ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Взаимодействие металла с газовой фазой в зоне сваривания из "Сварка Резка Контроль Справочник Том1 " При сварке плавлением химический состав ванны слагается из долей участия основного, электродного или присадочного металла с учетом коэффициентов перехода легирующих элементов, т.е. отношения их доли в шве к содержанию в основном металле или электроде. [c.39] Указанные доли участия, приведенные в табл. 1.8, весьма различны, так как зависят от технологических условий сварки (разделки кромок, вида раскладки слоев в многослойном шве, режимов сварки и теплофизических свойств материалов). [c.39] Коэффициенты перехода легирующих элементов приведены в табл. 1.9 для некоторых технологических процессов сварки. Ряд легирующих элементов (углерод, титан), входящих в состав стали, в этом процессе наполовину переходят в шлаковую ванну. Для их сохранения требуется ввод специальных раскислителей. В частности, выгорание углерода предотвращают вводом кремния. Другие легирующие элементы защищают от окисления марганцем или другими, более эффективными раскисли-телями (церием, иттрием, кальцием). Формулы для ориентировочного расчета химического состава шва известны. [c.39] В зоне высоких температур в газовой фазе протекают реакции диссоциации и термической ионизации ее компонентов, реакции взаимодействия в газах, между газами и металлом, а также реакции сублимации и испарения. [c.40] Сводный график степени диссоциации этих газов, представленный на рис. 1.22, показывает, что диссоциация водорода активно развивается при Г = (2...4) 10 К, а кислорода - при более высокой температуре. Менее всего диссоциирует азот, который при дуговой сварке существует преимущественно в молекулярной форме. [c.40] Диссоциация газов резко увеличивает их растворимость в твердом и жидком металлах, которая описывается законами Генри и Сивертса. [c.40] Второе следствие ионизаций - усиление растворимости. В частности, водород в виде иона с положительным зарядом притягивается к катоду, увеличивая насыщение жидкого металла. Этот эффект называют электростатической растворимостью. [c.40] Содержание газов в металле измеряют в см /100 г либо в массовых долях, %. [c.40] Снижение содержания водорода в стали в процессе изотермической выдержки при 20 °С, приведенное в табл. 1.11, свидетельствует о том, что через 2...3 сут. после сварки диффузионный водород из низколегированной стали практически выходит, а молекулярный остается в ней. Повышенные концентрации водорода в жидком металле ванны могут вызвать дефекты типа пор, а для закаливающихся сталей, углеродный эквивалент которых Сэкв 0,45 %, - холодные трещины в ЗТВ. Водород, диффундируя в вершины микронадрывов, способствует их развитию. [c.41] согласно рис. 1.22, в зоне дуги практически не диссоциирует. Однако его концентрация в швах значительна (до 0,1 %). Предполагают, что в зоне дуги азот и кислород образуют оксид азота, который, контактируя с металлом ванны, охлаждается и распадается, насыщая жидкий металл хорошо растворяющимися атомарными азотом и кислородом. Указанное предположение подтверждено косвенно тем, что швы, полз енные в защитной среде азота, менее насыщены азотом, чем в смеси азота и кислорода. При кристаллизации металла азот, как и водород, может образовывать поры в швах. Азот образует с металлом после кристаллизации твердый раствор внедрения, степень пересыщения которого возрастает по мере охлаждения. Диффузия азота затруднена большими размерами его атома. При охлаждении до температур 700...800 К азот образует нитриды железа (РегН, Fe4N), карбо-нитриды ( N), нитриды титана, молибдена и других элементов, содержащихся в стали. Указанные нитриды образуются в объеме зерен. [c.42] Кислород, попадая в жидкую сталь, образует оксиды железа и легирующих элементов, создающих после кристаллизации неметаллические включения - шлаки, которые снижают все прочностные, особенно пластические, свойства и ударную вязкость, повышая температуру перехода металла в хрупкое состояние. Наличие в стали кислорода в виде оксидов FeO уменьшает температуру солидуса и увеличивает риск образования горячих трещин. Кроме того, кислород в ванне окисляет углерод, образуя СО, который может привести к пористости. Повышенное количество паров Н2О и газа СО2 в зоне дуги также увеличивает парциальное давление кислорода, образующегося при их диссоциации. [c.42] Для предупреждения рассмотренных взаимодействий металла шва с газами в зоне дуги применяют защитные газовые, шлаковые, газошлаковые и вакуумные среды (рис. 1.24). [c.42] Вернуться к основной статье