32焊接冶金过程有何特点？焊接过程中为什么要对焊接区进行有效保护？

焊接冶金过程特点：电弧焊时，被熔化的金属、熔渣、气体三者之间进行着一系列物理化学反应，如金属的氧化与还原，气体的溶解与析出，杂质的去除等。因此，焊接熔池可以看成是一座微型冶金炉。但是，焊接冶金过程与一般的冶炼过程不同，主要有以下特点。 （1） 冶金温度高：容易造成合金元素的烧损与蒸发；

（2） 冶金过程短：焊接时，由于焊接熔池体积小(一般2～3 cm3)，冷却速度快，液态

停留时间短(熔池从形成到凝固约10 s)，各种化学反应无法达到平衡状态，在焊缝中会出现化学成分不均匀的偏析现象。

（3） 冶金条件差：焊接熔池一般暴露在空气中，熔池周围的气体、铁锈、油污等在电

弧的高温下，将分解成原子态的氧、氮等，极易同金属元素产生化学反应。反应生成的氧化物、氮化物混入焊缝中，使焊缝的力学性能下降；空气中水分分解成氢原子，在焊缝中产生气孔、裂缝等缺陷，会出现“氢脆”现象。

（4） 上述情况将严重影响焊接质量，因此，必须采取有效措施来保护焊接区，防止周

围有害气体侵入金属熔池 。

33焊条的组成及作用是什么？焊条的选用原则有哪些？ 焊条是由金属焊芯和药皮两部分所组成的，焊芯的主要作用是作为电极和填充金属；药皮的作用主要是稳弧、保护、脱氧、渗合金及改善焊接工艺性。 （1） 选用焊条的基本原则如下： 1）等强度原则 即选用与母材同强度等级的焊条。一般用于焊接低碳钢和低合金钢。 2）同成分原则 即选用与母材化学成分相同或相近的焊条。一般用于焊接耐热钢、不锈钢等金属材料。 3）抗裂纹原则 选用抗裂性好的碱性焊条，以免在焊接和使用过程中接头产生裂纹。一般用于焊接刚度大、形状复杂、使用中承受动载荷的焊接结构。

4）抗气孔原则 受焊接工艺条件的限制，如对焊件接头部位的油污、铁锈等清理不便，应选用抗气孔能力强的酸性焊条，以免焊接过程中气体滞留于焊缝中，形成气孔。 5）低成本原则 在满足使用要求的前提下，尽量选用工艺性能好、成本低和效率高的焊条。

34焊接变形的基本形式有哪些？

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。 35什么是钎焊？钎焊是如何分类的？钎焊的接头形式有何特点？

钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。 根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。

（1） 软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度较低(小于70 MPa)。 （2） 硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度较高(大于200 MPa)。

钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。因此，钎焊一般采用搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。

36焊条电弧焊时，低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点？ 焊接接头由焊缝金属和热影响区组成。

焊缝金属：焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为铸态组织。在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用，焊缝金属的化学成分往往优于母材，只要焊条和焊接工艺参数选择合理，焊缝金属的强度一般不低于母材强度。

2）热影响区：在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。

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（2）低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。

（1） 熔合区 位于焊缝与基本金属之间，部分金属焙化部分未熔，也称半熔化区。

加热温度约为1 490～1 530°C，此区成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。

（2） 过热区 紧靠着熔合区，加热温度约为1 100～1 490°C。由于温度大大超过Ac3，

奥氏体晶粒急剧长大，形成过热组织，使塑性大大降低，冲击韧性值下降25%～75%左右。

（3） 正火区 加热温度约为850～1 100°C，属于正常的正火加热温度范围。冷却后

得到均匀细小的铁素体和珠光体组织，其力学性能优于母材。

（4） 部分相变区 加热温度约为727～850°C。只有部分组织发生转变，冷却后组织

不均匀，力学性能较差。

37什么是电阻焊？电阻焊分为哪几种类型、分别用于何种场合？

电阻焊是利用电流通过工件及焊接接触面间所产生的电阻热，将焊件加热至塑性或局部熔化状态，再施加压力形成焊接接头的焊接方法。 电阻焊分为点焊、缝焊和对焊3种形式。 （1）点焊：将焊件压紧在两个柱状电极之间，通电加热，使焊件在接触处熔化形成熔核，然后断电，并在压力下凝固结晶，形成组织致密的焊点。 点焊适用于焊接4 mm以下的薄板(搭接)和钢筋，广泛用于汽车、飞机、电子、仪表和日常生活用品的生产。

（2）缝焊：缝焊与点焊相似，所不同的是用旋转的盘状电极代替柱状电极。叠合的工件在圆盘间受压通电，并随圆盘的转动而送进，形成连续焊缝。

缝焊适宜于焊接厚度在3 mm以下的薄板搭接，主要应用于生产密封性容器和管道等。 （3）对焊：根据焊接工艺过程不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。 1）电阻对焊 焊接过程是先施加顶锻压力(10～15 MPa)，使工件接头紧密接触，通电加热至塑性状态，然后施加顶锻压力(30～50 MPa)，同时断电，使焊件接触处在压力下产生塑性变形而焊合。

电阻对焊操作简便，接头外形光滑，但对焊件端面加工和清理要求较高，否则会造成接触面加热不均匀，产生氧化物夹杂、焊不透等缺陷，影响焊接质量。因此，电阻对焊一般只用于焊接直径小于20 mm、截面简单和受力不大的工件。

2）闪光对焊 焊接过程是先通电，再使两焊件轻微接触，由于焊件表面不平，使接触点通过的电流密度很大，金属迅速熔化、气化、爆破，飞溅出火花，造成闪光现象。继续移动焊件，产生新的接触点，闪光现象不断发生，待两焊件端面全部熔化时，迅速加压，随即断电并继续加压，使焊件焊合。

闪光对焊的接头质量好，对接头表面的焊前清理要求不高。常用于焊接受力较大的重要工件。闪光对焊不仅能焊接同种金属，也能焊接铝钢、铝铜等异种金属，可以焊接0.01 mm的金属丝，也可以焊接直径500 mm的管子及截面为20 000 mm2的板材。 38生产中常用什么方法来评价金属材料的焊接性？ 化学成分是影响金属材料焊接性的主要因素。生产中，常根据钢材的化学成分来评定其焊接性。由于钢中含碳量对其焊接性的影响最为明显，通常把钢中合金元素含量对其焊接性的影响，按其作用换算成碳元素的相当含量，即用碳当量（CE）法评价金属材料的焊接性。 39铸铁的焊接性如何？铸铁焊补时，常见的焊接缺陷是什么？

铸铁含碳量高，含硫、磷等杂质较多，塑性差，焊接性也极差。所以，铸铁不宜作为焊接结构材料。

铸铁焊补时，常见的焊接缺陷有：

（1）焊接接头易产生白口组织 碳和硅是促进石墨化元素，焊接时会大量烧损，焊后

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冷却速度又快，不利于石墨的析出，故容易产生白口组织。

（2）易产生焊接裂纹 铸铁是脆性材料，焊接时容易产生白口和淬硬组织。当焊接应力超过铸铁抗拉强度时，就会在焊缝或近缝区产生裂纹，甚至完全开裂。

（3）易产生气孔和夹渣 铸铁中的碳、硅元素剧烈氧化，形成CO气体和硅酸盐熔渣，它们滞留在焊缝中会形成气孔和夹渣等缺陷。 40焊条电弧焊的接头形式主要有哪些？

焊条电弧焊接头的基本形式有4种：对接接头、角接接头、T形接头和搭接接头。 （1）对接接头受力较均匀，焊接质量易于保证，应用最广，应优先选用。

（2）角接接头和T形接头受力情况较对接接头复杂，但接头呈直角或一定角度时必须采用这两种接头形式。它们受外力时的应力状况相仿，可根据实际情况选用。

（3）搭接接头受力时，焊缝处易产生应力集中和附加弯矩，一般应避免选用。但因其不须开坡口，焊前装配方便，对受力不大的平面连接也可选用。 41焊条电弧焊的坡口形式主要有哪些？

焊条电弧焊接头坡口的基本形式有I形、V形、U形和X形等。I形坡口主要用于厚度为1~6 mm钢板的焊接；V形坡口主要用于厚度为3～26 mm钢板的焊件；U形坡口主要用于厚度为20～60 mm钢板的焊接；X形坡口主要用于厚度为12～60 mm钢板的焊接，需双面施焊。 42什么是压力加工？压力加工方法主要有哪些？主要用途是什么？

压力加工是使金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的毛坯或零件的加工方法。

压力加工方法主要有：轧制、挤压、拉拔、自由锻造、模型锻造和板料冲压等。其中，轧制、挤压和拉拔方法以生产原材料为主；自由锻造、模型锻造和板料冲压方法以生产毛坯为主。

43什么是金属的纤维组织？纤维组织有何特点？

在热变形过程中，材料内部的夹杂物及其他非基体物质，沿塑性变形方向所形成的流线组织，称为纤维(流线)组织。

纤维组织的特点如下：在变形金属中形成纤维组织后，纵向(顺纤维方向)的强度、塑性和韧性增高，横向(垂直纤维方向)同类性能下降，力学性能出现各向异性；此外，纤维组织的稳定性很高，不会因热处理而改变，采用其他方法也无法消除，只能通过合理的锻造方法来改变纤维组织在零件中的分布方向和形状。

44在设计和制造零件时，如何考虑纤维组织的合理分布？

在设计和制造零件时，必须考虑纤维组织的合理分布，应充分发挥其纵向性能高的优势，因此，在设计和制造零件时，应使零件工作时承受的最大正应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直，并尽可能使纤维方向沿零件的轮廓分布而不被切断。 45什么是金属的锻造性能？影响金属锻造性能的主要因素有哪些？ 金属的锻造性能是衡量材料经受压力加工难易程度的工艺性能，它包括塑性和变形抗力两个因素。塑性高，变形抗力小，则锻造性能好；反之，锻造性能差。

影响金属锻造性能的因素主要包括金属的本质和变形条件两个方面。 1．金属的本质

（1）化学成分的影响：一般来说，纯金属的锻造性能优于合金的锻造性能。合金元素的含量愈多，成分愈复杂，则金属的锻造性能愈差。

（2）组织结构的影响：同样成分的金属在形成不同的组织结构时，其锻造性能有很大差别。金属在单相状态下的锻造性能优于多相状态。 2．变形条件

（1）变形温度：一般而言，随着温度的升高，金属的塑性提高，变形抗力减小，改善了

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金属的锻造性能。

（2）变形速度：指单位时间内材料的变形程度。变形速度对锻造性能的影响有一个临界值，低于临界值时，随变形速度增加，金属的变形抗力增加，塑性减小。当高于临界值时，由于塑性变形产生的热效应(消耗于金属塑性变形的能量一部分转化为热能，使金属的温度升高)加快了再结晶过程，使金属的塑性提高，变形抗力减小，锻造性能得以改善。

（3）应力状态：三向受压时金属的塑性最好，出现拉应力则使塑性降低。这是因为压应力阻碍了微裂纹的产生和发展，而金属处于拉应力状态时，内部缺陷处会产生应力集中，使缺陷易于扩展和导致金属的破坏。

46压力加工时，金属变形的基本规律是什么？

压力加工时，金属的变形遵循体积不变定律和最小阻力定律。

1．体积不变定律：金属坯料变形后的体积等于变形前的体积，金属塑性变形过程实际上是通过金属流动而使坯料体积进行再分配的过程。

2．最小阻力定律：金属变形时首先向阻力最小的方向流动。 47锻前加热的目的是什么？

金属毛坯锻前加热的目的是提高金属塑性、降低变形抗力、使之易于流动成形并获得良好的锻后组织，锻前加热对提高锻造生产率，保证锻件质量以及节约能耗等都有直接的影响 自由锻工序有哪些？制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤是什么？

自由锻工序分为基本工序、辅助工序和修整工序。基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、错移和扭转；辅助工序有压钳口、倒棱和压痕等；修整工序有校正、滚圆、平整等。 制订自由锻工艺规程的主要内容和步骤如下：

（1）绘制锻件图：锻件图是在零件图的基础上，考虑切削加工余量、锻件公差、工艺余块等所绘制的图样。 （2）选择锻造工序：确定锻造工序的依据是锻件的形状、尺寸、技术要求和生产数量等。 （3）确定坯料质量和尺寸：坯料有铸锭和型材两种，前者用于大、中型锻件，后者用于中、小型锻件。

（4）选择锻造设备：应根据坯料的种类、质量以及锻造基本工序、设备的锻造能力等因素，并结合工厂现有设备条件综合确定锻造设备。 48绘制模锻件图时应考虑的主要问题有哪些？ 绘制模锻件图时应考虑的主要问题如下：

1）选择分模面：一般按以下原则确定：①应保证锻件从模膛中顺利取出，故分模面一般应选取在锻件最大尺寸的截面上；②应使分模面处上、下模膛外形一致，以便能及时发现错模；③应使模膛浅而宽，以利于金属充满模膛；④应保证锻件上所加余块最少。 2）确定加工余量、公差、余块和连皮：模锻件的加工余量一般在1～4 mm之间；公差一般取±0.3～3 mm。具体可查阅相关手册确定。模锻件均为批量生产，应尽量减少或不加余块，但直径小于30 mm的孔一般不予锻出。

模锻时不能直接锻出通孔，在该部位留有一层较薄的金属，称为连皮(图1113)，在锻造后与飞边一同切除。

3）确定模锻斜度和圆角半径。模锻件平行于锤击方向的侧面，应设计成一定斜度，以便顺利取出锻件。外斜度α(锻件外壁上的斜度)值一般取5°～10°，内斜度β(锻件内壁上的斜度)值一般取7°～15°。

模锻件所有转角处均应设计成圆角，以便使金属在模膛内易于流动，保持金属纤维的连续性，提高锻件质量和模具寿命。一般外圆角半径r取1.5～12 mm，内圆角半径R取(3～4)r。

49自由锻件的设计原则是什么？

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