Взаимодействие расплавленного ме­талла и шлака

Взаимодействие расплавленного ме­талла и шлакаопределяется составом шлака и условиями перераспределения растворимых соединений между контак­тирующими жидкими фазами. Шлаки об­разуются в результате расплавления по­крытий электродов или флюсов. Они со­стоят из смеси оксидов, фторидов, хлори­дов различных элементов и чистых метал­лов.

В результате взаимодействия со шла­ком происходят:

- раскисление металла сва­рочной ванны,

- удаление вредных примесейпутем связывания их в нерастворимые соединения и вывода в шлак,

- легирование шва определенными элементами для вос­полнения их выгорания при сварке или придания шву специальных свойств.

При сварке сталей раскислителями служат Мn и Si, которые восстанавливают FeO, а их нерастворимые оксиды выводят­ся в шлак. Кроме того, марганец нейтра­лизует вредное действие растворенной в железе серы, связывая ее в нерастворимый и тугоплавкий сульфид MnS.

Мелкие час­тицы нерастворимых оксидов и сульфидов остаются в металле шва в виде неметалли­ческих включений. Однако их вредное влияние существенно меньше, чем FeO и FeS. Через шлак шов можно легировать различными элементами.

Кристаллизация сварного шва начина­ется от границ оплавленного основного металла и протекает путем роста столбча­тых кристаллитов к центру шва. При этом оси кристаллита, как правило, остаются перпендикулярными к поверхности дви­жущейся сварочной ванны, в результате чего кристаллиты изгибаются и вытяги­ваются в направлении сварки (рис. 14.1). Вследствие дендритной ликвации примеси располагаются по границам кристаллитов, где они могут образовать легкоплавкие эвтектики и неметаллические включения. Это снижает механические свойства шва и в отдельных случаях может быть причи­ной образования горячих трещин.

Рис. 14.1 – Столбчатые кристаллиты в сварном шве: 1 – сварочная ванна; 2 – изотерма кристаллизации шва; 3 – столбчатый кристаллит