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焊縫金屬中硫、磷的控制
(1)硫、磷的來源 焊縫中的硫、磷主要來自母材、焊絲、藥皮、焊劑等材料。硫在焊縫中主要以FeS和MnS形式存在，由于MnS在液態(tài)鐵中溶解度極小，且易排除入渣，即使不能排走而留在焊縫中，也呈球狀分布于焊縫中，因而對焊縫質(zhì)量影響不大。所以焊縫中以FeS形式最為有害。磷在焊縫中主要以鐵的磷化物Fe2P、Fe3P的形式存在。
(2)硫、磷的危害硫、磷是焊縫中的有害雜質(zhì)。FeS可無限地溶解于液態(tài)鐵中，而在固態(tài)鐵中的溶解度只有0.015%~0.020%,因此熔池凝固時FeS析出，并與a-Fe、FeO等形成低熔點共晶，尤其焊接高Ni合金鋼時，硫與Ni形成的NiS與Ni共晶的熔點更低。這些低熔點共晶呈液態(tài)薄膜聚集于晶界，導(dǎo)致晶界處開裂，產(chǎn)生熱裂紋。此外，硫還能引起偏析，降低焊縫金屬的沖擊韌性和耐腐蝕性能。
磷與硫一樣可與鐵形成低熔點共晶Fe3P+P,聚集于晶界，易產(chǎn)生熱裂紋。此外，這些磷化物還削弱了晶粒間的結(jié)合力，且它本身既硬又脆，因而增加了焊縫金屬的冷脆性，使沖擊韌性降低，造成冷裂。
(3)脫硫和脫磷的措施
1)脫硫的措施 焊接過程中脫硫的主要措施有元素脫硫和熔渣脫硫兩種。
①元素脫硫 元素脫硫就是在液態(tài)金屬中加入一些對硫的親和力比對鐵大的元素，把鐵從FeS中還原出來，形成的硫化物不溶于金屬而進入熔渣，從而達到脫硫的目的。在焊接中最常用的是Mn元素脫硫，因為Mn的脫硫產(chǎn)物MnS幾乎不溶于金屬而進入熔渣，其反應(yīng)式為：
FeS+Mn=Fe+MnS
②熔渣脫硫 熔渣脫硫是利用熔渣中的堿性氧化物如CaO、MnO及CaF2等進行脫硫。脫硫產(chǎn)物CaS、MnS進入熔渣被排除，從而達到脫硫目的。其反應(yīng)式如下：
FeS+MnO=MnS+FeO
FeS+CaO=FeO+CaS
Ca比Mn對硫的親和力強，并且CaS完全不溶于金屬，所以CaO脫硫效果較MnO好。CaF2脫硫主要是利用氟與硫化合生成揮發(fā)性氟硫化合物及CaF2與SiO2作用可產(chǎn)生CaO進行的。
2)脫磷的措施 焊接過程中脫磷的措施分為兩步：
①將P氧化成P2O5,其反應(yīng)式如下：2Fe3P+5FeO=P2O5+11Fe
2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe
②利用堿性氧化物與P2O5形成穩(wěn)定的磷酸鹽進入熔渣。
P2O5是酸性氧化物，易與堿性氧化物結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鹽進入熔渣，從而達到脫磷目的。堿性氧化物中CaO效果最好，因此常用Ca0脫磷，其反應(yīng)式如下：
3CaO+P2O5=Ca3P2O8
4CaO+P2O5=Ca4P2O,
從上述討論中可知，熔渣中如同時有足夠的自由FeO和自由CaO(在熔渣中未形成穩(wěn)定復(fù)合物的FeO或CaO),則脫磷效果好。但實際上在堿性焊條或酸性焊條中，要同時具有上述兩個條件是困難的。
(4)酸性焊條和堿性焊條的脫硫和脫磷1)酸性焊條 酸性焊條熔渣中堿性氧化物CaO及MnO較少，熔渣脫硫能力弱，僅靠Mn元素脫硫。同時堿性氧化物CaO較少，脫磷能力差。所以酸性焊條脫硫、脫磷效果較差。
2)堿性焊條 堿性焊條藥皮中含有大量的大理石、螢石和鐵合金，熔渣中有大量的堿性氧化物CaO、MnO等，既能進行熔渣脫硫又能脫磷，同時又可元素脫硫。所以堿性焊條的脫硫、脫磷能力比酸性焊條強。這是堿性焊條的力學(xué)性能、抗裂性能比酸性焊條強的重要原因。
