Взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой
Взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой определяется составом атмосферы дуги и химическими свойствами элементов, содержащихся в расплавленном металле.
Атмосфера дуги состоит из смеси газов: , паров: воды, металла и шлака.
попадают в атмосферу дуги в основном из воздуха, а также из сварочных материалов (сварочной проволоки, покрытий электродов, флюсов и защитных газов).
Дополнительным источником могут быть ржавчина, органические загрязнения и конденсированная влага на поверхности проволоки и свариваемого металла. образуются в результате разложения в дуге компонентов покрытий электродов и флюсов.
В случае сварки в защитной атмосфере углекислого газа они составляют основу атмосферы дуги. Количественное соотношение и парциальное давление газов зависят от вида сварки и применяемого способа защиты сварочной ванны.
При высокой температуре дуги основная часть газов диссоциирует и переходит в атомарное состояние. При этом их химическая активность и способность к растворению в расплавленном металле повышаются.
Кислород, взаимодействуя с расплавленным металлом, в первую очередь окисляет элемент, составляющий его основу.
В случае стали окисляется железо и образуются его оксиды.
Оксид растворяется в металле шва и окисляет примеси или легирующие элементы, обладающие большим химическим сродством к кислороду: Si, Mn, Ti, Cr, С и др. Оксиды этих элементов не растворимы в железе, и их основное количество переходит в шлак. Оксид углерода выделяется из расплавленного металла в атмосферу.
Азот растворяется в расплавленном металле. При содержании свыше предела растворимости азот образует химические соединения – нитриды. Нитриды могут образовываться также с легирующими элементами, входящими в состав сплавов (в стали нитриды титана и алюминия).
Водород также растворяется в расплавленном металле. С рядом металлов (Ti, V, Nb и др.) водород образует химические соединения – гидриды.
Взаимодействие расплавленного металла с газовой фазой может приводить к следующим отрицательным последствиям:
- "выгоранию" легкоокисляющихся элементов, а следовательно, к снижению их содержания в сварочной ванне по сравнению с содержанием в сварочной проволоке;
- снижению прочностных и главным образом пластических свойств при наличии в шве оксидов, нитридов и водорода (растворенного или скопившегося в микронесплошностях металла);
- образованию пор в шве вследствие задержки выхода пузырьков газов ( ) в процессе кристаллизации сварочной ванны.
Основные способы предотвращения отрицательного влияния газов:
- создание эффективной защиты дуги и сварочной ванны (покрытие электродов, флюсы, защитные газы, вакуум);
- тщательная очистка свариваемой поверхности, проволоки, прокалка сварочных материалов и осушка защитных газов;
- введение в состав сварочных материалов необходимого количества элементов-раскислителей, способных связать попавший в сварочную ванну кислород в нерастворимые оксиды (для стали Mn, Si, Ti);
- применение сварочных материалов с повышенным содержанием легкоокисляющихся элементов с учетом их выгорания при сварке.
Дата добавления: 2015-03-26; просмотров: 1371;