理，直流正接較反接是氣孔傾向大。33.用H08A焊絲和HJ431焊劑埋弧自動焊接沸騰鋼時，雖經仔細除銹但還常出現氣孔，試分析其原因，應采取何種措施防止氣孔？答：低碳鋼焊絲中沒有Mn和Si不能脫氧，被焊材料含氧量高除氧不完全，與C結合生成CO溢出形成氣孔措施：應選用Si、Mn等脫氧元素含量較高的焊絲，常用的如：H08Mn2SiA。消除氣體來源：工件及焊絲表面的氧化膜、鐵銹、油污和水分均可在焊接過程中向熔池中提供氧和氫；焊條與焊劑受潮或烘干不足而殘留的水分；空氣入侵熔池是氣孔來源之一。正確選用焊接材料：控制熔渣的氧化性和還原性的平衡優化焊接工藝：焊接工藝參數主要有焊接電流、電壓和焊接速度等。一般交流焊時比直流焊時氣孔傾向大，而直流反接比正接時氣孔傾向小。34.焊接結晶裂紋的形成機理及防治措施?（問06.09.11）答：結晶裂紋形成機理：在焊縫金屬凝固結晶的后期，低熔點共晶被推向柱狀晶交遇中心部位，形成液態薄膜；在焊接拉伸應力作用下，就可能在這個薄弱地帶即液態薄膜處開裂形成結晶裂紋。液態薄膜根本原因；拉伸應力必要條件。防止結晶裂紋的措施：（1） 冶金因素：主要是合金狀態圖的類型、化學成分和結晶組織形態結晶裂紋傾向的大小隨合金狀態圖結晶溫度區間的增大而增加，但合金元素進一步增加裂紋傾向會隨之降低初生相的結構能影響雜質的偏析和晶間層的性質，從而影響凝固裂紋的傾向。初生相的晶粒大小、形態和方向也會影響其傾向。向焊縫中加入細化晶粒元素以改善焊縫凝固結晶、細化晶粒可以提高抗裂性。合金元素是影響裂紋最本質的因素。（2） 工藝因素：工藝因素主要是合理選擇焊接材料和控制焊接參數，從而減少有害雜質偏析及降低應變增長率。對于一些易于向焊縫專一某些有害雜質的母材，焊接時應盡量減小熔合比，或開大坡口，減小熔深，甚至堆焊隔離層。合理調節焊接參數（焊接電流、電壓和焊接速度）控制成形系數 。減小焊接電流或線能量以減小過熱，有利于改善抗裂性，但也須避免冷卻速度偏大，以致變形速率增大，反而不利于防止熱裂紋。為防止接頭產生熱裂紋，盡可能減少應變量及應變增長率；施焊順序不合理時，最后幾條焊縫處于被拘束狀態，不能自已收縮，易促使裂紋產生。35. 為什么采用CST（臨界應變增長率）為判據來比較金屬材料的熱烈傾向更為合理？用脆性溫度區間來作判據如何？（問07）答：因為不同的材料，不僅脆性溫區區間 的大小不同，最低塑形 的變化也不同，產生裂紋的臨界應變增長率CST也各不相同，所以在考察裂紋敏感性時必須綜合考慮脆性溫度區間（ ）、最低塑形（ ）及應變增長率（ ）的影響。根據以上分析可知，用CST作為判據更合適，因為 或 都不能單獨用來反映材料的裂紋敏感性。為防止產生裂紋必須滿足條件，即36.試簡述液化裂紋的形成機理？（簡08 問07）答：焊接熱影響區的近縫區或多層焊層間，在焊接熱循環峰值溫度的作用下，由于被焊金屬含有較多的低熔共晶而被重新熔化，在拉伸應力的作用下沿奧氏體晶界開裂而形成液化裂紋。液化裂紋的液膜并非產生于凝固過程，而是由于加熱過程中近縫區晶界局部熔化形成的液膜。37.一般低合金鋼，冷裂紋為什么具有延遲現象？延遲裂紋為何易在近縫區產生？試分析防止延遲裂紋的措施？（問05.06.08.10.11）答：形成冷裂紋的三大要素：被焊鋼材的淬硬組織、接頭中的含氫量以及接頭所處的拘束應力狀態。而氫是最活躍的誘發因素，而氫在金屬中擴散、聚集和誘發裂紋需要一定的時間。 一般低合金鋼焊縫C低于母材，熱影響區相變滯后于焊縫。當焊縫由A轉達變F、P時，H的溶解度突然下降，且H在F、P中的擴散速度較快，導致H很快由焊縫越過熔合線附近富H，當滯后相變的HAZ中AM時，H使以過飽和狀態殘留在M中，促使該處進一步脆化，從而導致冷裂紋的產生。防治措施：冶金方面：（1）選擇抗裂性好的鋼材從冶煉技術上提高母材的性能：多元微合金畫；盡可能降低鋼中有害雜質（S、P、O、H、N等）（2）焊接材料的選用選用低氫或超低氫焊條：應強調焊條的烘干和防潮問題選用低強焊條：對低碳合金鋼，適當降低焊縫強度可以降低拘束應力而減輕熔合區的負擔，對防止冷裂紋有用。選用奧氏體焊條：既可避免預熱又能防止冷裂紋的產生。特殊微量元素的應用：Te、Se、Re，Te的降氫效果最好。（3）選用低氫的焊接方法：CO2氣體保護焊。焊接工藝方面： 合理選擇焊接線能量 正確選擇預熱和后熱溫度 多層焊層間溫度和時間間隔的控制 采用低匹配焊縫 合理的焊縫分布和施焊次序38.試簡述在什么條件下，氫致裂紋也會在焊縫中產生？（簡06.09）答：焊縫合金成分復雜的超高強度鋼和異種鋼焊接