1.焊缝金属的脱氧

　　氧能以氧化铁和原子氧形式溶解在液态铁中，使焊缝金属的强度、硬度、塑性、韧性及抗蚀能力下降，而且使飞溅、气孔和冷、热脆性倾向增大。

　　(1)先期脱氧 焊条药皮在加热过程中进行的脱氧反应叫先期脱氧。其特点是脱氧过程和脱氧产物与熔滴金属不发生直接关系。并且只是脱去药皮加热阶段放出的部分氧。

　　(2)沉淀脱氧 在熔滴和熔池中，利用溶解在液态金属中的脱氧剂，直接与熔于液态金属中的FeO作用，把铁还原出来，这种脱氧方式称沉淀脱氧。常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、钛铁、铝铁等。

　　1)锰的脱氧 脱氧反应式如下：

　　Mn+FeO-Fe+MnO

　　锰脱氧反应后生成的MnO呈碱性，不熔于铁，但能与酸性氧化物形成复合物进入熔渣，所以酸性焊条多用锰脱氧。

　　2)硅的脱氧 脱氧反应式如下：

　　Si+2FeO-2Fe+SiO2

　　硅的脱氧能力比锰强，反应后生成SiO2呈酸性，熔点高，黏度大，不利于脱渣，所以常用硅、锰联合脱氧。使酸性的SiO2与碱性的氧化物结合，包括氧化亚铁在内，形成硅酸盐，进入熔渣中。

　　3)钛的脱氧 脱氧反应式如下：

　　Ti+2FeO--2Fe+TiO2

　　钛的脱氧能力极强，脱氧后生成的TiO2不熔于铁，与FeO或其他碱性氧化物生成复合物进入熔渣中。

　　钛不仅能脱氧，还能去除氮。细化晶粒，改善焊缝金属的力学性能。

　　4)铝的脱氧 脱氧的反应式如下：

　　2Al+3FeO-3Fe+Al2O3

　　铝的脱氧能力比钛还强，同时还能去除氮，细化焊缝晶粒。

　　但脱氧产物的熔点极高，达2050℃，极易形成夹渣，引起飞溅，使焊缝成形不良，所以铝脱氧时数量上应加以限制。

　　(3)扩散脱氧利用FeO既能溶解在熔池的金属中，又能溶解在熔渣中的特性，扩散FeO从熔池进入熔渣中，这种方式的脱氧称为扩散脱氧。

　　酸性熔渣中由于含有较多的酸性氧化物，所以扩散脱氧是主要脱氧方式。熔渣中加入一定量的锰，可以进一步增强脱氧效果。

　　碱性熔渣中含有较多的碱性氧化物，所以基本上不能进行扩散脱氧，而是用硅、钛等脱氧剂进行脱氧，锰只起掺合金的作用。

　　2.焊缝金属的脱硫

　　硫是焊缝金属中极有害的杂质，是焊缝产生热裂纹的主要原因，硫能引起偏析，降低焊缝金属的冲击韧性和耐腐蚀性能。硫在钢中主要以FeS和MnS两种硫化物的形态存在。

　　MnS不溶解于液态铁中，能在熔渣中排除。

　　FeS能溶解于液态铁中，冷却时，FeS从熔池中析出，并与Fe或FeO形成低熔点共晶，聚集在晶界上，破坏晶粒间的联系而引起热裂纹。

　　焊接时硫的来源主要来自母材、焊丝、药皮。脱硫方法有元素脱硫和熔渣脱硫两种。

　　元素脱硫常用的脱硫元素是锰，反应式如下：

　　FeS+Mn-MnS+Fe

　　脱硫产物MnS不溶于金属而进入熔渣中。

　　熔渣脱硫是利用熔渣中的碱性氧化物进行脱硫，其反应式如下：

　　FeS+MnO-FeO+MnS

　　FeS+CaO-FeO+CaS

　　脱氧产物CaS不溶于金属，而进入熔渣中被排除。

　　用CaF2脱硫时，氟能与硫化物生成挥发性的化合物而脱硫。同时，CaF2与SiO2作用产生CaO,CaO又能进一步脱硫。在酸性焊条药皮形成的熔渣中，有大量的酸性氧化物，能与碱性的MnO、CaO等氧化物结合成复化物，因此脱硫效果不好。碱性焊条药皮形成的熔渣中，有大量的碱性氧化物、萤石和铁合金等，因此，脱硫效果好。

　　3.焊缝金属的脱磷

　　磷在钢中主要以Fe2P和Fe3P的形式存在。Fe3P等能与铁形成低熔点共晶，聚集于晶界，易引起热裂纹。更严重的是，这些低熔点共晶削弱了晶粒间的结合力，使钢在常温或低温时变脆(即冷脆性）,造成冷裂。所以，磷在焊缝金属中是有害杂质。

　　脱磷时，要求在熔渣中，同时具有足够的游离CaO和FeO,才能有较好的脱磷效果。在碱性熔渣中，虽有较多的CaO,但FeO含量很少，所以脱磷效果较差。在酸性熔渣中，虽有较多的FeO,但含有的CaO较少，所以脱磷能力更差。因此无论是碱性熔渣或酸性熔渣，脱磷都较困难，为了减少焊缝中的含磷量，只有限制母材、焊丝、药皮和焊剂中的含磷量。

　　4.焊缝金属的合金化

　　焊缝金属的合金化就是把所需的合金元素，通过焊接材料过

　　渡到焊缝金属（堆焊金属）中去，使焊缝金属成分达到所需的焊接过程中，熔池金属中的合金元素由于氧化和蒸发而损要求。

　　失，从而降低了焊缝金属的合金成分和力学性能。因此，必须根据合金元素的损失情况，向熔池中补充一定量的合金元素。合金

　　(1)应用合金焊丝利用含合金元素的焊丝再配以药皮或焊化的方式主要有如下几种。

　　剂，使合金元素过渡到焊缝中去。优点是：焊缝成分稳定、均匀、合金损失少。但是某些金属不宜于轧制、拔丝，所以不能采用这种方式。

　　(2)应用药芯焊丝或药芯焊条 其优点是药芯中各种合金成分的比例可以任意调整，合金的损失比较少。缺点是不易制造，合金成分难以混合均匀。

　　(3)应用合金药皮或陶质焊剂 它的优点是简单方便，制造容易，但由于氧化损失较大，且有一部分残留在渣中，故合金利用率低。

　　(4)应用合金粉末 把一定颗粒度的粉末直接撒在焊件表面上或坡口内，与熔化金属熔合，进行合金化。其优点是不必经过轧制、拔丝等工序，合金比例可任意配制，合金的损失不大，但焊缝成分的均匀性较差。

　　(5)应用置换反应 在药皮或焊剂中放入金属氧化物，通过熔渣与液态金属的置换反应过渡合金元素。埋弧焊主要靠这种方式进行合金化。此种方法的缺点是合金化的程度有限，而且还伴随着焊缝金属中含氧量的增加。

　　合金元素在过渡时，有一部分被烧损掉，为了评价合金元素的利用程度，常运用合金过渡系数这一概念，即焊接材料中的合金元素过渡到焊缝金属中的数量与其原始含量的百分比。影响合金过渡系数的因素很多，其中主要因素有焊接熔渣的酸碱度、合金元素与氧的亲和力等。

　　焊接熔渣的碱度越大，越有利于合金元素过渡，合金元素与氧的亲和力愈弱，则该合金元素的过渡系数越大。此外，电弧越长，过渡系数越小。所以短弧焊接有利于合金过渡。