焊接专业基础化学教学探究
摘 要：化学知识在焊接专业的理论和操作中起着重要作用，探索基础化学的教学和焊接专业知识的融合，促进教学改革发展。
关键词：焊接 化学教学
职业教育是以培养适应生产、建设、管理、服务第一线的实用型、技能型专业人才为目标，培养具有一定科学素养和较强实践能力的高素质的应用型人才。在职业教育中融入基础教育既有利于学生知识的整合和科学素质的养成，同时对学生专业知识学习有很大的促进作用。
基础化学是与生产生活实际紧密联系的基础自然学科，焊接专业理论和操作涉及到各种金属材料、非金属元素知识及许多高温下的化学反应，学生对其掌握的程度如何，与学生掌握的化学知识有很大的关系。鉴于此，在文献和从事教学的基础上，本文进行了对焊接专业基础化学教学的探索，分析了焊接专业与化学专业知识的关联。
1 金属的结构和性能
焊接要接触各种金属，金属性能是其内部结构决定。基础化学金属性质教学中要让学生理解金属的结构及其性能的关系。金属由原子构成，其内部是按一定次序有规则排列的。金属原子的最外层电子都只有一二个，最外层电子与原子核的结合力较弱，易失去最外层电子而成为正离子，自由电子在所有正离子间穿梭运动，把带正电的金属正离子牢固束缚起来，形成金属键，使金属具有导电导热性。金属的其他共性，如都具有金属光泽：具有延展性可以伸拉压碾等。这些优良性能使金属便于加工、制成各种所需的材料及各种部件进行焊接。同时金属有其个性，这是由于它们的结构不同或处于不同的状态而导致其物理性能、化学性能、工艺性能等有很大不同。例如，金属熔点变化差别较大，这和金属晶体中金属正离子与自由电子的相互作用的强弱不同而造成的。因此金属的教学中不仅要讲解原子结构知识、核外电子的排布等化学知识，使学生在金属材料、焊接理论的学习有更深刻的理解，还要结合具体性质分析掌握金属的原子构成、让学生感受到化学知识与专业知识的结合运用。
单质金属的主要化学性质表现为较易失电子而成为金属正离子，具有较强的还原性。焊接中还原性表现在它们的单质与氧结合的难易上，还原性强的易与氧结合。同时由于氧化的结果。焊缝金属中有益元素大量烧损，氧化产物部分进入焊缝，影响焊缝性能。通过金属单质的还原性学习，使学生充分认识到焊缝金属
的结构与其焊接过程的化学反应有密切关系。
2 合金的结构和性能
纯金属虽然得到一定的应用，但强度和硬度一般都较低，冶金困难，使用受到，因此工业生产中广泛使用的是合金。合金是以一种金属为基础，加以其他金属或非金属元素。从而进一步提高金属材料的力学性能，并获得某些特殊物理和化学性能，以满足机械零件和工程对材料的要求。合金熔合体系可分为金属化合物和金属固溶体两大类。在焊接中，金属化合物的物相不均匀，对焊接质量形成极大的威胁。在焊缝中金属固溶体的合金成分与焊件不同，如有烧损，可利用药皮和焊芯向焊缝进行渗合金作用，使焊缝中合金成分与焊件尽可能保持接近，从而使焊缝金属的物理性能、化学性能与工艺性能与焊件的性能达到接近的程度，以保证焊件的质量要求。这样讲解可以使学生从分了解合金的结构性能与焊接质量的关系。
合金所含元素不同。则性能不同。焊接材料中应用最多的是铁及合金钢，合金钢的种类很多，其性质主要由合金元素来决定，因此研究合金钢最有效的方法，就必须由了解合金元素对于钢性质的影响开始。在合金钢中所添加的合金元素，主要有Ni、cr、w、V、Mn、Mo、Co、Si、Ti、B等，例如，铬在钢中的角色多元且重要，它会形成碳化物，使钢在高温仍具高强度，能增加耐磨耗性等。相应的化学教学要了解台金的组成，学习各元素对金属性质的改变，使学生掌握遇到的不同焊接材料的性质。
3 金属材料的成分影响焊接方法的选择
母材金属的化学成分直接影响其冶金性能，因此也影响材料的焊接性，这是选择焊接方法时必须考虑的重要因素。
如工业生产中应用最多的普通碳钢和低合金结构钢采用一般的电弧焊方法都可进行焊接。钢的合金含量、特别是碳含量越高，焊接性越差，可选用的焊接方法越有限。对于铝、镁及其合金等较活泼的有色金属材料，不宜选用CO2气体保护焊，而应选用惰性气体保护焊。对于钛、锆等金属，由于易使气体溶解度高，因此采用高真空电子束焊最佳。
这些焊接特点，若只从焊接角度出发则较难理解这方面的焊接理论。需要化学教学中详细讲解金属及其合金的物理化学性质，让学生具备物质的结构和性质
等化学基础，能选择正确的焊接工艺。
4 焊接化学冶金反应
焊接化学冶金过程是指焊接区中各种物质(熔化金属、熔渣、气体)之间在高温下相互作用的过程。其首要任务就是对焊接区的金属进行保护，防止空气的有害作用；其次是通过冶金反应来消除焊缝金属中的有害杂质，增加焊缝金属中某些有益的合金元素，从而保证焊缝金属的各种性能。
焊接化学冶金过程涉及许多反应，如焊缝中有害元素的反应及各种消除焊缝金属有害杂质的控制措施的有关反应等。对焊接区金属进行保护时，焊条药皮在焊接过程中起到极为重要的作用。药皮熔化后产生大量的气体和形成熔渣，起到隔绝空气的作用。熔渣与熔化金属冶金反应，除去有害杂质(如氧、氢、硫、磷)和添加有益的合金元素，使焊缝获得合乎要求的机械性能，其过程中有许多高温下的物理化学变化。焊条药皮材料的不同，焊接操作工艺性能和特点也不同，掌握焊条药皮各种成分的组成、特征及反应特点，对焊接质量有重要作用。这就需要在基础化学课中系统讲解化学反应等各种基础知识，并结合焊接化学冶金反应对化学反应的类型、影响因素、特征等方面进行分析，来更好的控制冶金反应过程，保证焊缝达到质量要求。
5 焊接烟尘和有害气体
焊接时，焊工周围的空气常被一些有害物质及粉尘所污染。如气体保护焊中，由于气体保护焊的电流密度大、弧温高、弧光强，除了金属的蒸发和氧化产生有害的金属粉尘外，还会产生有毒气体，如臭氧、氮氧化物和一氧化碳等。氩弧焊使用的钍钨极的放射性物质会对操作者带来危害。焊工长期处于这样的有害环境中，对身体健康是非常不利的。因此必须使学生掌握有害物质的产生、毒性，防护等化学知识，并采取相应措施改善工作环境。
综上所述，本文从焊接理论、操作及安全等方面阐述了部分化学基础知识。焊接专业的基础化学的教学，不仅要提高学生的文化课的素质，还要在教学中结合学生的实际和专业要求有所侧重，为学生专业课的学习打下一定的基础。同时基础化学的教学也应有自身的系统性，不能为了迎合专业需要而片面的解释一些自然现象及专业上的一些问题，这样就会导致教材杂乱无章，支离破碎，使学生难以理解和接受。因此焊接专业的基础化学教学研究至关重要，需在教学中不断探索专业所需的基础知识，巧妙融入化学教学的课堂，要做到化学学科的系统性
和专业知识的相互结合、相互渗透。
