氧在我们生活环境中无处不在,对于人类的生存是必须的物质,对焊接是有害物质,要尽量避免氧及在焊接过程中能产生氧的物质参与,以防止焊缝质量下降,甚至失效。焊接金属中的氧会使焊缝中有益元素大量烧损,还会使焊缝的强度、塑性、硬度、冲击韧度降低,其中冲击韧度降低尤为明显;降低焊缝金属的物理性能和化学性能;氧与碳、氢反应生成不溶于金属的气体CO和H2O,若结晶时没有及时逸出,就会在焊缝内形成气孔;常发生在碳钢中,一般在焊缝内部气孔沿结晶方向分布,线条状或不规则形状。氧会增加飞溅的产生,影响焊接过程的稳定。

氧的来源主要有:空气中氧的侵入;电弧中存在的氧化性气体(CO2、O2、H2O等);焊材中焊剂和药皮中的高价氧化物;焊件表面的铁锈、水分等分解物。氧在高温下分解为原子,能使铁和其他元素氧化,其中FeO能溶解于液态金属,焊缝中的FeO还会使其他元素进一步氧化。

预防氧的措施有:采用短弧焊接;选规则合适的保护气流量;采用惰性气体或真空保护下焊接;清理焊件表面的水分、油污、锈迹等;按规定温度烘干焊剂、焊条、焊丝等。想方设法对焊缝进行恰当的脱氧。

焊缝金属的脱氧的目的是尽量减少熔池金属的含氧量,使焊缝金属中氧化物杂质减少到最低程度,其脱氧的途径主要有两个:脱氧剂脱氧和扩散脱氧。脱氧剂脱氧按脱氧时间可分为先期脱氧和沉淀脱氧。

先期脱氧就是尽可能早期把氧去除掉,以免氧与溶化金属发生作用后使金属氧化的脱氧方式,主要发生在焊条端部反应区。沉淀脱氧也叫熔池脱氧,利用熔池中的合金元素进行脱氧,并使脱氧后的产物不溶于熔池而排入熔渣,脱氧的对象主要是溶解于熔池的FeO。使用脱氧剂脱氧要求脱氧剂杂焊接温度下对氧的亲和力比被焊金属的亲和力大,常用元素亲和力由大到小为:Al、Ti、C、Si、Mn、Fe,在实际生产中,常用它们的铁合金或金属粉,如锰铁、硅铁、钛铁、铝粉等作为脱氧剂。元素对氧的亲和力越大脱氧能力越强。扩散脱氧是指熔池中的FeO不断扩散到熔渣,使熔池的含氧量降低的脱氧方式。但扩散脱氧在碱性焊条中基本不存在,因为在碱性焊渣中存在大量的强碱性氧化物,而熔池中的FeO也是碱性,因此扩散脱氧难以进行。

酸性焊条与碱性焊条的药皮不同,因而脱氧的途径和所选的元素也不同:

先期脱氧,酸性焊条药皮加热过程中,药皮中的碳酸盐(CaCO3、MgCO3)受热分解放出CO2,这时药皮中的锰铁(Mn-Fe)和CO2反应,氧化物转入渣中固定。碱性焊条要批加热过程中,药皮中的大理石原料(CaCO3)受热分解放出CO2,这时药皮中的硅铁(Si-Fe)、钛铁(Ti-Fe)和CO2反应,氧化物转入渣中固定。

沉淀脱氧,酸性焊条利用锰铁进行脱氧(FeO+Mn=MnO+Fe),MnO与酸性氧化物结合进入熔池。碱性焊条利用硅铁(Si-Fe)、钛铁(Ti-Fe)和CO2反应,氧化物转入渣中固定。

扩散脱氧,酸性焊条的熔渣中大量的SiO2、TiO2等酸习惯氧化物和作为碱性氧化物的FeO很容易结合成稳定的熔渣,降低熔池中FeO的含量,从而达到脱氧的目的。而碱性焊条基本不存在扩散脱氧。