第二章 凝固温度场P498. 对于低碳钢薄板，采用钨极氩弧焊较容易实现单面焊双面成形（背面均匀焊透）。

采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板或铝板会出现什么后果？为什么？解：采用同样焊接规范去焊同样厚度的不锈钢板可能会出现烧穿，这是因为不锈钢材料的导热性能比低碳钢差，电弧热无法及时散开的缘故；相反，采用同样焊接规范去焊同样厚度的铝板可能会出现焊不透，这是因为铝材的导热能力优于低碳钢的缘故。

9. 对于板状对接单面焊焊缝，当焊接规范一定时，经常在起弧部位附近存在一定长度的未焊透，分析其产生原因并提出相应工艺解决方案。

解：（1）产生原因：在焊接起始端，准稳态的温度场尚未形成，周围焊件的温度较低，电弧热不足以将焊件熔透，因此会出现一定长度的未焊透。

（2）解决办法：焊接起始段时焊接速度慢一些，对焊件进行充分预热，或焊接电流加大一些，待焊件熔透后再恢复到正常焊接规范。

生产中还常在焊件起始端固定一个引弧板，在引弧板上引燃电弧并进行过渡段焊接，之后再转移到焊件上正常焊接。

第四章 单相及多相合金的结晶 P909.何为成分过冷判据?成分过冷的大小受哪些因素的影响? 答: “成分过冷”判据为:R G L ＜NLD RLL L e K K D C m δ-+-0011当“液相只有有限扩散”时，δN =∞，0C C L =，代入上式后得R G L＜000)1(K K D C m L L -( 其中: G L — 液相中温度梯度 R — 晶体生长速度 m L — 液相线斜率 C 0 — 原始成分浓度 D L — 液相中溶质扩散系数 K 0 — 平衡分配系数K )成分过冷的大小主要受下列因素的影响:1）液相中温度梯度G L , G L 越小,越有利于成分过冷 2）晶体生长速度R , R 越大,越有利于成分过冷 3）液相线斜率m L ,m L 越大,越有利于成分过冷 4）原始成分浓度C 0, C 0越高,越有利于成分过冷 5）液相中溶质扩散系数D L, D L 越底,越有利于成分过冷6）平衡分配系数K 0 ,K 0＜1时，K 0 越 小,越有利于成分过冷；K 0＞1时，K 0越大,越有利于成分过冷。

(注:其中的G L 和 R 为工艺因素,相对较易加以控制; m L , C 0 , D L , K 0 ,为材料因素,较难控制 ) 13.影响枝晶间距的主要因素是什么？枝晶间距与材料的机械性能有什么关系？答: 影响枝晶间距的主要因素:纯金属的枝晶间距主要决定于晶面处结晶潜热散失条件，而一般单相合金的枝晶间距则还受控于溶质元素在枝晶间的扩散行为。

通常采用的有一次枝晶（柱状晶主干）间距d1、和二次分枝间距d2两种。

前者是胞状晶和柱状树枝晶的重要参数，后者对柱状树枝晶和等轴枝晶均有重要意义。

一次枝晶间距与生长速度R、界面前液相温度梯度G L直接相关，在一定的合金成分及生长条件下，枝晶间距是一定的，R及G L增大均会使一次间距变小。

二次臂枝晶间距与冷却速度（温度梯度G L及生长速度R）以及微量变质元素（如稀土）的影响有关。

枝晶间距与材料的机械性能:枝晶间距越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围就越小，故越容易通过热处理而均匀化。

而且，这时的显微缩松和非金属夹杂物也更加细小分散，与成分偏析相关的各类缺陷（如铸件及焊缝的热裂）也会减轻，因而也就越有利于性能的提高。

第七章液态金属与气相的相互作用P1327. 氮、氢、氧对金属的质量有何影响？答：1．使材料脆化钢材中氮、氢或氧的含量增加时，其塑性和韧性都将下降，尤其是低温韧性下降更为严重。

2．形成气孔氮和氢均能使金属产生气孔。

液态金属在高温时可以溶解大量的氮或氢，而在凝固时氮或氢的溶解度突然下降，这时过饱和的氮或氢以气泡的形式从液态金属中向外逸出。

当液态金属的凝固速度大于气泡的逸出速度时，就会形成气孔。

3．产生冷裂纹冷裂纹是金属冷却到较低温度下产生的一种裂纹，其危害性很大。

氢是促使产生冷裂纹的主要因素之一。

4．引起氧化和飞溅氧可使钢中有益的合金元素烧损，导致金属性能下降；焊接时若溶滴中含有较多的氧和碳，则反应生成的CO气体因受热膨胀会使熔滴爆炸，造成飞溅，影响焊接过程的稳定性。

此外应当指出，焊接材料具有氧化性并不都是有害的，有时故意在焊接材料中加入一定量的氧化剂，以减少焊缝的氢含量，改善电弧的特性，获得必要的熔渣物化性能。

第九章液态金属的净化与精炼P1541、何谓沉淀脱氧？试述生产中常用的几种沉淀脱氧反应。

答：（1）沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的[FeO]起作用，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并析出转入熔渣的一种脱氧方式。

（2）生产中几种常用的沉淀脱氧反应：a 锰的脱氧反应，[Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)b 硅的脱氧反应，[Si]+2[FeO]=2[Fe]+(SiO2)c 硅锰联合脱氧反应。

4.综合分析熔渣的碱度对脱氧、脱磷、脱硫的影响。

脱氧在熔渣脱氧时，碱度高不利于脱氧，但在用硅沉淀脱氧时，碱度高可以提高硅的脱氧效果。

脱硫：熔渣的还原性和碱度渣中氧化钙的浓度高和氧化亚铁的浓度低都有利于反应的行因此，在还原期中脱硫是有利的。

熔渣碱度高也有利于脱硫。

脱磷脱磷的有利条件是高碱度和强氧化性的、粘度小的熔渣，较大的渣量和较低的温度。

5、试述熔渣脱硫的原理及影响因素。

答：（1）熔渣脱硫的原理与扩散脱氧相似,。

根据它是利用FeS在熔渣中和金属液中的分配定律，通过在熔渣中脱S，达到对金属的脱S作用。

CaO、CaC2、MnO、MgO与熔渣中的FeS反应而进行脱硫，当熔渣中的FeS含量减少时，钢液中的FeS就向熔渣中扩散，这样就间接达到了脱去钢液中FeS的目的。

（2）影响因素a、熔渣的还原性和碱度。

在熔渣还原期中和熔渣的碱度高时都有利于脱硫。

b、粘度。

粘度小有利于脱硫。

c、温度。

脱硫反应是吸热反应，因此温度高有利于脱硫。

d、硫的活度。

硫的活度大，容易从金属液中析出，有利于脱硫。

第十章焊接热影响区的组织与性能P1681、何谓焊接热循环？焊接热循环的主要特征参数有那些？答：焊接热循环：在焊接热源的作用下，焊件上某点的温度随时间的变化过程，即焊接过程中热源沿焊件移动时，焊件上某点温度由低而高，达到最高值后，又由高而低随时间的变化。

决定焊接热循环特征的主要参数有以下四个：（1）加热速度ωH焊接热源的集中程度较高，引起焊接时的加热速度增加，较快的加热速度将使相变过程进行的程度不充分，从而影响接头的组织和力学性能。

（2）最高加热温度Ｔmax也称为峰值温度。

距焊缝远近不同的点，加热的最高温度不同。

焊接过程中的高温使焊缝附近的金属发生晶粒长大和重结晶，从而改变母材的组织与性能。

（3）相变温度以上的停留时间t H在相变温度T H以上停留时间越长，越有利于奥氏体的均匀化过程，增加奥氏体的稳定性，但同时易使晶粒长大，引起接头脆化现象，从而降低接头的质量。

（4）冷却速度ωC(或冷却时间t8 / 5) 冷却速度是决定焊接热影响区组织和性能的重要参数之一。

对低合金钢来说，熔合线附近冷却到540℃左右的瞬时冷却速度是最重要的参数。

也可采用某一温度范围内的冷却时间来表征冷却的快慢，如800～500℃的冷却时间t8 / 5，800～300℃的冷却时间t8/3，以及从峰值温度冷至100℃的冷却时间t100。

总之，焊接热循环具有加热速度快、峰值温度高、冷却速度大和相变温度以上停留时间不易控制的特点3．简要说明易淬火钢和不易淬火钢HAZ粗晶区的组织特点和对性能的影响？答：（1）易淬火钢HAZ粗晶区：在紧靠焊缝相当于低碳钢过热区的部位，由于晶粒严重粗化，故得到粗大的马氏体，强度硬度很高，塑性韧性较低；正火区得到细小的马氏体，强度硬度较高，但是比粗大马氏体要低，塑性韧性比粗大马氏体好。

（2）不易淬火钢HAZ粗晶区：由于金属处于过热的状态，奥氏体晶粒发生严重的粗化，冷却之后便得到粗大的组织。

并极易出现脆性的魏氏组织。

故该区的塑性、韧性较差。

焊接刚度较大的结构时，常在过热粗晶区产生脆化或裂纹。

9．如何提高热影响区的韧性？韧化的途经有那些？答：（1）提高热影响区的韧性的措施1)控制组织：对低合金钢，应控制含碳量，使合金元素的体系为低碳微量多种合金元素的强化体系,应尽量控制晶界偏析。

2)韧化处理: 对于一些重要的结构，常采用焊后热处理来改善接头的性能。

合理制定焊接工艺,正确地选择焊接线能量和预热、后热温度是提高焊接韧性的有效措施。

（2）韧化的途径：除了上述措施外，还有如细晶粒钢(利用微量元素弥散强化、固熔强化、控制析出相的尺寸及形态等)采用控轧工艺，进一步细化铁素体的晶粒，也会提高材质的韧性；采用炉内精炼，炉外提纯等一系列措施，从而得到高纯净钢，使钢中的杂质(S、P、O、N等)含量极低，使钢材的韧性大为提高，也提高了焊接HAZ的韧性。

10．某厂制造大型压力容器，钢材为14MnMoVN钢，壁厚36mm，采用手弧焊：1)计算碳当量及HAZ最大硬度Hmax（t8/5=4s）;2)根据Hmax来判断是否应预热；3）如何把Hmax降至350HV以下；解：（1）依据B VMo Ni Cr Cu Mn Si C 51015602030P cm ++++++++=查得14MnMoVN 的成分wC=（0.10-0.18）%,wMn=（1.2-1.6）%,wMo=（0.41-0.65）%, wV=（0.05-0.15）%,代入上式得 Pcm=0.255依据 H max （HV10）= 140 + 1089 P cm - 8.2 t 8∕5 t 8∕5=4s , Pcm=0.255得 H max=524.89 HV（2）H max=524.89 HV 说明其淬硬倾向较大，冷裂倾向也随之较大，应该预热 （3）依据 H max （HV10）= 140 + 1089 P cm - 8.2 t 8∕5 H max <350，Pcm=0.255得 t 8∕5>8.26 s由壁厚36mm 可知钢板为厚板 所以冷却时间58t 随着线能量E 和初始温度T 0的提高而延长，焊接方式和材料确定，则线能量E 确定，主要是通过提高初始温度即预热温度来降低冷却速度，延长58t 时间大于8.26s 。

从而降低H max.第十一章 凝固缺陷及控制 P21114、何谓液化裂纹？出现在焊接接头的哪个区域？为什么？答： 液化裂纹是母材近缝区或焊缝层间金属，在高温下发生晶间液膜分离而导致的开裂现象。

出现在焊接接头的焊接热影响区。

从液化裂纹的定义可以知道，液化裂纹常出现在焊接热影响区或多层焊的层间金属中。

这是由于热影响区或多层焊层间金属奥氏体晶界上的低熔点共晶，在焊接高温下发生重新熔化，使金属的塑性和强度急剧下降，在拉伸应力作用下沿奥氏体晶界开裂而形成的。