1、焊工初级（金属熔焊原理）模拟试卷 1 及答案与解析一、问答题1 什么叫熔合区和熔合线?有何特点?2 什么叫热影响区? 对焊接质量有何影响 ?3 什么叫焊接热过程? 其特点是什么 ?4 焊接时焊接区的温度是怎样分布的?5 什么叫焊接热循环? 其主要参数有哪些 ?6 什么叫焊接线能量? 其计算公式怎样 ?7 焊接线能量对接头性能有何影响?8 什么叫熔合比?9 什么是焊接冶金过程? 它与金属冶炼有什么不同?10 焊接冶金过程有哪些特点?11 什么叫焊缝金属的一次结晶和二次结晶?12 什么叫熔池?13 焊接熔池结晶的特点是什么?14 焊缝金属的结晶有哪些特征?15 焊缝的柱状组织是怎样形成的?16 什
2、么叫偏析? 焊缝偏析有几种形式 ?偏析有什么危害 ?17 什么叫焊接热影响区?它的组织特征是什么?18 什么叫熔渣? 熔渣的作用是什么 ?19 如何确定熔渣的酸碱度?20 焊缝脱氧的途径有哪些?21 酸、碱性焊条各采用什么途径脱氧?哪种焊条脱氧效果好? 为什么?22 硫在焊缝金属中有什么危害?23 焊缝脱硫的途径有哪些?酸、碱性焊条各采用什么途径?24 低碳钢、低合金耐热钢焊缝金属二次结晶后的组织是什么?25 钼和铬钼耐热钢、奥氏体不锈钢的焊缝金属二次结晶后的组织是什么?26 焊接接头熔合区的组织和性能有何特点?27 什么是焊接接头的热应变脆化区?它的性能有何特点?28 焊缝金属中硫、磷有何不
3、利影响?如何控制?29 为什么要向焊缝金属渗合金?渗合金的方式有几种?焊工初级（金属熔焊原理）模拟试卷 1 答案与解析一、问答题1 【正确答案】 熔合区是指焊接接头中，焊缝向热影响区过渡的区域。熔合线指焊接接头横截面上，宏观腐蚀所显示的焊缝轮廓线。 熔合区是很窄的一段，该区内金属成分既不同于母材，又不同于焊缝，其组织晶粒十分粗大，冷却后得到过热组织，塑性、韧性极差，是焊接接头中的薄弱区，易产生裂纹。熔合区有时也称为半熔化区或不完全熔化区。【知识模块】 金属熔焊原理2 【正确答案】 在焊接过程中，近缝区的母材金属受到热能的作用，组织和性能均要发生变化，这部分母材金属称为热影响区。 焊接接头的质量
4、不仅仅取决于焊缝区，同时也取决于热影响区。有时热影响区存在的问题比焊缝区更复杂(特别是合金钢的焊接)，所以热影响区的组织和性能对焊缝的质量是非常重要的，要尽量获得较小的热影响区。【知识模块】 金属熔焊原理3 【正确答案】 焊接热过程是指被焊金属在热源作用下热量传播和分布的过程。焊接热过程具体有以下特点：(1)焊接热过程的局部性。即工件在焊接时不是整体被加热，只是在热源作用下的附近区域被加热，因此加热极不均匀。(2)焊接过程的瞬时性。即在很短的时间内把大量的热量由热源传递给焊件。(3)焊接过程中的热源是相对运动的，因此焊接时工件受热区也不断变化，使得传热过程不稳定且复杂。【知识模块】 金属熔焊原
5、理4 【正确答案】 焊接是一个局部加热过程，热源中心温度最高，局部母材温度超过了熔点，而四周温度急剧下降。如果热源向前移动，焊接区温度分布成为椭圆状(见图 6-1)。【知识模块】 金属熔焊原理5 【正确答案】 焊接热循环是指焊接过程中，在焊接热源作用下，焊件上某点的温度随时问变化的过程。其特征是加热速度很快，在最高温度下停留时间很短，随后各点按照不同的冷却速度进行冷却。对接接头热影响区各点的热循环曲线，见图6-2。 焊接热循环的主要参数有加热速度、最高加热温度、在相变温度以上停留的时间和冷却速度。【知识模块】 金属熔焊原理6 【正确答案】 焊接线能量是指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的
6、能量，用 q(Jcm)表示。其计算公式为q=IU/v 式中 I焊接电流， A；U电弧电压，V；v焊接速度，cms；q线能量，Jcm。【知识模块】 金属熔焊原理7 【正确答案】 焊接线能量综合了焊接电流、电弧电压和焊接速度三个工艺因素对焊接热循环的影响。线能量增大时，过热区的晶粒尺寸粗大，韧性降低；线能量减小时，硬度和强度提高，但韧性也会降低。生产中根据不同的材料成分，在保证焊缝成形良好的前提下，适当调节焊接工艺参数，以合适的线能量焊接，可以保证焊接接头具有良好的性能。【知识模块】 金属熔焊原理8 【正确答案】 熔合比是指熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比，其计算公式为 熔合比=F B
7、 (FA+FB)式中 F A熔化的焊条量； F B熔化的母材量。【知识模块】 金属熔焊原理9 【正确答案】 焊接冶金过程与金属冶炼一样，都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。与金属冶炼不同的是：金属冶炼时，炉料几乎同时熔炼，升降温速度慢，冶炼时间长，冷凝时也是整体冷却并结晶；而焊接却是在焊件上局部加热，并且不断移动热源，热源中心与周围冷金属之间温差很大，冷却速度很快。因此焊接冶金是一个不平衡过程，它对焊缝的组织和性能都有很大的影响。【知识模块】 金属熔焊原理10 【正确答案】 焊接冶金过程主要有以下特点：(1)温度高(一般可达 6000800
8、0 )，温度梯度大；(2)熔池体积小，存在时间短；(3)熔池金属不断更新；(4)反应接触面积大，搅拌激烈。【知识模块】 金属熔焊原理11 【正确答案】 焊缝金属由液态转变为固态的凝固过程，即焊缝金属晶体结构的形成过程，称为焊缝金属的一次结晶。焊接熔池的一次结晶和普通铸锭结晶一样，包括产生晶核和晶粒长大两个过程。一次结晶结束后，高温的焊缝金属冷却到相变温度以下，要经过一系列的相变过程，这种相变过程就称为焊缝金属的二次结晶。【知识模块】 金属熔焊原理12 【正确答案】 熔池是指在焊接热源作用下，焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分。【知识模块】 金属熔焊原理13 【正确答案】 熔池结晶特点
9、如下：(1)由于熔池体积小，周围被冷却金属所包围，所以熔池冷却速度很快。(2)熔池中液体金属的温度比一般浇注钢水的温度高得多，过渡熔滴的平均温度约在 2300左右，熔池平均温度在 1700左右，所以熔池中的液体金属处于过热状态。(3)熔池中心液体金属温度高，而边缘凝固界面处冷却速度大，所以熔池结晶是在很大温度梯度(温差) 下进行的。(4)熔池一般随电弧的移动而移动，所以熔池的形状和结晶组织受焊接速度的影响较大。同时，焊条的摆动、电弧的吹力、电磁力对熔池有强烈搅拌作用，熔池内的熔化金属是在运动状态下结晶的。【知识模块】 金属熔焊原理14 【正确答案】 焊缝金属的结晶特征： (1)熔合线上局部熔化
10、的母材晶粒(称半熔化晶粒)成为熔池金属的结晶核心，形成焊缝金属与母材金属生长在一起的“联生结晶”，如图 6-3 所示。包围熔池的母材晶粒愈粗大，凝固后焊缝金属的晶粒也就愈粗大。 (2)熔池体积小，散热快，结晶是从母材金属半熔化晶粒上生长，所以柱状晶较发达，而且柱状晶的生长方向基本上与熔池界面相垂直，一般不会像铸锭那样得到细晶带和等轴晶带。只有熔池的中心或“火口” 处，由于液态金属都将处于凝固温度，而且杂质聚集，才有可能出现等轴晶。 (3)熔池金属在运动中结晶，晶粒在成长过程中有停顿现象(称断续结晶)，产生层状组织，从焊缝的表面看呈鱼鳞纹。【知识模块】 金属熔焊原理15 【正确答案】 焊缝的结晶
11、是从未熔的母材金属壁开始，并向散热的相反方向生长。当生长到一定大小时，由于两侧的晶体阻碍了它的发展，使焊缝金属成为柱状组织，并在焊缝中心区容易造成杂质的聚集(见图 6-4)。【知识模块】 金属熔焊原理16 【正确答案】 偏析就是指合金中化学成分在结晶时分布不均匀的现象。 焊缝偏析主要有显微偏析、区域偏析和层状偏析 3 种形式。偏析对焊缝质量的影响很大，它不仅由于化学成分不均匀而导致性能改变，同时也是产生裂纹、气孔、夹杂物等焊接缺陷的主要原因之一。【知识模块】 金属熔焊原理17 【正确答案】 焊接热影响区就是指在焊接过程中，母材因受热的影响(但未熔化)而发生金相组织和力学性能变化的区域。焊接热影
12、响区组织比较复杂，不同材料的焊接接头的热影响区具有不同的组织特性。【知识模块】 金属熔焊原理18 【正确答案】 在焊接过程中，焊条药皮或焊剂熔化后经过一系列化学变化形成的覆盖于焊缝金属表面的非金属物质叫熔渣。 熔渣的作用有：机械保护作用(包括气保护、渣保护和气渣联合保护)； 稳定电弧的作用； 控制或改进焊缝化学成分的作用；改进焊接规范的作用； 改善焊缝成形的作用。【知识模块】 金属熔焊原理19 【正确答案】 为了表示熔渣的酸、碱度，用碱度公式计算并确定：碱度 K=各种碱性氧化物的总质量，各种酸性氧化物的总质量 其中，K 为碱度，K 15 时，熔渣化学性质呈碱性，称为碱性渣。K15 时，熔渣化学
13、性质呈酸性，称为酸性渣。【知识模块】 金属熔焊原理20 【正确答案】 焊缝的脱氧途径有：(1)先期脱氧；(2)脱氧剂脱氧；(3)扩散脱氧。 【知识模块】 金属熔焊原理21 【正确答案】 酸性焊条采用脱氧剂脱氧和扩散脱氧，碱性焊条只用脱氧剂脱氧而没有扩散脱氧。碱性焊条的脱氧效果好。因为碱性焊条采用的脱氧剂为 Si 和Ti，酸性焊条采用的是 Mn。作为脱氧剂 Si、Ti 与氧的亲和力要比 Mn 与氧的亲和力大。【知识模块】 金属熔焊原理22 【正确答案】 硫在低碳钢中主要以 FeS 和 MnS 形式存在。FeS 可无限地溶解于液态铁中，而溶于固态铁中的却很少，因此熔池凝固时 FeS 析出，并与 F
14、e、FeO 及(FeO) 2SiO2 等形成低熔点共晶体，在焊缝结晶过程中析集于晶界上呈液态薄膜。因而在焊缝冷却时所造成的内应力作用下引起晶界处开裂热裂纹。【知识模块】 金属熔焊原理23 【正确答案】 焊缝脱硫的途径有元素脱硫和熔渣脱硫。酸性焊条采用元素脱硫(锰铁)和熔渣(MnO)脱硫，碱性焊条采用熔渣脱硫(CaO) 。【知识模块】 金属熔焊原理24 【正确答案】 低碳钢焊缝二次结晶后的组织为粗大的柱状铁素体和少量珠光体，多层多道焊时可细化晶粒，得到细小的铁素体和少量珠光体。低合金耐热钢的焊缝组织：合金元素含量较少时，在一般冷却条件下为铁素体和少量珠光体；合金元素含量较多，淬透性较好时，其组织
15、为贝氏体或低碳马氏体，回火后得到回火索氏体。【知识模块】 金属熔焊原理25 【正确答案】 含铬小于 5的耐热钢，在焊前预热、焊后缓冷条件下得到珠光体和部分淬火组织或贝氏体组织等。高温回火后得到完全的珠光体组织或索氏体组织；含铬量在 59的耐热钢，当焊条与母材金属化学成分相近时，在焊前预热、焊后缓冷条件下得到贝氏体组织，也可能出现马氏体组织，高温回火后得到索氏体组织。奥氏体不锈钢的焊缝组织一般为奥氏体加少量铁素体(26)。【知识模块】 金属熔焊原理26 【正确答案】 焊接接头的熔合区很窄，是焊缝向热影响区过渡的区域，该区的加热温度处于液相线和固相线之间，温度梯度很大。焊接时处于部分熔化状态，晶粒
16、粗大，化学成分和组织极不均匀，性能较差。【知识模块】 金属熔焊原理27 【正确答案】 由于焊接热应变作用在焊接接头中发生脆化的区域称为热应变脆化区。热应变脆化区的温度范围约在 600200之间，250 是最敏感的温度，脆化程度与加热的温度及在该温度下产生的热应变量有关。热应变量越大，脆化程度也越大。热应变脆化区的塑性和韧性显著下降，这是焊接接头的另一薄弱环节。【知识模块】 金属熔焊原理28 【正确答案】 硫的影响是硫在焊缝中会产生热脆性和增强热裂纹倾向，易引起偏析和降低焊缝的冲击韧性、抗裂性。控制焊缝中含硫量的方法：一是严格控制母材和焊接材料中含硫量；二是进行脱硫处理。磷的影响是使焊缝产生冷脆性和使脆性转变温度提高，且磷的偏析很强，引起焊缝金属的不均匀性。对于磷的控制主要办法：限制母材及焊条中含磷量； 采取加大坡口、减少熔合比等工艺措施。【知识模块】 金属熔焊原理29 【正确答案】 因为渗合金不但可以获得成分、组织和力学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，造成化学成分、组织和性能与母材完全不同的焊缝金属，以满足焊件对焊缝的特殊要求。 渗合金的方式有两种：一是通过焊芯过渡，二是通过焊条药皮过渡。【知识模块】 金属熔焊原理
