ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Степень завершенности реакций взаимодействия г условиях сварки из "Сварочные материалы " Принципиальная схема изменения во времени т температуры Т металла (в частности, наплавляемого) в условиях сварки, условного показателя А равновесия реакции металла с какой-то составляющей окружающей среды и фактического показателя этой реакции А в те же моменты времени приведена на рис. И.4. Как следует из рисунка, в зависимости от исходного А или А 2 состояния (например, взаимоотношений концентраций металла и рассматриваемого элемента) при значительном повышении температуры реакции стремится к равновесию, и А сближается с А, соответствующим конкретной температуре. При дальнейшем повышении температуры показатель равновесия А изменяется (на графике растет), но и фактический показатель состояния реакции А стремится к равновесию, причем с большей скоростью, характерной для всех реакций при высоких температурах. Однако при этом все время А как бы отстает от А. [c.64] А Л и соответствует к моменту достижения Тщяу равновесному А для более низкой температуры, то даже при начальном снижении температуры А продолжает расти (т. е. стремиться к А, соответствующему более высокой температуре). Таким образом, А уже уменьшается, а А продолжает расти. К какому-то моменту (т. е. при какой-то температуре на ветви ее снижения) значения Л и Л сравниваются. [c.65] Таким образом, стремление к равновесию для быстро протекающих процессов взаимодействия, например жидкого металла с газом или с какой-то составляющей шлака, должно приходить к состоянию, не соответствующему равновесию при Т = Г , а как бы фиксировать состояние, отвечающее равновесным соотношениям для несколько более высокой температуры. [c.65] Действительно, специально поставленными опытами И. И. Фру-мин показал [68], что применительно к автоматической дуговой сварке малоуглеродистой стали под флюсами конечная система отвечает равновесным значениям не для Т = TnJ (—1500° С), а совпадает с расчетными значениями Т = 16001750° С. [c.65] Естественно, что условием максимального. приближения фактического состояния системы к состояниям, определяемым изменениями равновесия, являются достаточно большие скорости реакций. Хотя понятия о равновесии статичны, приближение к равновесию в реальных, особенно быстро протекающих процессах возможно только с учетом кинетических представлений. Применительно к сварке впервые наиболее полно они исследованы и проанализированы А. А. Ерохиным [22]. [c.65] Для промежуточной концентрации [Мп] 1,4%, когда отличие исходной концентрации от равновесной относительно невелико, хотя скорости реакций и меньше, фактическая концентрация опять смещается относительно исходной и практически становится почти равной равновесной. Эти материалы А. А. Ерохина относятся к случаю химического взаимодействия марганцесодержащей стали со сварочными шлаками. [c.66] Аналогичное стремление к равновесию в сварочных условиях можно показать и на примере сорбции—десорбции водорода титаном при аргоно-дуговой сварке и использованием аргона с различной влажностью (с различной точкой росы). Эта зависимость показана на рис. II.6 [53]. [c.66] Аналогичная линейная зависимость от (при несколько отличающейся величине м, по отношению к ко, получена и для поглощения азота. [c.68] В качестве примера можно привести реакции марганца при сварке углеродистой стали под силикатными флюсами (материалы К. В. Любавского [38]). На рис. И.8 приведены сопоставления исходной концентрации марганца в металле — [Мп] и концентрации его в металле шва — [Мп1 от концентрации (МпО) в силикатных шлаках и от расчетной условной степени основности шлака при (МпО) = onst. [c.70] Как следует из рис. И.8, а, при постоянной кислотности шлака пассивность флюса — шлака при [Мп] .д. 0,52% получается при (МпО) = 10%. Если (Мп0) 10%, его оказывается недостаточно в шлаке для равновесия с металлом, содержащим [Мп] 0,52%, и происходит окисление части [Мп] него конечная концентрация в шве становится меньше исходной. При (Мп0)ф 10% происходит частичное восстановление [Мп] из флюса за счет реакции марганца с железом [см. формулу (П.11)], и [Мп], [Мп] , . [c.70] При постоянном (МпО)ф 3% шлак пассивен с металлом, в котором [Мп] = 0,52% при степени основности (по принятой для его расчета формуле, учитываюш,ей только СаО, МпО и SiOa без дополнительных коэ ициентов, учитывающих различное взаимодействие основных окислов с SIO2, примерно равной 0,73. При меньшей основности происходит некоторое выгорание металлического марганца, а при более высокой — восстановление марганца из (МпО) (рис. П.8, б), т. е. такие шлаки не являются пассивными и чем дальше состав шлака от условно равновесного, тем более заметно различие [Mn] и [Мп] . [c.71] Для экзотермических реакций раскисления (в том числе при раскислении FeO и марганцем, и кремнием) с повышением температуры для получения той же степени раскисления кривые. сдвигаются вправо, т. е. требуется большая концентрация раскислителя. [c.72] Аналогично будет проходить и раскисление кремнием, т. е. [c.72] Исследования кинетики процессов взаимодействия металла с окружающей средой при сварке являются достаточно сложными, в связи с чем ряд вопросов не изучен и количественные зависимости не установлены. И хотя это не позволяет учитывать их количественно (расчетом) при выборе и разработке сварочных материалов, но знание общих закономерностей позволяет сокращать объем проводимых экспериментальных проверок. [c.73] Вернуться к основной статье