接头力学性能及耐蚀性降低的原因分析

引起焊接接头力学性能降低的因素，除了前面已经提到的各种焊接缺陷（包括裂纹、气孔以及产生削弱晶间结合力的产物，如脆性共晶，杂质偏析等）以外，焊缝及近缝区的粗晶和合金元素的氧化与蒸发也都会严重影响接头的力学性能并使之不能达到母材的水平。

通常焊接结构采用的轧制铜和铜合金大都是单相组织，在加热过程中，不发生重结晶细化晶粒的作用。因此，这类金属在近缝区很容易发生晶粒急剧长大，特别是在用软规范焊接时。晶粒粗大会明显地降低接头的塑性和韧性。

另外，合金元素的氧化与蒸发也会降低接头的力学性能。铜合金中的合金元素，一般比铜更易氧化，如Al、Si、Mn、Cr、P、Fe、Ni等与氧的亲和力都比铜大。因此，在焊接过程中，这些有用的合金元素都容易被烧损。这不仅会减弱合金的使用，而且所产生的氧化物会给焊接过程带来困难。例如，铝氧化后形成Al₂ O₃，使熔池发黏，易产生气孔和夹渣，并阻碍母材和熔滴金属很好地熔合；锡氧化后形成氧化锡（Sn₂ O），在焊缝中形成硬脆的夹杂。

焊接铜合金时，还有些合金元素容易蒸发，如黄铜中的锌，其沸点较低（在1个大气压^[1]下为906℃），因此在焊接过程中极易蒸发，然后在空气中氧化成白色烟雾状氧化锌（ZnO）。锌的蒸发烧损不但会降低接头的力学性能，而且其形成的氧化锌烟雾还会引起焊工严重的慢性中毒。(www.xing528.com)

由于在焊接过程中，合金元素容易氧化和蒸发，故铜合金焊接接头的耐蚀性及其他性能就会降低。

从以上分析可知，焊接铜及铜合金时出现问题的原因是多方面的，因此解决这些问题也应从多方面来采取措施。例如，要保证焊接铜及铜合金的质量，针对铜及铜合金的导热性强，采用较强的焊接规范；针对铜易热胀冷缩、高温时强度及塑性低等特性，采用焊前预热，合理安排焊接次序等工艺措施，以减小应力，防止变形。除此之外，还应着重解决两个问题：一个是氧化问题（主要是焊接时纯铜的氧化问题及铜合金中合金元素的氧化和蒸发问题），另一个是氢的溶解问题。因为这两个问题是焊接铜及铜合金时，产生裂纹、气孔和降低接头性能的主要根源。