控制熔焊焊缝质量的措施

    影响焊缝质量的因素很多，在焊接加工原理上，主要是从控制焊缝金属的脱氧、脱硫、脱磷等方面进行的。

   (1)焊接熔渣的作用  熔渣是焊接时由焊条药皮或焊剂熔化后经过冶金反应而形成的。焊接熔渣是多种化学成分的复杂体系。焊接熔渣在焊接过程中起到的主要作用是：

    1)保证电弧集中、稳定，使熔滴金属容易过渡。

   2)机械保护作用。焊接时，生成的熔渣覆盖在熔滴和熔池的表面上，把液态金属与空气隔离开，保护液态金属不被氧化和氮化。液态熔渣凝固后所形成的渣壳覆盖在焊缝上，也可以防止处于高温的焊缝金属受空气的有害作用。

   3)改善焊接工艺性能。具有适宜物化性能（熔点、粘度、表面张力、膨胀系数等）的熔渣可使焊条具有良好的全位置焊接适应性，电弧容易引燃，并能连续燃烧，飞溅小，焊缝成形美观，保证脱渣容易，焊缝具有良好的成形等。

   4)冶金处理作用。生成的熔渣和液态金属能够发生一系列的物理化学反应。在一定的条件下，熔渣可以除去焊缝中的有害杂质（如脱硫、脱磷、脱氧等），保护有益元素，向焊缝过渡所需要的合金元素，使其合金化，满足焊缝金属所需的各种性能要求。

   (2)焊缝金属的脱氧  焊缝金属的脱氧有先期脱氧、沉淀脱氧和扩散脱氧三种途径。

   1)先期脱氧。先期脱氧即焊接时药皮中的脱氧剂（锰铁、硅铁、钛铁、铝铁等）与氧反应，生成氧化物，转入熔渣中固定下来，尽早地把氧控制住。先期脱氧的脱氧剂种类与药皮成分、熔渣碱度有很大关系。酸性焊条主要用锰铁作脱氧剂，碱性焊条主要用硅铁、钛铁、铝铁作脱氧剂。

   2)沉淀脱氧。沉淀脱氧是利用熔池中的合金元素进行脱氧。脱氧产物不溶予熔池而进入熔渣。脱氧对象主要是溶解于熔池中的FeO。常用的脱氧剂有Mn、Si、Ti。

   3)扩散脱氧。利用氧化物能溶解于熔渣的特性，通过扩散使氧化物从熔池金属进入熔渣中，从而降低金属中氧化物浓度的过程，叫做扩散脱氧。

   (3)焊缝金属的脱硫  硫是钢中的有害杂质之一。硫在低碳钢中以FeS和MnS的形式存在。MnS在液态铁中溶解度极小，容易排人渣中。FeS可溶解在液态铁中，但溶于固态铁中的却很少，因此在熔池结晶过程中即析出，与Fe、FeO等形成低熔点共晶体，并存在于晶界上。当焊缝冷却收缩时，焊缝在内应力的作用下导致热裂纹。

    焊缝金属中的硫是从母材、焊丝、焊条药皮或焊剂在熔焊过程中进入熔池金属的。因此要降低焊缝金属中的含硫量，首先必须限制原材料的含硫量，其次在焊接过程中脱硫，其主要办法有元素脱硫和熔渣脱硫。

   1)元素脱硫。在液体金属中加入一些对硫的亲和力比对铁的亲和力大的元素，把铁从FeS中还原出来。脱硫后生成的硫化物应能溶解于熔渣，而在金属中的溶解则越少越好。常用的脱硫元素是锰。

   2)熔渣脱硫。熔渣脱硫主要是通过MnO、CaO和CaF2来进行的。

   MnO的脱硫反应：FeS+MnO→MnS+FeO

   CaO的脱硫反应：FeS+CaO→FeO+CaS

   CaF2在脱硫时，一方面氟与硫化合生成挥发性的化合物，另一方面CaF2与SiO2作用可生成CaO，有利于脱硫，其反应式为

   SiO2+2CaF2→2CaO+SiF4

   (4)焊缝金属的脱磷  磷是钢中的有害杂质之一。磷以铁的磷化物形式存在于钢中，而Fe3P等能与铁形成低熔点共晶体，聚于晶界上，易引起热裂纹。这些低熔点共晶体削弱了晶粒间的结合力，使钢在常温或低温时变脆（即冷脆性），造成冷裂纹。

    焊接时的脱磷过程主要是使磷氧化生成P2O5。生成的P2O5在高温时很不稳定，容易分解，若采用强碱性氧化物( CaO)与酸性的P2O5生成稳定的磷酸盐，反应后的磷酸盐便进入到熔渣中。实际上，通过焊接冶金来脱磷比较困难，一般采用严格控制原材料中含磷量的方法降低磷的危害。

   (5)焊缝金属的合金过渡  合金过渡就是把所需要的合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中的过程。合金过渡的目的是：①补偿焊接过程中由于蒸发、氧化等原因造成的合金元素的损失，获得成分、组织和力学性能与母材相同或相近的焊缝金属；②消除焊接缺陷，改善焊缝金属的组织和性能；③获得具有特殊性能的堆焊金属。合金过渡的方式主要有：应用合金焊丝或带极，应用药芯焊丝或药芯焊条，应用合金药皮或粘结焊剂，应用合金粉末，通过从金属氧化物中还原金属的方式合金化等。

    为了说明合金过渡的情况，常用过渡系数η(%)来表示，即

   η=CF/CT

式中η-合金元素过渡系数(%)；

   CF-焊缝金属中某元素的含量；

   CT-该元素在焊条中的原始总含量。

    影响合金元素过渡系数η的因素很多，其中主要因素有焊接熔渣的酸碱度和合金元素本身对氧的亲和力。