LITMIR.BIZ

Скачать книгу

составляющими газовой среды, в которой протекает процесс сварки, являются CO₂, CO, H₂O, H₂, O₂, N₂ и продукты их диссоциации – OH, H, N, O. Кроме того, здесь присутствуют пары металла и шлака.

      Источники кислорода – окружающий воздух и электродное покрытие. При взаимодействии кислорода с расплавленным металлом железо окисляется, образуя оксиды – закись железа FeO (II), окись железа Fe₂O₃ (III), закись-окись железа Fe₃O₄ (с содержанием O₂ 22,27, 30,06 и 27,64 % соответственно), что иллюстрируется следующими реакциями:

      2Fe + O₂ ↔ 2FeO;

      Fe + O ↔ FeO;

      4Fe + 3O₂ ↔ 2Fe₂O₃;

      3Fe + 2О₂ ↔ Fe₂O₄.

      Из оксидов в железе растворяется лишь закись. Окись и закись-окись практически не растворимы, вследствие чего их влияние на свойства железа не отмечается, но при определенных условиях они, присутствуя на неподготовленных кромках свариваемых металлов (в ржавчине, окалине), превращаются в закись согласно реакциям:

      Fe₂O₃ + Fe = 3FeO;

      Fe₃O₄ + Fe = 4FeO.

      В этом случае закись железа растворяется в расплавленном металле и шлаке, что в сводных швах проявляется в виде пор (при охлаждении металла закись железа выпадает из раствора, но если скорость этого процесса высока, то закись сохраняется в растворе и формирует прослойки шлака между зернами металла), которые снижают качество сварки. Для уменьшения растворимости закиси (она зависит от содержания углерода в стали и температуры: при повышении первого снижается, при возрастании второй – увеличивается) в металле важно, чтобы ее концентрация в шлаке была низкой. Тогда закись будет переходить в шлак.

      В зоне так называемой дуги имеются углекислый газ CO₂ и пары воды H₂O, которые тоже принимают участие в окислении железа, поскольку при их диссоциации выделяется активный кислород:

      Fe + CO₂ ↔ FeO + CO;

      Fe + H₂O ↔ FeO + H₂.

      Кроме того, металл окисляется под воздействием окислов кремния (SiO₂) и марганца (MnO).

      Чтобы снизить концентрацию кислорода в расплавленном металле сварочной ванны, прибегают к введению раскислителей, степень сродства которых к кислороду (степень активности окисления элемента кислородом) больше, чем у металла сварочной ванны.

      Из воздуха в зону сварки поступает азот, который в зоне сварочной дуги присутствует и в атомарном, и в молекулярном, и в ионизированном состояниях. Его растворимость в железе определяется температурой. В процессе охлаждения шва азот выделяется из раствора, вступает в реакцию с металлом шва, в результате чего образуются такие химические соединения, как нитриды железа, марганца и кремния (Fe₂ N, Fe₄ N, MnN, SiN). Если охлаждение проходит с большой скоростью, то азот, не успевая полностью выделиться, вместе с металлом входит в перенасыщенный твердый раствор, что, с одной стороны, резко повышает прочность шва, а с другой – становится причиной постепенного старения металла шва и негативно сказывается на его механических свойствах (он утрачивает пластичность). Поэтому необходимо принимать меры по недопущению

Скачать книгу