熔合比

化学工程术语

熔合比是指熔焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的体积百分比。焊缝金属是由熔化的母材金属和填充金属所组成的。也就是熔化的母材金属占据整个焊缝金属的百分比。

1.熔合比及计算

熔合比可以以焊道金属中母材金属熔化的横截面积Am与整个焊道横截面积Ah+Am之比值来计算，即：

熔合比θ=Am/（Ah+Am）。

式中 θ——熔合比；

Am——焊缝截面中母材金属所占的面积；

Ah——焊缝截面中填充金属所占的面积。

坡口和熔池形状改变时，熔合比都将发生变化，如焊件开坡口后与Ⅰ形坡口相比，会显著降低熔合比。电弧焊接中碳钢、合金钢和有色金属时，常通过改变熔合比的大小来调整焊缝的化学成分，降低对焊接裂纹的敏感性和提高焊缝金属的力学性能。

2.影响熔合比的因素

影响熔合比的因素很多，主要有焊接方法、焊接参数、接头形式、坡口形式、焊道数目以及母材热物理性质等。此外，在对接焊缝中，随着坡口角度的增大，熔合比则减小。

母材的热物理性质对熔合比影响也很大。热导率小的材料，在同样的焊接条件下比热导率大的材料的熔合比要大一些。例如，奥氏体钢的熔合比比铁素体-珠光体钢大20%～30%。

熔合比的大小也与焊接参数有关。一般来说，熔合比随焊接电流的增加而增加，随电弧电压、焊接速度的增加而减小。

当焊缝金属中的合金元素主要来自于焊芯或焊丝(如合金堆焊)时，局部熔化的母材将对焊缝成分起到稀释作用，因此熔合比又称为稀释率。

3.熔合比对焊缝金属成分的影响

一般情况下，焊缝金属是由填充金属与局部熔化的母材组成的。当焊缝金属的熔合比变化时，其焊缝金属的成分必然随之改变。假设焊接时合金元素没有任何损失，则这时焊缝金属中的合金元素B的含量与熔合比的关系为:

ωB=θω’B+(1-θ)ω’’B

式中 ωB——元素B在焊缝中的质量分数；

ω’B——元素B在母材中的质量分数；

ω’’B——元素B在填充材料中的质量分数；

θ——熔合比。

由此可见，通过改变熔合比可以改变焊缝金属的化学成分。这个结论在焊接生产中具有重要的实用价值。

当焊接材料与母材的化学成分基本相同时，熔合比对焊缝金属的性能无明显影响；当母材中合金元素较少，焊接材料中合金元素较多时，在这些合金元素对改善焊缝性能起关键作用的情况下，应控制熔合比小一些；当母材中含合金元素较多，而焊接材料合金元素较少时，如果这些合金元素对改善焊缝性能有利，则增加熔合比可提高焊缝的性能；在堆焊时，总是调整焊接参数使熔合比尽可能小，以减少母材成分对堆焊层性能的影响。

当母材中碳、硫、磷的含量较多时，,应减少熔合比，以减少碳、硫、磷进入焊缝，提高焊缝的塑性和韧性，防止产生裂纹。

在焊接生产中，常通过调节焊接坡口的大小来控制熔合比。不开坡口，熔合比最大。坡口越大，,熔合比越小。

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