1.熔焊时焊接区的气体及其来源
焊接区内的气体主要来源于焊接材料，如焊条药皮、焊剂及药芯焊丝中的造气剂、高价氧化物和水分等都是气体的重要来源；气体保护焊时焊接区内的气体主要来自所采用的保护气体及其中的杂质（如氧、氮、水气等）；热源周围的空气也是一种难以避免的气体源；被加工金属表面与加工工具表面的氧化膜、吸附水、油污及一些有机物等，在焊接加热时也会释放出气体。值得注意的是，一般情况下，焊丝和母材中因冶炼而残留的气体是很少的，对气相的成分影响不大。
除了直接进入焊接区内的气体（如空气、保护气体等）外，焊接区内的气体主要是通过以下物理化学反应而产生的。
（1）有机物的分解和燃烧。制造焊条时常用的淀粉、纤维素等（它主要是作为造气剂和涂料的增塑剂），焊丝和母材表面的油污、油漆等，这些物质被加热到200～250℃后，将发生复杂的分解和燃烧，生成的气态产物主要是CO2，还有少量的CO、H2、烃和水汽。
（2）碳酸盐和高价氧化物的分解。焊接材料中常用的碳酸盐有CaCO3、MgCO3、白云石〔Ca Mg（CO3）2〕及BaCO3，当这些物质加热到一定温度后，开始发生分解并放出CO2气体（分解反应式如式（6-1）和式（6-2）所示）：
在空气中，CaCO3开始分解的温度为545℃，MgCO3为325℃，而CaCO3激烈分解的温度为910℃，MgCO3为650℃。可见，在焊接条件下，它们能完全分解。
焊接材料中常用的高价氧化物主要有Fe2O3和MnO2，它们在焊接过程中将发生逐级分解（见反应式（6-3）～式（6-7）），反应结果生成大量的氧气和低价氧化物，如FeO和MnO。
（3）材料的蒸发。焊接过程中，除了焊接材料中的母材表面的水分发生蒸发外，金属及其合金元素和熔渣中的各种成分也在电弧的高温作用下发生蒸发，并形成相当多的蒸汽。进入焊接区内的气体，如N2，H2，O2，CO2和H2O等，在电弧的高温（一般在6 000℃左右）作用下还将发生分解（见图6-1），如：
图6-1 气体的分解
（a）气体的分解度；（b）水蒸气的分解（pH2O=100kPa）(www.xing528.com)
某些气体还能发生电离，由分子或原子变为离子，如H→H+、N→N+，NO→NO-。
综上，焊接区内的气体是由CO，CO2，H2O，O2，H2，N2和金属蒸汽，以及它们分解或电离的产物所组成的混合物。几种焊条焊接区气氛的组成如表6-2所示。可见，低氢型焊条气相中含H2最低，即pH最小；所有酸性焊条的pH均较高，其中纤维素型焊条的pH最大。
表6-2 各类钢焊条的焊接气氛组成（烘干条件为120℃，2h）
2.铸造过程中的气体及其来源
铸造过程中的气体来源主要有如下三个方面：
（1）熔炼过程：主要来自各种炉料的铁锈和水分，以及周围环境气氛中的水分、空气、CO2、CO、SO2、H2及有机物燃烧产生的碳氢化合物，如表6-3所示。
表6-3 铸造合金熔炼过程中气体的来源
（2）铸型。来自铸型中的气体如表6-4所示。烘干的铸型在浇注前的吸水，粘土在液态金属的热作用下其结晶水的分解。此外，有机物的燃烧分解也能放出大量气体。
表6-4 铸型中气体的来源
（3）浇注过程。浇包未烘干，当铸型的浇注系统设计不当时，型腔内的气体不能及时排出，也会进入液态金属。
由上述分析可知，金属在高温加工过程中，即使采取了一定的保护措施，但总是难免要和一些气体相接触。其中能引起金属中气体杂质（N，H，O）含量增加的气体有N2，H2，O2和水蒸气（H2O），有时还有CO2等。但这些分子状态的气体都不能直接溶入金属，只有分解成氮、氢、氧的原子或离子后才能溶入金属，而金属在高温加工时（如熔炼、浇注、焊接以及激光表面重熔和表面合金化等）刚好为它们的分解和溶入创造了有利的温度条件。一般情况下，温度越高则溶入金属的气体杂质也越多。因此，当加工过程中采用的工艺不恰当时就可能有大量的气体溶入液态金属，使金属的性能变坏或形成气孔、裂纹等缺陷。
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