焊缝中的氢氧氮是什么元素

Ⅰ MIG / MAG 焊接时,使用气体的目的是什么

MIG为半自动熔化极惰性气体保护焊的英文简称；
MAG为半自动熔化极活性气体保护焊的英文简称；
一般来说，焊接时有三种气体或元素对焊缝质量影响较大：氮、氢、氧，如果这三种气体混入焊接熔池与高温金属接触后，容易形成如氮气孔、氢气孔及氧气孔，另外氧还存在烧损金属元素产生氧化物质的问题，而氢渗入金属后，会造成焊缝含氢量增加导致的韧性下降，焊缝变的脆而易断裂，所以在正常焊接时是应该防止这些杂质气体进入焊接区域与熔化了的金属中的，所以如果需要焊接出高质量的焊缝时，首先要利用保护气体隔离空气，保护熔池；
另外，在使用纯氩进行焊接时，由于电弧容易旋转同时金属浸润性不好，所以在焊接一些对氧元素不敏感的黑色金属时，往往采用含有氧气或二氧化碳的混合气体来作为保护气，改善电弧特性，增加液体金属的浸润性，同时为了减少含氧气体对焊缝金属的影响，MAG焊材中常常增加硅、锰等元素的含量，使这些亲氧的元素与氧元素进行化合，基本可以消除氧元素的影响；
所以为了达到以上的两个大的目的，保护熔池不被有害气体侵入，同时改善焊接电弧的性能，常常采取的保护气体有：氩气、二氧化碳气、氦气、氧气，或者以上几种气体的混合气体；当然，由于较强的氧化性，所以氧气一般不单独作为保护气体。

Ⅱ 熔焊的气体

1、焊接过程中，焊接区内充满大量气体。
用酸性焊条焊接时，主要气体成分是CO、H2、H2O；用碱性焊条焊接时，主要气体成分是CO、CO2；埋弧焊时，主要气体成分是CO、H2。
焊接区内的气体主要来源于以下几方面：一是为了保护焊接区域不受空气的侵入，人为地在焊接区域添加一层保护气体，如药皮中的造气剂（淀粉、木粉、大理石等）受热分解产生的气体、气体保护焊所采用的保护气体（CO2气体、Ar气）等；其次是用潮湿的焊条或焊剂焊接时，析出的气体、保护不严而侵入的空气、焊丝和母材表面上的杂质（油污、铁锈、油漆等）受热产生的气体，以及金属和熔渣高温蒸发所产生的气体等。
2、氮、氢、氧对焊缝金属的作用和影响
⑴氮 氮主要来自焊接区域周围的空气。手弧焊时，堆焊金属中约含有0.025%的氮。氮是提高焊缝金属强度、降低塑性和韧性的元素，也是在焊缝中产生气孔的主要原因之一。
⑵氢 氢主要来源于焊条药皮、焊剂中的水分、药皮中的有机物，焊件和焊丝表面上的污物（铁锈、油污）和空气中的水分等。各种焊接方法均使焊缝增氢，只是增氢的程度不同：手弧焊时用纤维素药皮焊条焊得的焊缝含氢量比母材高出70倍；只有采用低氢型焊条施焊时，焊缝的含氢量才比较低；而用CO2气体保护焊时，含氢量最低。
氢使焊缝金属的塑性性严重下降，促使在焊接接头中产生气孔和延时裂纹，并且还会在拉伸试样的断面上形成白点。
⑶氧 氧主要来源于空气、药皮和焊剂中的氧化物、水分及焊接材料表面的氧化物。随着焊缝中含氧量的增加，其强度、硬度和塑性会明显下降，还能引起金属的热脆、冷脆和时效硬化，并且也是焊缝中形成气孔（CO气孔）的主要原因之一。
总之，进入焊缝金属中的氮、氢、氧都是属于有害的元素。
3、对焊接区域要进行保护方法对焊接区域进行保护的目的是防止空气侵入熔滴和熔池，减少焊缝金属中的氮、氧含量。保护的方式有下列三种：
⑴气体保护 例如，气体保护焊时采用保护气体（CO2、H2、Ar）将焊接区域与空气隔离起来。
⑵渣保护 在熔池金属表面覆盖一层熔渣使其与空气分开隔离，如电渣焊、埋弧焊。
⑶气—渣联合保护 利用保护气体和熔渣同时对熔化金属进行保护，如手弧焊。
4、 减少焊缝金属中的含氧量
对焊接区域进行保护、防止空气与熔化金属进行接触是控制焊缝金属中含氧量的重要措施，但是不能根本解决问题，因为氧还可以通过许多其它渠道进入焊缝中，要彻底堵塞这些渠道事实上是不可能的，因此只能采取措施，对已进入熔化金属中的氧进行脱氧处理。
5、焊缝金属常用的脱氧方法
利用熔渣或焊芯（丝）金属与熔化金属相互作用进行脱氧，是焊缝金属常用的脱氧办法。
⑴扩散脱氧 当温度下降时，原先熔解于熔池中的FeO会不断地向熔渣进行扩散，从而使焊缝中的含氧量下降，这种脱氧方法称为扩散脱氧。
如果熔渣中有强酸性氧化物SiO2、TiO2等，它们会与FeO生成复合物，其反应式为
（SiO2+FeO）= FeO·SiO2
（TiO2+FeO）= FeO·TiO2
反应的结果使熔渣中的自由FeO减少，这就使熔池金属中的[FeO]不断地向渣中扩散，焊缝金属中的含量因此得以减少。
酸性熔渣（如焊条J422、焊剂HJK431熔化所成的熔渣）中含有较多量的SiO2、TiO，所以其脱氧方法主要是扩散脱氧。但是在焊接条件下，由于熔池冷却速度快，熔渣和液体金属相互作用的时间短，扩散脱氧进行得很不充分，因此用酸性焊条（剂）焊成的焊缝，其含氧量还比较高，焊缝金属的塑性和韧性也比较低。
6、用脱氧剂脱氧 在焊芯、药皮或焊丝中加入某种元素，使它本身在焊接过程中被氧化，从而保证被焊金属及其合金元素不被氧化或已被氧化的金属还原出来，这种用来脱氧的元素称为脱氧剂。常用的脱氧剂有碳、锰、硅、钛和铝。
碱性焊条的脱氧剂以铁合金的形式加入到药皮中去，如锰铁、硅铁等。埋弧焊常采用合金焊丝，如H08MnA、H10MnSi等。
用脱氧剂脱氧的效果比扩散脱氧好得多，所以用碱性焊条施焊的焊缝，其含氧量比用酸性焊条施焊时要低，塑性、韧性相应得到提高，因此碱性焊条常用来焊合金钢及重要的焊接结构。
7、 减少焊缝金属中的含氢量方法
减少焊缝金属中含氢量的常用措施有：
1） 烘干焊条的焊剂；
2） 清除焊件和焊丝表面上的杂质并尽量使焊丝及焊件表面保持干燥；
3） 在药皮和焊剂中加入适量的氟石（CaF2）、硅砂（SiO2），两者都具有较好的去氢效果；
4） 焊后立即对焊件加热，进行后热处理；
5） 采用低氢型焊条、超低氢型焊条和碱性焊剂。
熔焊
8、焊缝金属中硫的危害性
硫是焊缝中常存的有害元素之一。硫能促使焊缝金属产生热裂纹、降低冲击韧度和需腐蚀性，并能促使产生偏析。厚板焊接时，硫还会引起层状撕裂。
硫在液态金属中以FeS的形式存在，熔渣中的Mn、MnO、CaO具有一定的脱硫作用；其反应式如下
[Mn]+[FeS] =[MnS]+[Fe]
[MnO]+[FeS]=[MnS]+[FeO]
[CaO]+[FeS] =[CaS]+[FeO]
生成的MnS、CaS都进入熔渣中，由于MnO、CaO均属碱性氧化物，在碱性熔渣中含量较多，所以碱性熔渣的脱硫能力比酸性熔渣强。
9 、焊缝金属中磷的危害性。
磷也是焊缝中常存的有害元素之一。磷会增加钢的冷脆性，大幅度地降低焊缝金属的冲击韧度，并使脆性转变温度升高。焊接奥氏体类钢或焊缝中含碳量较高时，磷也会促使焊缝金属产生热裂纹。
磷在液态金属中以Fe2P、P2O5形式存在。脱磷反应可分为两步进行：第一步是将磷氧化成P2O5；第二步使之与渣中的碱性氧化物CaO生成稳定的复合物进入熔渣。其反应式为
2[Fe2P]+5（FeO=P2O5+11[Fe]
P2O5+3（CaO）=（CaO）3·P2O5
P2O5+4（CaO）=（CaO）4·P2O5
由于碱性熔渣中含有较多的CaO，所以脱磷效果比酸性熔渣要好。
但是实际上，不论是碱性熔渣还是酸性熔渣，其最终的脱硫、脱磷效果仍不理想。所以控制焊缝中的硫、磷含量，只能采取限制原材料（母材、焊条、焊丝）中硫、磷含量的方法。
10 、焊缝金属的合金化
合金化就是把所需要的合金元素，通过焊接材料过渡到焊缝金属（或堆焊金属）中去。
合金化的目的：1）补偿焊接过程中由于氧化、蒸发等原因造成的合金元素的损失；2）改善焊缝金属的组织和性能；3）获得具有特殊性能的堆焊金属。
常用的合金化方式有：应用合金焊丝；应用药芯焊丝或药芯焊条；应用合金药皮或粘结焊剂；应用合金粉末；应用熔渣与金属之间的置换反应。
11 、合金元素的过渡系数
合金元素在焊接过程中总有一部分因氧化、蒸发等原因损耗掉，不可能全部过渡到焊缝中去。合金元素的过渡系数是指焊接材料中的合金元素过渡到堆焊金属中的数量与其原始含量的百分比，即
式中η——某合金元素的过渡系数（%）；
CF——堆焊金属中某合金元素的含量；
CT——焊条（焊丝、焊剂）中某合金元素的原始总含量。

Ⅲ 氢气为什么会在焊缝里聚集

氢气 (H₂) 最早与16世纪初被人工合成，当时使用的方法是将金属置于强酸中。1766–81年，亨利·卡文迪许发现氢气是一种与以往所发现气体不同的另一种气体[2] ，在燃烧时产生水，这一性质也决定了拉丁语 “hydrogenium” 这个名字（“生成水的物质”之意）。常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味的气体。

1766年由卡文迪许（H.Cavendish）在英国发现。
在化学史上，人们把氢元素的发现与“发现和证明了水是氢和氧的化合物而非元素”这两项重大成就，主要归功于英国化学家和物理学家卡文迪许（Cavendish，H.1731-1810）。
在化学史上，有一个与这些论文稿有关的有趣的故事。卡文迪许1785年做过一个实验，他将电火花通过寻常空气和氧气的混合体，想把其中的氮全部氧化掉，产生的二氧化氮用苛性钾吸收。实验做了三个星期，最后残留下一小气泡不能被氧化。他的实验记录保存在留下的文稿中，后面写道：“空气中的浊气不是单一的物质（氮气），还有一种不与脱燃素空气（氧）化合的浊气，总量不超过全部空气的1/12.一百多年后，1892年，英国剑桥大学的物理学家瑞利（Ragleigh，L.1842-1919）测定氮的密度时，发现从空气得来的氮比从氨氧化分解产生的氮每升重0.0064克，百思不得其解。化学家莱姆塞（Ramsay，W.1852-1916）认为来自空气的氮气里面能含有一种较重的未知气体。这时，化学教授杜瓦（Duvel，J.1842-1923）向他们提到剑桥大学的老前辈卡文迪许的上述实验和小气泡之谜。他们立即把卡文迪许的科学资料借来阅读，瑞利重复了卡文迪许当年的实验，很快得到了小气泡。莱姆塞设计了一个新的实验，除去空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后，也得到了这种气体，密度比氮气大，用分光镜检查后，肯定这是一种新的元素，取名氩。这样，卡文迪许当年的工作在1894年元素氩的发现中起了重要作用。从这个故事可看出卡文迪许严谨的科研作风和他对化学的重大贡献。1871年，剑桥大学建立了一座物理实验室，以卡文迪许的名字命名，这就是著名的卡文迪许实验室，它在几十年内，一直是世界现代物理学的一个重要研究中心。
在18世纪末以前，曾经有不少人做过制取氢气的实验，所以实际上很难说是谁发现了氢，即使公认对氢的发现和研究有过很大贡献的卡文迪许本人也认为氢的发现不只是他的功劳。早在16世纪，瑞士著名医生帕拉塞斯就描述过铁屑与酸接触时有一种气体产生；17世纪时，比利时著名的医疗化学派学者海尔蒙特（van Helmont，J.B.1579-1644）曾偶然接触过这种气体，但没有把它离析、收集起来；波义耳虽偶然收集过这种气体，但并未进行研究。他们只知道它可燃，此外就很少了解；1700年，法国药剂师勒梅里（Lemery，N.1645-1715）在巴黎科学院的《报告》上也提到过它。
但是，最早把氢气收集起来，并对它的性质仔细加以研究的是卡文迪许。
1766年卡文迪许向英国皇家学会提交了一篇研究报告《人造空气实验》，讲了他用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸作用制得“易燃空气”（即氢气），并用普利斯特里发明的排水集气法把它收集起来，进行研究。他发现一定量的某种金属分别与足量的各种酸作用，所产生的这种气体的量是固定的，与酸的种类、浓度都无关。他还发现氢气与空气混合后点燃会发生爆炸；又发现氢气与氧气化合生成水，从而认识到这种气体和其它已知的各种气体都不同。但是，由于他是燃素说的虔诚信徒，按照他的理解：这种气体燃烧起来这么猛烈，一定富含燃素；硫磺燃烧后成为硫酸，那么硫酸中是没有燃素的；而按照燃素说金属也是含燃素的。所以他认为这种气体是从金属中分解出来的，而不是来自酸中。他设想金属在酸中溶解时，“它们所含的燃素便释放出来，形成了这种可燃空气”。他甚至曾一度设想氢气就是燃素，这种推测很快就得以当时的一些杰出化学家舍勒、基尔万（Kirwan，R.1735-1812）等的赞同。由于把氢气充到气球中，气球便会徐徐上升，这种现象当时曾被一些燃素学说的信奉者们用来作为他们“论证”燃素具有负重量的根据。但卡文迪许究竟是一位非凡的科学家，后来他弄清楚了气球在空气中所受浮力问题，通过精确研究，证明氢气是有重量的，只是比空气轻很多。他是这样做实验的：先把金属和装有酸的烧瓶称重，然后将金属投入酸中，用排水集气法收集氢气并测体积，再称量反应后烧瓶及内装物的总量。这样他确定了氢气的比重只是空气的9%.但这些化学家仍不肯轻易放弃旧说，鉴于氢气燃烧后会产生水，于是他们改说氢气是燃素和水的化合物。
水的合成否定了水是元素的错误观念，在古希腊：恩培多克勒提出，宇宙间只存在火、气、水、土四种元素，它们组成万物。从那时起直到18世纪70年代，人们一直认为水是一种元素。1781年，普利斯特里将氢气和空气放在闭口玻璃瓶中，用电火花引爆，发现瓶的内壁有露珠出现。同年卡文迪许也用不同比例的氢气与空气的混合物反复进行这项实验，确认这种露滴是纯净的水，表明氢是水的一种成分。这时氧气也已发现，卡文迪许又用纯氧代替空气进行试验，不仅证明氢和氧化合成水，而且确认大约2份体积的氢与1份体积的氧恰好化合成水（发表于1784年）。这些实验结果本已毫无异议地证明了水是氢和氧的化合物，而不是一种元素，但卡文迪许却和普利斯特里一样，仍坚持认为水是一种元素，氧是失去燃素的水，氢则是含有过多燃素的水。他用下式表示“易燃空气”（氢）的燃烧：
（水+燃素）+ （水－燃素）→水
易燃空气（氢） 失燃素空气（氧）
1782年，拉瓦锡重复了他们的实验，并用红热的枪筒分解了水蒸气，明确提出正确的结论：水不是元素而是氢和氧的化合物，纠正了两千多年来把水当做元素的错误概念。1787年，他把过去称作“易燃空气”的这种气体命名为“Hydrogen”（氢），意思是“产生水的”，并确认它是一种元素。
物理性质折叠
M51内的氢气
氢气是无色并且密度比空气小的气体（在各种气体中，氢气的密度最小。标准状况下，1升氢气的质量是0.0899克，相同体积比空气轻得多）。因为氢气难溶于水，所以可以用排水集气法收集氢气。另外，在101千帕压强下，温度-252.87 ℃时，氢气可转变成无色的液体；-259.1 ℃时，变成雪状固体。常温下，氢气的性质很稳定，不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性（特别是被钯吸附）。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时，遇到火源，可引起爆炸。
氢气是无色无味的气体，标准状况下密度是0.09克/升(最轻的气体)，难溶于水。在-252 ℃,变成无色液体,-259 ℃时变为雪花状固体。

Ⅳ 氢，氧，氮在焊接冶金反应过程中有哪些危害

氢，氧复，氮在焊接冶制金反应过程中有哪些危害
焊接冶金过程与金属冶金过程一样，通过加热使金属溶化，在金属熔化过程中，金属-熔渣-气体之间发生复杂的化学反应和物理变化。与金属冶炼不同的是，金属冶炼时，炉料几乎同时熔炼，升温速度慢，冶炼时间长，冷凝时也是整体冷却并结晶；而焊接却是在焊件上局部加热，而且不断移动热源，热源中心与周围冷金属之间温差很大，冷却速度很快。因此焊接冶金是一个不平衡的过程，它对焊缝的组织和性能都有很大的影响。 氢的来源：主要来源于焊条药皮，焊剂中水分，药皮中的有机物，焊件和焊丝表面上的污物（铁锈，油污）空气中的水分。 氧的来源：主要来源于电弧中的氧化性气体，药皮中的氧化物以及焊接材料表面的氧化物。 氮的来源：焊接区域周围的空气是氮的主要来源。 控制方法：1·采用碱性焊条，碱性焊条具有较强的脱硫，脱磷能力。2·严格按要求烘干焊条，焊剂，清除焊缝两侧各20mm的铁锈的污物，减少氧和氢的产生。 对焊缝的危害主要会产生气孔，裂纹等危害

Ⅳ 氢气 氧气和氮气.在回流焊中的用途

各种气体在回流焊中的主要作用，是形成防氧化的保护气氛，不使工件氧化、改善焊接品质。
氮气是惰性气体，保护性能好，最高可使氧气含量低于200PPM，但费气（流量大）。
氢气或甲酸气自身在高温下不仅能通过化学反应消耗氧气形成无氧焊接气氛，且能通过还原反应使被氧化的金属表面恢复，兼有清洁作用。可使氧气含量低于50PPM。
通常空气和氮气环境的回流焊，焊接后工件需要清洗以去除助焊剂、残渣和氧化物，而氢气回流焊则不必；
焊接面气泡/空洞率，空气回流焊达到15%~25%，氮气回流焊为5%~15%，氢气可以到5%以下。可见氢气回流焊最好。
但使用氢气，设备和操作的安全性必须做好！且技术成熟。
所以，空气炉价格最便宜最普及，氮气炉贵些。而氢气炉很贵，做的厂家极少。