气体对焊缝金属的影响分析与优化

焊接过程中，熔池周围有大量的气体，这些气体主要来自电弧周围的气体介质，焊条药皮中造气剂产生的气体，药皮或焊剂受潮后蒸发出来的水蒸气、焊条药皮或焊剂中残留的结晶水在高温下分解放出的气体，被焊金属（母材）表面上的铁锈、水分、油漆等杂质在焊接电弧作用下分解出来的气体，母材、焊芯及焊丝在制造过程中或冶炼时残留在其内部的气体等。焊接区内的气体不断与熔池金属发生作用，有些还要进入到焊缝金属中，影响焊缝金属的质量。

（1）氮对焊缝金属的影响 焊接区的氮主要来自空气。它在高温时溶入熔池，并能溶解在凝固的焊缝金属中。随着温度下降，氮的溶解度降低，析出的氮与铁形成化合物，以针状夹杂物形式存在于焊缝金属中。

氮的含量较高，将对焊缝金属力学性能有较大的影响，如硬度和强度提高，塑性降低。此外，氮也是形成气孔的原因之一。由于氮主要来源于空气，故电弧越长，氮侵入熔池也越多。熔池保护差，氮侵入也多。

（2）氢对焊缝金属的影响 焊接区中的氢主要来自受潮的药皮或焊剂中的水分、焊条药皮中的有机物以及工件表面的铁锈、油脂、油漆等物质。

通常情况下，氢不和金属化合，但它能够溶解于Fe、Ni、Cu、Cr、Mo等金属。温度越高，氢溶解的数量越多。焊接时冷却速度很快，由于相变时气体的溶解度发生突变，容易造成过饱和的氢残留在焊缝金属中形成气孔，而且还会产生许多有害作用，引起氢脆性、白点、硬度升高，使钢的塑性下降，严重时会引起裂纹。(https://www.xing528.com)

（3）氧对焊缝金属的影响 焊接区的氧主要来自周围的空气，其次是药皮中的氧化物和工件表面的铁锈、水分等分解产物。

氧在电弧高温作用下分解为原子，原子氧对金属的作用比分子氧更大。焊接时，金属的氧化发生在熔滴和熔池金属的表面。由于氧化的结果，使焊缝中的有益元素大量烧损，氧化的产物一般漂浮到熔渣中去，有时也会以夹杂物的形式存在于焊缝中。

焊缝中的含氧量增加，就会使它的抗拉强度、屈服强度、塑性和冲击韧度下降，尤其是冲击韧度的下降更为明显。此外，还会使焊缝金属的耐蚀性降低，加热时有晶粒长大的趋势，且冷脆的倾向增加。氧与碳、氢反应，生成不溶于金属的气体CO和H₂O，若这种反应是在结晶温度时进行，由于熔池已经开始凝固，CO和H₂O就不能顺利逸出，便会形成气孔。

要防止熔池金属氧化，首先必须要采取有效的措施减少氧的来源，特别是防止空气中氧的侵入。进入熔池中的氧通常以FeO形式溶解，而设法排除熔池金属中FeO的过程就叫做金属的脱氧。