1、 CO2 焊中的气孔是如何产生的原因 CO2 电弧焊时，由于熔池表面没有熔渣盖覆，CO2 气流又有较强的冷却作用，因而熔池金属凝固比较快，但其中气体来不及逸出时，就容易在焊缝中产生气孔。 可能产生的气孔主要有 3 种：一氧化碳气孔、氢气孔和氮气孔。1、一氧化碳气孔产生 CO 气孔的原因，主要是熔池中的 FeO 和 C 发生如下的还原反应：FeO+C=Fe+CO该反应在熔池处于结晶温度时，进行得比较剧烈，由于这时熔池已开始凝固，CO 气体不易逸出，于是在焊缝中形成 CO 气孔。如果焊丝中含有足够的脱氧元素 Si 和 Mn，以及限制焊丝中的含碳量，就可以抑制上述的还原反应，有效地防止 CO 气孔的
2、产生。所以 CO2 电弧焊中，只要焊丝选择适当，产生 CO 气孔的可能性是很小的。2、氢气孔如果熔池在高温时溶入了大量氢气，在结晶过程中又不能充分排出，则留在焊缝金属中形成气孔。电弧区的氢主要来自焊丝、工件表面的油污及铁锈，以及 CO2 气体中所含的水分。油污为碳氢化合物，铁锈中含有结晶水，它们在电弧高温下都能分解出氢气。减少熔池中氢的溶解量，不仅可防止氢气孔，而且可提高焊缝金属的塑性。所以，一方面焊前要适当清除工件和焊丝表面的油污及铁锈，另一方面应尽可能使用含水分低的 CO2 气体。CO2 气体中的水分常常是引起氢气孔的主要原因。另外，氢是以离子形态溶解于熔池的。直流反极性时，熔池为负极，它
3、发射大量电子，使熔池表面的氢离子又复合为原子，因而减少了进入熔池的氢离子的数量。所以直流反极性时，焊缝中含氢量为正极性时的 1/31/5，产生氢气孔的倾向也比正极性时小。3、氮气孔氮气的来源：一是空气侵入焊接区；二是 CO2 气体不纯。试验表明：在短路过渡时 CO2 气体中加入 （N2）=3%的氮气，射流过渡时 CO2 气体中加入（N2）=4%的氮气，仍不会产生氮气孔。而正常气体中含氮气很少，（N2）1%。由上述可推断，由于 CO2 气体不纯引起氮气孔的可能性不大，焊缝中产生氮气孔的主要原因是保护气层遭到破坏，大量空气侵入焊接区所致。造成保护气层失效的因素有：过小的 CO2 气体流量；喷嘴被飞
4、溅物部分堵塞 ；喷嘴与工件的距离过大，以及焊接场地有侧向风等。因此，适当增加 CO2 保护气体流量，保证气路畅通和气层的稳定、可靠，是防止焊缝中氮气孔的关键。另外，工艺因素对气孔的产生也有影响。电弧电压越高，空气侵入的可能性越大，就越可能产生气孔。焊接速度主要影响熔池的结晶速度。焊接速度慢，熔池结晶也慢，气体容易逸出；焊接速度快，熔池结晶快，则气体不易排出，易产生气孔。焊接气孔产生的主要原因： 1、电弧焊接中所产生的气体里含有过量的氢气及一氧化碳所造成的；2、母材钢材中含硫和磷的量过多(S)； 3、焊剂的性质和烘赔温度不够高； 4、焊接部位冷却速度过快；5、 焊 接 区 域 有 油 污 、 油
5、 漆 、 铁 锈 、 水 或 镀 锌 层 等 造 成 ；6、空气中潮气太大、有风；7、电弧发生偏吹。母材（磷和硫）磷：通常要求钢中的含磷量少于0.045，优质钢要求磷量更低。通常般情况下，磷对黑色金属、钢、不锈钢是有害元素，磷的含量影响钢的冷脆性，使焊接性能、可塑性、韧性、冷弯性能降低。硫：硫是由生铁及燃料带入钢中的杂质。在固态下，硫在铁中的溶解度极小，而是以 FeS 的形态存在于钢中。由于 FeS 的塑性差，使含硫较多的钢脆性较大。更严重的是，FeS 与 Fe 可形成低熔点（985）的共晶体，分布在奥氏体的晶界上。当钢加热到约1200进行热压力加工时，晶界上的共晶体已溶化，晶粒间结合被破坏，
6、使钢材在加工过程中沿晶界开裂，这种现象称为热脆性。母材钢材中含硫量0.04%。1.2 合金元素的影响最常见的合金元素有 Mn(0.08%)、Si(0.5%)、Cr、Ni、Mo 、W 、V、Ti、Al等。它们对钢材性能的影响见下表：合金元素的影响元素 晶粒大小 过热的可能性 淬透性 退火、正火淬火的温度 强度和硬度 塑性C 增 增 降 增 降Mn 稍增 稍增 增 降含量增加1%，抗拉强度增加90MPa，屈服点上升82MPa。低碳钢中1%C 不降，高碳钢中降Si低含量时减小，2%时增大影响小 增 增含量增加1%，抗拉强度增加10MPa，屈服点上升55MPa。降；含量超过0.5%，对冲击韧性不利。M
7、o 减小 影响小 急增 增 增 6%时增大Al 0.1%时减小显著减小 影响小 显著增 增 小含量时增Co 影响小 影响小 减小 影响小 稍增 降Ti 减小 减小 减小 增含量增加0.01%，抗拉强度增加5MPa，屈服点上升7.5MPa。稍增V 显著减小显著减小 急增 增含量增加0.1%，抗拉强度增加30MPa，屈服点上升35MPa。增W 减小 减小 增 增 增 1%时稍增Cr 减小 稍减小 增 增含量增加1%，抗拉强度增加10MPa，屈服点上升35MPa1.5%时不降Ni 影响小 增 减小 降含量增加1%，抗拉强度增加34MPa，屈服点上升45MPa稍增；改善钢的缺口韧性Cu 影响小 影响小
8、 稍增 稍降增含量增加1%，抗拉强度增加55MPa，屈服点上升80MPa0.5%时稍增，含量高时降Nb 急减 减小小含量时增，大时减显著增 稍增 1%时稍增2 对钢材焊接性能的影响合金元素在焊缝金属中的作用是非常复杂的，尤其在多种元素的情况下，其作用往往不是简单的叠加关系。下面简单叙述单一元素对焊缝金属性能的影响。 碳的影响。碳是主要的强化元素，可显著提高各种低合金钢焊缝金属的抗拉强度，但随着含碳量的提高，使焊缝金属焊后的淬硬性增加，并降低了韧性，使焊缝热裂倾向性和焊接热影响区冷裂倾向性增大。因此在低合金钢焊缝中，碳含量高于0.09%，在抗拉强度和屈服点得到提高的同时，韧性则下降。碳的极限含量
9、应控制在0.12%以下。 锰的影响。在低碳（0.1%）的焊缝金属中，锰的含量在2.2% 以下在提高焊缝金属强度的同时降低了脆性转变温度。焊缝金属的碳含量达到0.2%时，锰对韧性也产生有利影响。锰的另一作用在于它能与硫结合形成硫化锰，并使焊缝金属中的硫部分进入溶渣，残留的硫化锰并不沉淀于晶界。在低合金钢自动埋弧焊缝中，锰的含量在0.61.8%范围内增高，缺口冲击韧性提高，当锰含量超过1.8% ，韧性则降低。锰在焊缝金属中的作用还取决于硅的含量。在低锰硅比下，焊缝内氧含量较高并使焊缝金属组织发生变化，使韧性明显下降。当Mn/Si 比低于2%，特别是1%时，焊缝金属中还可观察到不同长度的裂纹。 硅的
10、影响。焊缝金属中硅的主要作用是使焊接熔池金属脱氧，硅对低强度焊缝金属有轻微的强化作用。如硅含量从较低的含量逐渐增加，也能改善韧性。在埋弧焊缝中，0.15% 0.3% 的硅含量能使焊缝金属获得最高的缺口冲击韧度。气体保护焊焊缝，硅的含量应该控制才0.4%以下。 镍（Ni）的影响。镍是提高焊缝金属低温缺口韧性最需要的合金元素之一。提高镍含量是保证焊缝金属在较高的抗拉强度下获得韧性的有效手段。镍对高强度焊缝金属具有一定的强化作用。附加1%的镍，焊接金属的屈服点可提高2050MPa。此外，镍对各种气体（包括氢） ，具有较高的溶解度，如焊条和焊剂中水分较高，则焊缝金属冲击韧性会出现较大的波动，因此含镍的
11、焊心和焊丝焊接时，焊条和焊剂必须烘干。在低合金高强度钢焊缝中，镍含量的最佳范围是0.8%1.6% 。 铬的影响。铬能固溶于铁素提中而产生固溶强化效应，提高焊缝金属的抗拉强度和屈服点。铬于碳能化合成 Cr7C3，能显著提高钢的抗氧化性能。在低合金结构钢焊缝中铬能提高强度、硬度和塑性，但含量超过0.8%，会使焊缝金属韧性明显下降。 钼的影响。钼在低合金钢焊缝中含量小于0.6%时，能提高强度和硬度，能细化晶粒，防止回火脆性和过热倾向，还能提高焊缝金属的塑性，减少产生裂纹的倾向。当钼含量超过0.6%时，会影响焊缝金属的塑性。在低合金耐热钢焊缝金属中，钼是保证高温强度不可缺少的元素。 铌（Nb）的的影响
12、。铌在钢中能起细化晶粒和析出强化作用，还能使扩散氢很快逸出，有利于防止氢致裂纹。但是铌对低合金高强度钢焊缝金属的韧性可产生有害的影响，使 Mn-Si 系焊缝金属韧性下降。尤其是当针状铁素体少时，大大降低焊缝韧性，增加结晶裂纹的倾向。因此，一般不在低合金高强度钢的焊接材料中加入铌。焊缝中的铌主要是由母材过渡进入的。如焊缝金属中含铌量不大于0.04%，不会使焊缝过于变脆。为防止焊缝金属中铌的有害作用，应尽量使晶粒细化和提高细针状铁素体的比例。 钒的影响。钒是显著的强化元素，能提高焊缝金属的屈服点和抗拉强度。在一定的含量范围内，能改善焊后状态焊缝金属的冲击韧性。但是当含钒的焊缝金属进行消除应力处理时
13、，由于形成了共格碳化物而使韧性急剧下降，强度性能大大提高。应此，含钒的焊缝金属最好不作焊后消除应力处理。如必要作消除应力处理，则必须严格控制焊件在消除应力处理时的温度。为不使焊见的热处理工艺复杂化，焊缝金属中的钒含量应限制在0.08%一下。 钛的影响。钛也能显著地提高焊缝金属的抗拉强度，对改善塑性和韧性有利。但必须控制在一个适量的最佳范围内，钛过少不起作用，过多反而导致焊缝韧性大幅度下降。最合适的钛含量取决于强度水平和氧含量。如在中等强度焊缝金属中，最合适的钛含量的0.1%，而在高强度焊缝中，含钛0.015% 的焊缝金属韧性最好。钛对低合金高强度钢焊缝金属冲击韧性有利影响是与焊缝金属中的氮结合，减少固溶氮的有害作用，声称 TiN作为结晶核心，促使焊缝成为细晶粒组织，其脱氧作用，减少了焊缝中的焊氧量。其不利影响是强化铁素质，提高硬度，过多时可以晶界上析出 TiC 和 TiN, 还可出现马氏体组织。 磷和硫的影响。众所周知，磷在低合金钢焊缝中与在钢中起相似作用，是增加冷脆性的有害元素，易产生焊接裂纹。焊缝金属中磷含量从0.01%提高到0.04%时，室温缺口冲击韧度从200J 降低到20J 。为保证焊缝金属具有足够的韧性，磷含量不应高于0.025%。硫会增加焊缝金属的热脆性，易使焊缝产生热裂纹和气孔，是有害杂质，其含量不应高于0.025%。
