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焊接杂谈:十·熔渣渣系

 水木年华138 2019-12-18

(一)熔渣的类型

熔渣按化学成分的不同,可分为三类:1.盐型熔渣2.盐-氧化物型熔渣3.氧化物型熔渣。

1.盐型熔渣:其主要化学成分为金属的氟酸盐、氯酸盐和不含氧的化合物组成。如CaF2-NaF、CaF2-BaCl-NaF。

这类熔渣氧化性很小,主要用于焊接铝及铝合金、钛及钛合金和其他化学活性大的金属及合金,有时也用于高活性元素的高合金钢。

2.盐-氧化物型熔渣:主要成分为氟化物和强金属氧化物组成。如CaF2-CaO-AI2O3、CaF2-CaO-SiO2。

这类熔渣氧化性较小,主要用于焊接合金钢及各种合金。

3.氧化物型熔渣:这类熔渣成分主要是由金属氧化物组成。如MnO-SiO2、FeO-MnO-SiO2、TiO2-CaO-SiO2。

这类熔渣氧化性较大,常用于焊接低碳钢及低合金钢。

(二)熔渣的渣系

焊接熔渣是多种化合物组成的复杂体系,全面的一个不漏的研究太复杂了,为研究方便起见,将熔渣中含量较多、影响较大的成分作为主要成分来研究,称为渣系。

氧化铁型和锰型焊条的熔渣可作为FeO-MnO-SiO2三元渣系来研究;而低氢碱性焊条的熔渣可用CaO-SiO2-CaF2渣系来研究。

常见的二元渣系MnO-SiO2、三元渣系CaO-SiO2-CaF2、FeO-MnO-SiO2、CaO-TiO-SiO2等,随着焊接技术的快速发展,熔渣渣系也在不断发展更新完善,不断地开发出新渣系。

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(三)熔渣结构的分子理论

为研究熔渣的物理、化学性质和液态熔渣与液态金属之间的反应,需要了解液态熔渣的内部结构。

熔渣的分子理论是以常温下的固态熔渣分析为依据建立的熔渣模型:

1.液态熔渣:液态熔渣是由简单的氧化物分子和复杂化合物分子及硫化物分子、氟化物分子组成。

复杂化合物:硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、铁酸盐、磷酸盐等。

硫化物:FeS、CaS、MnS等。

氟化物:CaF2、KF2、NaF2等。

酸性氧化物:SiO2、TiO2、V2O5、B2O3、P2O5等。

碱性氧化物:CaO、MgO、Na2O、K2O、BaO、MnO、MgO、FeO等。

两性氧化物:AI2O3、Fe2O3、Cr2O3、ZrO2、V2O3等。

2.氧化物与化合物分子之间处于化合与分解的动平衡状态。

CaO·SiO2⇔CaO+SiO2

2MnO·SiO2⇔2MnO+SiO2

.这种反应为放热反应,随着温度升高,反应更加激烈,分解程度加大,熔渣中的自由氧化物增多,使熔渣的活性增大!

3.自由氧化物:熔渣中只有自由氧化物才能参加焊接冶金反应。如只有熔渣中的FeO能参加碳的氧化反应,而渣中的(FeO)·SiO2的FeO却不能参加这个反应。

(FeO)+[C]⇔[Fe]+CO↑

4.液态熔渣是一种理想的溶液,焊接冶金反应过程中,液态熔渣与液态金属的反应服从质量作用定律。

5.氧化物之间的亲和力:不同种类氧化物的亲和力,因其生成的热效率越大,两种氧化物的亲和力越大。如强酸性氧化物与强碱性氧化物最容易结合成盐,反应过程最完全,生成物最稳定。

Na2O+SiO2=Na2O·SiO2

熔渣的分子理论可以定性的解释熔渣与液态金属之间的焊接冶金反应,如可以解释酸性熔渣不如碱性熔渣的脱氧能力强,因为只有自由氧化物CaO才具有参加化学反应的能力!

熔渣的分子理论可以直接用于组元活度和活度系数概念。在焊接冶金反应过程中,使用分子模型简单方便,因此被广泛应用!

焊接杂谈:十·熔渣渣系

(船体焊接)

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