1、焊缝的一次结晶组织有何特征？
答：焊接熔池的结晶也遵循一般液体金属结晶的基本规律：形成晶核和晶核
长大。焊接熔池中的液体金属在凝固时，通常融合区母材上的半融化晶粒成
为晶核。
然后晶核吸附周围液体的原子进行长大，由于晶体是沿着与导热方向相反的
方向成长，同时它也向着两侧方向成长，但由于受到相邻的正在生长的晶体
所阻挡，因此晶体形成柱状形态的晶体称为柱状晶。
此外，在一定条件下，熔池中的液体金属在凝固时也会产生自发晶核，如果
散热是沿各个方向进行，则晶体就沿各个方向均匀地长成晶粒状晶体，这种
晶体称为等轴晶。焊缝中通常见到的柱状晶，在一定条件下，焊缝中心也会
出现等轴晶。
2、焊缝的二次结晶组织有何特征？
答：焊缝金属的组织，在一次结晶之后金属继续冷却到相变温度以下，又发
生金相组织的变化，如低碳钢焊接时，一次结晶的晶粒都是奥氏体晶粒，当
冷却到低于相变温度时，奥氏体分解为铁素体和珠光体，所以二次结晶后的
组织大部分是铁素体加少量珠光体。
但由于焊缝的冷却速度较快，所得珠光体含量一般比平衡组织中的含量达，
冷却速度越快，珠光体含量越高，而铁素体量越少，硬度和强度也都有所提
高，而塑性和韧性则有所降低。经二次结晶后，得到室温下的实际组织。不
同钢材在不同焊接工艺条件下所得到的焊缝组织是不同的。
3、以低碳钢为例说明焊缝金属二次结晶后得到什么组织？
答：以低塑钢为例，一次结晶的组织为奥氏体，焊缝金属固态相变过程称为
焊缝金属的二次结晶。二次结晶的显微组织为铁素体和珠光体。
在低碳钢的平衡组织中，焊缝金属含碳量很低，其组织为粗大的柱状铁素体
加少量珠光体。由于焊缝冷却速度大，铁素体不能按铁碳相图全部析出，结
果珠光体的含量一般都较平缓组织中的含量大。冷却速度大还会使晶粒细化，
金属的硬度和强度也有所提高。由于铁素体的减少和珠光体的增加也会使硬
度增加，而塑性下降。
因此，焊缝最后得到的组织是由金属的成分和冷却条件来决定的。由于焊接
过程的特点，焊缝金属组织较细，所以焊缝金属比铸造状态组织性能要好。
4、试述异种金属焊接的特点有哪些？
答：1）异种金属焊接的特点，主要在于熔敷金属和焊缝的合金成分明显的差
异，随着焊缝的形状、母材厚度、焊条药皮或焊剂，保护气体种类的不同，
焊接熔池的行为也不一致，因此，母材的融化量也也不一样，熔敷金属与母
材融化区域的化学成分的浓度相互稀释的作用也将发生变化，由此可见，异
种金属焊接接头各随区域化学成分的不均匀程度不仅取决于焊件和填充材料
各自的原始成分同时也焊接工艺不同而变化。
2）组织的不均匀性，经历了焊接热循环后，焊接接头各区域将出现不同的金
相组织，它与母材和填充材料的化学成分、焊接方法、焊接层次、焊接工艺
及热处理有关。
3）性能的不均匀性，由于接头的化学成分，金属组织的不同，造成了接头力
学性能的不同，沿接头各区域的强度、硬度、塑性、韧性等都有很大的差别，
在焊缝两侧热影响区，其 冲击值甚至 有 几倍 的差异，高温下的 蠕 变 极限 和 持
久 强度也会因成分和组织的不同而相差较大。
4 ） 应 力 场 分 布 的不均匀性，异种金属接头中的 残余应 力分 布 是不均匀的，这
主要是因为接头各区域 具 有不同的塑性而决定的。 另 外，材料热导 率 的差异，
将 引起 焊接热循环温度 场 的变化。各区域 线膨胀系数 的不同等因素都是造成
应 力 场 分 布 不匀的原因。
5、试述异种钢焊接时，焊接材料的选择原则有哪些？
答：异种钢焊接材料的 选择 原则，主要有以下 四 点：
1） 在焊接接头不产生 裂纹 等 缺陷 的 前 提下，如果不可以 兼顾 焊缝金属的强度
和塑性，则 应选 用塑性较好的焊接材料。
2） 异种钢焊接材料的焊缝金属性能， 只符 合两种母材中的一种， 即认 为 满足
技术 要 求 。3） 焊接材料 应具 有 良 好的工艺性能，焊缝成 型美观 。 焊接材料
经 济易采购 。
6、试述珠光体钢与奥氏体钢的焊接性怎样？
答：珠光体钢与奥氏体钢是两种组织和成分都不同的钢种，因此，这两类钢
焊接在一 起 ，焊缝金属是两种不同类 型 的母材以及填充材料熔合而成，这就
为这两类钢的焊接性提出了如下 问题 ：
1） 焊缝的稀释。由于珠光体钢含金 元 素较低，它 对整 个焊缝金属的合金 具 有
稀释作用，由于珠光体钢的这种稀释作用，使焊缝的奥氏体形成 元 素含量减
少，结果在焊缝中，可能出现 马 氏体组织， 从 而 恶 化了焊接接头 质 量， 甚至
出现 裂纹 。
2） 形成过度层。在焊接热循环作用下，熔化的母材和填充金属相互 混 合的程
度在熔池的 边缘 是不同的，在熔池 边缘 ，液态金属温度较低， 流动 性较差，
在液态 停留 时 间 较 短 ，由于珠光体钢与奥氏体钢化学成分 悬殊 ，在珠光体侧
熔池 边缘 上，熔化的母材和填充金属不能很好的熔合，结果在珠光体钢一侧
焊缝中，珠光体母材所 占 的比例较大，而 且 越 靠近 熔合 线 ，母材所 占 比例越
大。这就形成了焊缝金属 内 部成分不同的过 渡 层。
3） 形成熔合区 扩 散层。这二类钢组成的焊缝金属中，由于珠光体钢含碳量较
高，但合金 元 素较高，但合金 元 素较少，而奥氏体钢相反，这样在熔合区珠
光体钢一侧两 边 形成了碳和碳化 物 形成 元 素的浓度差，当接头在温度高于
3 50-400 度长 期 工作时，熔合区 便 出现明显的碳的 扩 散， 即从 珠光体钢侧通
过熔合区向奥氏体焊缝 扩 散。结果在 靠近 熔合区的珠光体钢母材上形成了一
层 脱 碳 软 化层，在奥氏体焊缝一侧产生了与 脱 碳相 对应 的增碳层。
4 ） 由于珠光体钢和奥氏体钢的 物 理性能相差很大，焊缝中成分差异也很大，
因此这类接头 无 法用热处理的方法 消除 焊接 应 力， 只 能 引起应 力的 重新 分 配 ，
这一点与同种金属的焊接有很大的不同。
5 ） 延迟裂纹 。这类异种钢的焊接熔池在结晶过程中， 既 有奥氏体组织，又有
铁素体组织，两 者 相互接 近 ，气体可以进行 扩 散，是 扩 散 氢 得以 聚集 ，而产
生 延迟裂纹 。
7、铸铁补焊时防止裂纹的措施有哪些？
答： （ 1）焊 前预 热和焊后缓冷 焊 前 将焊件 整 体或 局 部 预 热和焊后缓冷不但
能减少焊缝的 白口倾 向， 并 能减 小 焊接 应 力和 防止 焊件 开裂 。
（ 2） 采 用 电弧 冷焊，减 小 焊接 应 力， 选 用塑性好的焊接材料，如用 镍 、 铜 、
镍铜 、高 钒 钢等作为填充金属，使焊缝金属可通过塑性变形 松弛应 力， 防止
裂纹 ，用细 直径 焊条， 小电流 ， 断 续焊 （间歇 焊），分散焊 （跳 焊）的方法
可减 小 焊缝处和基本金属的温度差而减 小 焊接 应 力，通过 锤击 焊缝可以 消除
应 力， 防止裂纹 。
（ 3）其 他措施 ， 调整 焊缝金属的化学成分，使其 脆 性温度区 间缩小； 加 入 稀
土元 素，增强焊缝的 脱硫 ， 脱磷冶 金反 应 ，加 入 实力 那 个的细化晶粒 元 素，
使焊缝晶粒细化。在 某些情况 下， 采 用加热 应 区法以减 弱 焊 补 处所受的 应 力，
也可较有 效 的 防止裂纹 的产生。
8、什么是应力集中？产生应力集中的因素有哪些？
答：由于焊缝形状和焊缝不 知 的特点，出现了 集 合形状的不 连 续性，当受 载
时， 引起 了焊接接头工作 应 力分 布 的不均匀现 象 ，使 局 部的 峰值应 力 σmax
比平均 应 力 σm 高的 多 ，这就是 应 力 集 中。在焊接 街 头中，产生 应 力 集 中的原
因很 多 ，其中最主要的原因是：
（ 1） 焊缝中产生的工艺 缺陷 ， 入 气 孔 ， 夹渣 、 裂纹 和 未 焊 透 等，其中以焊接
裂纹 和 未 焊 透引起 的 应 力 集 中最为 严重 。
（ 2） 不合理的焊缝外形，例如 对 接焊缝的 余 高过大， 角 焊缝的焊 趾 过高等
不合理的 街 头 设计 如 街 头 界面 有 突 变， 采 用加 盖板 的 对 接 街 头等。焊缝 布置
不合理也会产生 应 力 集 中，例如 只 有 店面 焊缝的 T 形接头。
9、什么是塑性破坏，它有什么危害？
答：塑性 破坏包括 塑性 失稳（屈服 或发生显 著 塑性变形）和塑性 断裂（刃 性
断裂 或 延 性 断裂 ），其过程是焊接结 构 在 载荷 作用下 首先 发生 弹 性变形 →屈
服→ 塑性变形 （ 塑性 失稳 ） → 产生微 裂口 或微 空隙→ 形成 宏观裂纹→ 发生 失
稳扩展→断裂 。塑性 破坏 与 脆 性 断裂 相比 畏寒 是比较 小 的， 具 体有以下 几 种：
（ 1） 屈服 后产生不可 恢复 的塑性变形，使 尺寸 要 求 高的焊接结 构报废 。
（ 2） 对 于高韧性、低强度材料 制 成的 压 力 容器失效 不是由材料的 断裂 韧性 控
制 ，而是由于强度不 足 导致塑性 失稳破坏 。
塑性 破坏 的最 终 结果是使焊接结 构 失效 或发生 灾难 性 事故 ，影响了 企业 的生
产，造成不 必 要的 人员伤亡 ， 严重 影响了 国民 经 济 的发 展 。
10、什么是脆性断裂，它有什么危害？
答：通常 脆 性 断裂系指 沿一定结晶 面 的 劈裂 的解 离断裂（包括准 解 离断裂 ）
及晶 界（ 沿晶） 断裂 。解理 断裂 是沿晶 内 一定结晶学平 面 分 离 而形成的 断裂 ，
是一种晶 内断裂 。金属材料在一定条件下，例如低温、高 应 变速及高 应 力 集
中的 情况 下，当 应 力达到一定 数值 时，就会发生解理 断裂 。
关于解理 断裂 的产生 已 经有 许多模型 ，它 们 大 多 与 位错 理 论 相 联系 。 普遍认
为，当材料的塑性变形过程 严重 受阻，材料不能以形变方 式 而是以分 离 来 顺
应 外加 应 力， 从 而发生解理 裂纹 。金属中的 夹杂物 、 脆 性析出 物 和其 他缺陷
对 解理 裂纹 的产生 亦 有 重 要影响。
脆断 一般都在 应 力不高于结 构 的 设计许 用 应 力和 没 有显 著 的塑性变形的 情况
下发生， 并瞬 时 扩展 到结 构整 体， 具 有 突 然 破坏 的性 质 ，不 易事先 发现和 预
防 ，因此 往往 造成 人身伤亡 和 财 产的 巨 大 损失 。
11、试述焊接裂纹在结构脆性断裂中起什么作用？
