定义：单位时间内熔敷金属的质量
焊条的熔敷系数H (g/A.h)
gD＝GD/t＝ HI H＝（1－）p， 为损失系数
是真正反映焊接生产率的指标
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焊条熔化速度
药皮类型
钛钙型 钛铁矿型 低氢型 钛钙铁粉型
几种焊条的p 、 H 、
焊条牌号
p /（g/A.h） H /(g/A.h)
J422 J423 J507 J422Fe
保护的目的是：
减少焊缝中有害杂质的影响及 减少有益合金元素的损失。
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氮、氧、氢对焊缝性能的影响
例常数 热输入E→L
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焊接熔池形状示意图
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焊接熔池及其特征
熔池的质量和存在时间
手弧焊0.6g~16g，埋弧焊小于100g 熔池存在的最大时间：tmax=L/v ，v为焊速
熔池的温度分布不均匀 熔池中的液态金属处于不断运动状态
有利于焊缝成分均匀化。 有利于气体和非金属夹杂物的外逸。
第二章 焊接化学冶金 Chemical Reaction in
Welding
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Base metal
母材
焊接材料 Filler metal
化学冶金反应 Chemical reaction
焊缝成分与 性能
Weld metal composition and mechanical properties
焊渣 焊缝
焊条熔化及熔池形成
焊芯
电弧
熔池
母材
焊条电弧精示品课意件 图
4
焊条的加热
电阻热
电流通过焊芯时产生的（主要用于加热药皮）
正常焊接时，电阻热对焊芯的预热作用不大
通常，在同样的焊接电流密度条件下，不锈钢焊条 比碳钢焊条更易发热一些。
电弧热qe
电弧热主要加热焊条端部及邻近区域 （约10mm)
a) 颗粒过渡(globular transfer)
b) 熔滴呈粗大颗粒状向熔池 自由过渡。－长弧焊时发生
b) 喷射过渡（spray transfer)
c) 附壁过渡（slag-wall transfer)
d) 爆炸过渡（explosive transfer)
熔滴在形成、长大或过渡过程 中，由激烈的冶金反应，在熔 滴内部产生CO气体，使熔滴 急剧膨胀发生爆裂而形成的一 种过渡形式。
qe=eIU ( e=0.2～0.27)
(1)
化学反应热
很少，可忽略不计
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焊条熔化速度
平均熔化速度gm（melting rate)
定义：在单位时间内熔化的焊芯质量或长度
一般用熔化系数p表示
单位时间内单位电流所熔化焊芯的质量， g/A.h
gm=G/t=pI (g/h) p与电流极性，药皮成分及厚度有关
母材上由熔化的焊条 金属与局部熔化的母 材所组成的具有一定 几何形状的液体金属。 如果焊接时不填充金 属，则熔池仅由局部 熔化的母材组成。
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焊接熔池及其特征
熔池的形状和尺寸
描述焊接熔池的特征尺 寸有：
熔池的长度L； 最大深度Hmax ; 最大宽度Bmax
I → Bmax , Hmax U → Bmax , Hmax L=P2q=P2UI , p2为比
焊接化学冶金：焊接区内各种物质在高温下相互作用的过 程。
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2
本章主要内容
❖ 焊接化学冶金的特殊性 ❖ 焊接区内的气体和焊接熔渣 ❖ 焊接区内金属、气体与熔渣的相互作用
❖ 气体与金属的反应 ❖ 渣与金属的反应
❖ 焊缝金属的合金化及其成分控制
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3
2-1焊接化学冶金过程的特点
焊条 药皮
保护气氛
加入易电离物质， p减小 含有强烈放热的物质（如铁粉）， p增加
不能反映真正的焊接生产效率
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焊条熔化速度
平均熔敷速度gD(deposition rate)
熔敷金属（deposited metal)：完全由填充材料熔 化后所形成的焊缝金属。
焊缝金属(weld metal)：熔
10.1
9.7
8.42
7.74
8.15（系指焊 10.76 芯而言）
/（%）
9.8 4.0 11.60
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熔滴及其过渡形式
1-粘滞力
熔滴（droplet）：
2-气体膨胀力 和吹力
3-惯性力
在电弧热的作用下， 焊条（丝）端部熔化 形成的滴状液态金属。
熔滴过渡（metal transfer）:熔滴通过 电弧空间向熔池的转
直流反极性：DCRP（direct current reverse polarity)或DCEP（direct current electrode positive)
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电流极性
DCSP 或 DCEN
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DCRP 或 DCEP
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熔滴的特性
熔滴的比表面积S大
S＝Ag/Vg
（㎝2/kg)
其中，Ag－熔滴的表面积
Vg －熔滴的质量 若为球体熔滴，则S＝3/(R)
R → S
熔滴的比表面积越大，则金属与熔渣和气相的相互
作用越强，即有利于加强冶金反应。
熔滴与周围介质相互作用时间短
熔滴的温度高
手工电弧焊焊接低碳钢:2100~2700K
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焊接熔池及其特征
熔池（weld pool)
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§2-1焊接化学冶金过程的特 点—焊接过程中对金属的保护
保护的必要性
低碳钢无保护焊时焊缝的性能
性能指标 母材
焊缝 性能指标
σb(N/mm2) 390~440 334~390 α(°)
δ(%)
25~30
5~10 αk(J/cm2)
母材 180 >147.0
焊缝 20~40 4.9~24.5
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熔滴及其过渡形式-焊条熔滴过渡
颗粒过渡(globular transfer)也称为粗熔 滴过渡
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熔滴及其过渡形式
影响因素
药皮成分与厚度
焊芯直径
焊接电流与极性
直流正极性：DCSP（direct current straight polarity) 或 DCEN（direct current electrode negative)
4-材料蒸发斥 力
5-等离子体吸 力
7-静电力
8-表面张力
9-电磁收缩力
10-重力
移过程。
焊条端部熔滴上各种力示意图
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9
熔滴及其过渡形式-焊条熔滴过渡
短路过渡（circuit－short transfer)
通常发生在电弧长度较短时，即短弧焊时。
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熔滴及其过渡形式-焊条熔滴过渡