C02焊的冶金反應與焊接材料的選擇

發布時間：2016-11-10 | 來源：星鴻藝激光焊接運營部 | 分享：

C02焊的冶金反應與焊接材料的選擇
    C02氣在高溫下要分解，其分解度與溫度有關，一般在電弧溫度下，其分解度要達到40% - 60%。所以，在電弧氣氛中實際上是CO2、CO、O共存。在高溫下，CO氣體比較穩定，且不溶于液態金屬；而CO2和O則具有很強的氧化性，要引起合金元素的燒損。其主要反應為
    CO2十Fe =FeO十CO
    2CO2+ Si=SiO2十2CO
    CO2+ Mn=MnO+ CO
    Fe+O=FeO
    Mn+O=MnO
    Si+ 2O=SiO2
    C十O=CO
這些反應主要是在高溫區，即熔滴中和熔池的前半部進行的。反應所生成的Sio2、Mno包在熔滴的表面或浮在熔池的表面，成為熔渣。生成的Fe0 -部分形成熔渣，男一部分溶人液態金屬中。所生成的co氣體若是在熔滴內部，則由于co氣體的急劇膨脹、逸出，引起爆炸而產生飛濺。這也是CO2焊飛濺較大的
另一個主要原因。這些反應的結果使Si、Mn等合金元素燒損，使液態金屬的含氧量增加。如果不采取有效的脫氧措施，就會降低焊縫金屬的韌性。更為嚴重的是，由于液態金屬中含氧量太大，必然會在熔池的后半部分產生C脫氧反應，
    FeO十C =Fe+ CO
所生成的co若來不及逸出，則留在焊縫中形成CO氣孔。由此可見，為了減少co2焊時的飛濺，避免產生CO氣孔，焊接時，必須采取有效的脫氧措施。脫氧效果的好壞與脫氧劑的選擇有很大的關系。前已述及，由于CO2焊時熔池體積小，加上CO2氣體的冷卻作用，使得焊接時熔池的存在時間很短，結晶速度很
快。在這種情況下，選擇的脫氧劑必須滿足下面兩個條件：
    1)脫氧后的產物不能是氣體，防止產生氣孔。
    N)脫氧產物必須熔點低，密度小，便于從熔池中浮出；否則，易形成氧化物夾雜，影響焊縫金屬的性能。
    常用的脫氧元素是si和Mn，它們的脫氧反應為
    FeO十Mn=Fe+ MnO
    2FeO+Si=2Fe+SiO2
但是，單獨使用Si或Mn的脫氧效果并不理想。單獨使用Mn脫氧，生成的MnO密度較大，為5.llg/cm3不易從熔池中浮出。單獨使用Si脫氧，生成的S102熔點高，為1983K，且為小顆粒狀，也不易浮出熔池。經研究發現，使用si、Mn聯合脫氧效果最好。因為當s與Mn的比例合適時，它們各自的脫氧產物又會聚在一起形成復合物，即
    Sio2+ Mno =Mno.Sio2
這種硅酸鹽復合物的熔點低(1543K)，密度小(3.llg/cm3)且能凝聚成大塊，易浮出熔池，形成一層薄薄的熔渣覆蓋在焊縫表面。研究還發現，焊絲中Mn與Si的比例等于1.5-3為最佳，即Mn/Si-1.5-3。除Si、Mn外，還可以在焊絲中加入一些Ai、Ti等合金元素作為輔助脫氧劑，以進一步提高脫氧效果，并在一定程度上起到改善焊縫性能的作用。Si和Mn除一部分用于脫氧外，剩余的部分作為合金元素留在焊縫中，合理地選擇焊絲成分是消除co氣孔、保證焊縫性能的關鍵。

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