一、焊縫的一次結(jié)晶組織有何特征？
答：焊接熔池的結(jié)晶也遵循一般液體金屬結(jié)晶的基本規(guī)律：形成晶核和晶核長大。焊接熔池中的液體金屬在凝固時，通常融合區(qū)母材上的半融化晶粒成為晶核。
然后晶核吸附周圍液體的原子進行長大，由于晶體是沿著與導(dǎo)熱方向相反的方向成長，同時它也向著兩側(cè)方向成長，但由于受到相鄰的正在生長的晶體所阻擋，因此晶體形成柱狀形態(tài)的晶體稱為柱狀晶。
此外，在一定條件下，熔池中的液體金屬在凝固時也會產(chǎn)生自發(fā)晶核，如果散熱是沿各個方向進行，則晶體就沿各個方向均勻地長成晶粒狀晶體，這種晶體稱為等軸晶。焊縫中通常見到的柱狀晶，在一定條件下，焊縫中心也會出現(xiàn)等軸晶。
二、焊縫的二次結(jié)晶組織有何特征？
答：焊縫金屬的組織，在一次結(jié)晶之后金屬繼續(xù)冷卻到相變溫度以下，又發(fā)生金相組織的變化，如低碳鋼焊接時，一次結(jié)晶的晶粒都是奧氏體晶粒，當冷卻到低于相變溫度時，奧氏體分解為鐵素體和珠光體，所以二次結(jié)晶后的組織大部分是鐵素體加少量珠光體。
但由于焊縫的冷卻速度較快，所得珠光體含量一般比平衡組織中的含量大，冷卻速度越快，珠光體含量越高，而鐵素體量越少，硬度和強度也都有所提高，而塑性和韌性則有所降低。經(jīng)二次結(jié)晶后，得到室溫下的實際組織。不同鋼材在不同焊接工藝條件下所得到的焊縫組織是不同的。
三、以低碳鋼為例說明焊縫金屬二次結(jié)晶后得到什么組織？
答：以低塑鋼為例，一次結(jié)晶的組織為奧氏體，焊縫金屬固態(tài)相變過程稱為焊縫金屬的二次結(jié)晶。二次結(jié)晶的顯微組織為鐵素體和珠光體。
在低碳鋼的平衡組織中，焊縫金屬含碳量很低，其組織為粗大的柱狀鐵素體加少量珠光體。由于焊縫冷卻速度大，鐵素體不能按鐵碳相圖全部析出，結(jié)果珠光體的含量一般都較平緩組織中的含量大。冷卻速度大還會使晶粒細化，金屬的硬度和強度也有所提高。由于鐵素體的減少和珠光體的增加也會使硬度增加，而塑性下降。
因此，焊縫最后得到的組織是由金屬的成分和冷卻條件來決定的。由于焊接過程的特點，焊縫金屬組織較細，所以焊縫金屬比鑄造狀態(tài)組織性能要好。
四、試述異種金屬焊接的特點有哪些？
答：1）異種金屬焊接的特點，主要在于熔敷金屬和焊縫的合金成分明顯的差異，隨著焊縫的形狀、母材厚度、焊條藥皮或焊劑，保護氣體種類的不同，焊接熔池的行為也不一致，
因此，母材的融化量也也不一樣，熔敷金屬與母材融化區(qū)域的化學(xué)成分的濃度相互稀釋的作用也將發(fā)生變化，由此可見，異種金屬焊接接頭各隨區(qū)域化學(xué)成分的不均勻程度不僅取決于焊件和填充材料各自的原始成分同時也焊接工藝不同而變化。
2）組織的不均勻性，經(jīng)歷了焊接熱循環(huán)后，焊接接頭各區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)不同的金相組織，它與母材和填充材料的化學(xué)成分、焊接方法、焊接層次、焊接工藝及熱處理有關(guān)。
3）性能的不均勻性，由于接頭的化學(xué)成分，金屬組織的不同，造成了接頭力學(xué)性能的不同，沿接頭各區(qū)域的強度、硬度、塑性、韌性等都有很大的差別，在焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)，其沖擊值甚至有幾倍的差異，高溫下的蠕變極限和持久強度也會因成分和組織的不同而相差較大。
4）應(yīng)力場分布的不均勻性，異種金屬接頭中的殘余應(yīng)力分布是不均勻的，這主要是因為接頭各區(qū)域具有不同的塑性而決定的。另外，材料熱導(dǎo)率的差異，將引起焊接熱循環(huán)溫度場的變化。各區(qū)域線膨脹系數(shù)的不同等因素都是造成應(yīng)力場分布不勻的原因。
五、試述異種鋼焊接時，焊接材料的選擇原則有哪些？
答：異種鋼焊接材料的選擇原則，主要有以下四點：
1） 在焊接接頭不產(chǎn)生裂紋等缺陷的前提下，如果不可以兼顧焊縫金屬的強度和塑性，則應(yīng)選用塑性較好的焊接材料。
2） 異種鋼焊接材料的焊縫金屬性能，只符合兩種母材中的一種，即認為滿足技術(shù)要求。
3） 焊接材料應(yīng)具有良好的工藝性能，焊縫成型美觀。焊接材料經(jīng)濟易采購。
六、試述珠光體鋼與奧氏體鋼的焊接性怎樣？
答：珠光體鋼與奧氏體鋼是兩種組織和成分都不同的鋼種，因此，這兩類鋼焊接在一起，焊縫金屬是兩種不同類型的母材以及填充材料熔合而成，這就為這兩類鋼的焊接性提出了如下問題：
1） 焊縫的稀釋。由于珠光體鋼含金元素較低，它對整個焊縫金屬的合金具有稀釋作用，由于珠光體鋼的這種稀釋作用，使焊縫的奧氏體形成元素含量減少，結(jié)果在焊縫中，可能出現(xiàn)馬氏體組織，從而惡化了焊接接頭質(zhì)量，甚至出現(xiàn)裂紋。
2） 形成過度層。在焊接熱循環(huán)作用下，熔化的母材和填充金屬相互混合的程度在熔池的邊緣是不同的，在熔池邊緣，液態(tài)金屬溫度較低，流動性較差，在液態(tài)停留時間較短，由于珠光體鋼與奧氏體鋼化學(xué)成分懸殊，在珠光體側(cè)熔池邊緣上，熔化的母材和填充金屬不能很好的熔合，結(jié)果在珠光體鋼一側(cè)焊縫中，珠光體母材所占的比例較大，而且越靠近熔合線，母材所占比例越大。這就形成了焊縫金屬內(nèi)部成分不同的過渡層。
3） 形成熔合區(qū)擴散層。這二類鋼組成的焊縫金屬中，由于珠光體鋼含碳量較高，但合金元素較高，但合金元素較少，而奧氏體鋼相反，這樣在熔合區(qū)珠光體鋼一側(cè)兩邊形成了碳和碳化物形成元素的濃度差，當接頭在溫度高于350-400度長期工作時，熔合區(qū)便出現(xiàn)明顯的碳的擴散，即從珠光體鋼側(cè)通過熔合區(qū)向奧氏體焊縫擴散。結(jié)果在靠近熔合區(qū)的珠光體鋼母材上形成了一層脫碳軟化層，在奧氏體焊縫一側(cè)產(chǎn)生了與脫碳相對應(yīng)的增碳層。
4） 由于珠光體鋼和奧氏體鋼的物理性能相差很大，焊縫中成分差異也很大，因此這類接頭無法用熱處理的方法消除焊接應(yīng)力，只能引起應(yīng)力的重新分配，這一點與同種金屬的焊接有很大的不同。
5） 延遲裂紋。這類異種鋼的焊接熔池在結(jié)晶過程中，既有奧氏體組織，又有鐵素體組織，兩者相互接近，氣體可以進行擴散，使擴散氫得以聚集，而產(chǎn)生延遲裂紋 。
七、鑄鐵補焊時防止裂紋的措施有哪些？
答：（1）焊前預(yù)熱和焊后緩冷 焊前將焊件整體或局部預(yù)熱和焊后緩冷不但能減少焊縫的白口傾向，并能減小焊接應(yīng)力和防止焊件開裂。
（2）采用電弧冷焊，減小焊接應(yīng)力，選用塑性好的焊接材料，如用鎳、銅、鎳銅、高釩鋼等作為填充金屬，使焊縫金屬可通過塑性變形松弛應(yīng)力，防止裂紋，用細直徑焊條，小電流，斷續(xù)焊（間歇焊），分散焊（跳焊）的方法可減小焊縫處和基本金屬的溫度差而減小焊接應(yīng)力，通過錘擊焊縫可以消除應(yīng)力，防止裂紋。
（3）其他措施，調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分，使其脆性溫度區(qū)間縮??；加入稀土元素，增強焊縫的脫硫，脫磷冶金反應(yīng)，加入實力那個的細化晶粒元素，使焊縫晶粒細化。
在某些情況下，采用加熱法以減弱焊補處所受的應(yīng)力，也可較有效的防止裂紋的產(chǎn)生。
八、什么是應(yīng)力集中？產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素有哪些？
答：由于焊縫形狀和焊縫的特點，出現(xiàn)了集合形狀的不連續(xù)性，當受載時，引起了焊接接頭工作應(yīng)力分布的不均勻現(xiàn)象，使局部的峰值應(yīng)力σmax比平均應(yīng)力σm高的多，這就是應(yīng)力集中。在焊接接頭中，產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因很多，其中最主要的原因是：
（1） 焊縫中產(chǎn)生的工藝缺陷，入氣孔，夾渣、裂紋和未焊透等，其中以焊接裂紋和未焊透引起的應(yīng)力集中嚴重。
（2） 不合理的焊縫外形，例如對接焊縫的余高過大，角焊縫的焊趾過高等
不合理的街頭設(shè)計 如街頭界面有突變，采用加蓋板的對接街頭等。焊縫布置不合理也會產(chǎn)生應(yīng)力集中，例如只有店面焊縫的T形接頭。
九、什么是塑性破壞，它有什么危害？
答：塑性破壞包括塑性失穩(wěn)（屈服或發(fā)生顯著塑性變形）和塑性斷裂（刃性斷裂或延性斷裂），其過程是焊接結(jié)構(gòu)在載荷作用下首先發(fā)生彈性變形→屈服→塑性變形（塑性失穩(wěn)）→產(chǎn)生微裂口或微空隙→形成宏觀裂紋→發(fā)生失穩(wěn)擴展→斷裂。
塑性破壞與脆性斷裂相比危害是比較小的，具體有以下幾種：
（1） 屈服后產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性變形，使尺寸要求高的焊接結(jié)構(gòu)報廢。
（2） 對于高韌性、低強度材料制成的壓力容器失效不是由材料的斷裂韌性控制，而是由于強度不足導(dǎo)致塑性失穩(wěn)破壞。
塑性破壞的最終結(jié)果是使焊接結(jié)構(gòu) 失效或發(fā)生災(zāi)難性事故，影響了企業(yè)的生產(chǎn)，造成不必要的人員傷亡，嚴重影響了國民經(jīng)濟的發(fā)展。
十、什么是脆性斷裂，它有什么危害？
答：通常脆性斷裂系指沿一定結(jié)晶面的劈裂的解離斷裂（包括準解離斷裂）及晶界（沿晶）斷裂。
解理斷裂是沿晶內(nèi)一定結(jié)晶學(xué)平面分離而形成的斷裂，是一種晶內(nèi)斷裂。金屬材料在一定條件下，例如低溫、高應(yīng)變速及高應(yīng)力集中的情況下，當應(yīng)力達到一定數(shù)值時，就會發(fā)生解理斷裂。
關(guān)于解理斷裂的產(chǎn)生已經(jīng)有許多模型，它們大多與位錯理論相聯(lián)系。普遍認為，當材料的塑性變形過程嚴重受阻，材料不能以形變方式而是以分離來順應(yīng)外加應(yīng)力，從而發(fā)生解理裂紋。
金屬中的夾雜物、脆性析出物和其他缺陷對解理裂紋的產(chǎn)生亦有重要影響。
脆斷一般都在應(yīng)力不高于結(jié)構(gòu)的設(shè)計許用應(yīng)力和沒有顯著的塑性變形的情況下發(fā)生，并瞬時擴展到結(jié)構(gòu)整體，具有突然破壞的性質(zhì)，不易事先發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，因此往往造成人身傷亡和財產(chǎn)的巨大損失。
十一、試述焊接裂紋在結(jié)構(gòu)脆性斷裂中起什么作用？
答：在所有缺陷中，裂紋是最危險的，在外載作用下，裂紋前沿附近會產(chǎn)生少量塑性變形，同時有一定量的張開位移，使裂紋緩慢發(fā)展；
當外載增加到某一臨界值時，裂紋即以高速度擴展，此時裂紋如位于高值拉應(yīng)力區(qū)，往往引起整個結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，如果擴展的裂紋進入了拉應(yīng)力較低的區(qū)域，美譽足夠的能量來維持裂紋進一步擴展，或者裂紋進入到韌性較好的材料，（或同一材料但溫度較高，韌性增加）收到較大的阻力，無法繼續(xù)擴展，此時裂紋的危害性就相應(yīng)減小。
十二、焊接結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生脆性斷裂的原因是什么？
答：產(chǎn)生斷裂的原因基本上可以歸納為三個方面：
（1）材料的人性不足
特別在缺口處材料的微觀索性變形能力差。低應(yīng)力脆性破壞一般在較低的溫度下產(chǎn)生，而隨著溫度的降低，材料的韌性急劇下降。此外，隨著低合金高強度鋼的發(fā)展，強度指標不斷上升，而塑性、韌性卻有所降低。脆性斷裂在大多數(shù)情況下從焊接區(qū)開始，所以焊縫及熱影響區(qū)的韌性不足往往是造成低應(yīng)力脆性破壞的主要原因。
（2）存在著微裂紋等缺陷
斷裂總是從缺陷處開始的，缺陷以裂紋為最危險。而焊接則是產(chǎn)生裂紋的主要原因。雖然隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，裂紋基本上可以得到控制，但要避免裂紋，還是比較困難的。
（3）一定的應(yīng)力水平
不正確的設(shè)計和不良的制造工藝是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的主要原因。因此，對于焊接結(jié)構(gòu)來說，除了工作應(yīng)力外，還必須考慮焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中程度，以及由于裝配不良等所帶來的附加應(yīng)力。
十三、設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮哪些主要因素？
答：主要考慮的因素如下：
1） 焊接接頭應(yīng)保證具有足夠的強調(diào)和剛度，保證足夠長的使用壽命；
2） 考慮焊接接頭的工作介質(zhì)和工作條件，例如溫度、腐蝕、振動、疲勞等；
3） 大型結(jié)構(gòu)件應(yīng)盡可能減少焊前預(yù)熱和焊后熱處理的工作量；
4） 焊接件可不再需要或僅需少量機械加工；
5） 焊接工作量能減至最少；
6） 焊接結(jié)構(gòu)的變形和應(yīng)力減至最?。?
7） 易于施工，并為施工創(chuàng)造良好的勞動條件；
8） 盡量采用新技術(shù)和機械化、自動化焊接，以提高勞動生產(chǎn)率；9） 焊縫便于檢驗，確保接頭質(zhì)量。
十四、請述敘氣割的基本條件，紫銅可以采用氧—乙炔焰氣割嗎？為什么？
答：氣割的基本條件是：
（1）、金屬的燃點應(yīng)低于金屬的熔點，
（2）、金屬氧化物的熔點應(yīng)低于金屬本身的熔點，
（3）、金屬在氧氣中燃燒要能放出大量的熱，
（4）、金屬的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小。
紫銅不可以采用氧—乙炔焰氣割，因為銅生成氧化物（CuO）生成熱很少，同時其導(dǎo)熱性能很好，（熱量不能集中在切口附近，）故不能氣割。
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