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作者：洛阳吉力电焊学校  来源：洛阳吉力电焊学校  发布时间：2022-04-28 08:44

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焊缝金属中硫、磷的控制

(1)硫、磷的来源 焊缝中的硫、磷主要来自母材、焊丝、药皮、焊剂等材料。硫在焊缝中主要以FeS和MnS形式存在，由于MnS在液态铁中溶解度极小，且易排除入渣，即使不能排走而留在焊缝中，也呈球状分布于焊缝中，因而对焊缝质量影响不大。所以焊缝中以FeS形式最为有害。磷在焊缝中主要以铁的磷化物Fe2P、Fe3P的形式存在。

(2)硫、磷的危害硫、磷是焊缝中的有害杂质。FeS可无限地溶解于液态铁中，而在固态铁中的溶解度只有0.015%~0.020%,因此熔池凝固时FeS析出，并与a-Fe、FeO等形成低熔点共晶，尤其焊接高Ni合金钢时，硫与Ni形成的NiS与Ni共晶的熔点更低。这些低熔点共晶呈液态薄膜聚集于晶界，导致晶界处开裂，产生热裂纹。此外，硫还能引起偏析，降低焊缝金属的冲击韧性和耐腐蚀性能。

磷与硫一样可与铁形成低熔点共晶Fe3P+P,聚集于晶界，易产生热裂纹。此外，这些磷化物还削弱了晶粒间的结合力，且它本身既硬又脆，因而增加了焊缝金属的冷脆性，使冲击韧性降低，造成冷裂。

(3)脱硫和脱磷的措施

1)脱硫的措施 焊接过程中脱硫的主要措施有元素脱硫和熔渣脱硫两种。

①元素脱硫 元素脱硫就是在液态金属中加入一些对硫的亲和力比对铁大的元素，把铁从FeS中还原出来，形成的硫化物不溶于金属而进入熔渣，从而达到脱硫的目的。在焊接中最常用的是Mn元素脱硫，因为Mn的脱硫产物MnS几乎不溶于金属而进入熔渣，其反应式为：

FeS+Mn=Fe+MnS

②熔渣脱硫 熔渣脱硫是利用熔渣中的碱性氧化物如CaO、MnO及CaF2等进行脱硫。脱硫产物CaS、MnS进入熔渣被排除，从而达到脱硫目的。其反应式如下：

FeS+MnO=MnS+FeO

FeS+CaO=FeO+CaS

Ca比Mn对硫的亲和力强，并且CaS完全不溶于金属，所以CaO脱硫效果较MnO好。CaF2脱硫主要是利用氟与硫化合生成挥发性氟硫化合物及CaF2与SiO2作用可产生CaO进行的。

2)脱磷的措施 焊接过程中脱磷的措施分为两步：

①将P氧化成P2O5,其反应式如下：2Fe3P+5FeO=P2O5+11Fe

2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe

②利用碱性氧化物与P2O5形成稳定的磷酸盐进入熔渣。

P2O5是酸性氧化物，易与碱性氧化物结合成稳定的磷酸盐进入熔渣，从而达到脱磷目的。碱性氧化物中CaO效果最好，因此常用Ca0脱磷，其反应式如下：

3CaO+P2O5=Ca3P2O8

4CaO+P2O5=Ca4P2O,

从上述讨论中可知，熔渣中如同时有足够的自由FeO和自由CaO(在熔渣中未形成稳定复合物的FeO或CaO),则脱磷效果好。但实际上在碱性焊条或酸性焊条中，要同时具有上述两个条件是困难的。

(4)酸性焊条和碱性焊条的脱硫和脱磷1)酸性焊条 酸性焊条熔渣中碱性氧化物CaO及MnO较少，熔渣脱硫能力弱，仅靠Mn元素脱硫。同时碱性氧化物CaO较少，脱磷能力差。所以酸性焊条脱硫、脱磷效果较差。

2)碱性焊条 碱性焊条药皮中含有大量的大理石、萤石和铁合金，熔渣中有大量的碱性氧化物CaO、MnO等，既能进行熔渣脱硫又能脱磷，同时又可元素脱硫。所以碱性焊条的脱硫、脱磷能力比酸性焊条强。这是碱性焊条的力学性能、抗裂性能比酸性焊条强的重要原因。