18 Металлургические процессы при сварке

Металлургические процессы при сварке очень сложны и отличаются от процессов в обычной металлургии следу­ющими характерными особенностями: 1) высокой тем­пературой (4000—6000К); 2) малым объемом расплав­ленного металла; 3) кратковременностью нахождения металла в жидком состоянии; 4) активным физико-химическим взаимодействием расплавленного металла и окружающей среды.

В процессе сварки металл теряет некоторые полезные примеси, насыщается газами и окислами, поэтому про­цесс взаимодействия газовой, шлаковой сред и жидкого металла должен обеспечить получение качественного сварного соединения. Важнейшими при сварке являются процессы окисления, раскисления, легирования и рафинирования металла.

Окисление металла осуществляется за счет кислорода атмосферы, двуокиси  углерода, паров воды, высших окислов.

Растворенные и не растворенные в сварном шве окислы и газы резко снижают механические свойства металла.

Для удаления окислов в жидкой ванне должны про­ходить процессы раскисления     с образованием шлака.

B качестве раскислителей применяются алюминий, кремний, марганец, хром, титан, которые вводятся в сва­рочную ванну через флюс, обмазку и присадочный ме­талл. Для улучшения механических свойств сварного шва его легируют специальными элементами.

Легирование металла осуществляют через флюс, об­мазку и присадочную проволоку такими элементами, как хром, вольфрам, никель, кремний и др.

Одновременно с раскислением и легированием дол­жен протекать процесс рафинирования, т. е. очищения сварного шва от серы и фосфора. Для удаления серы и фосфора флюс и шлак должны содержать Мn, МnО, СаО.

19 Химический состав металла шва

Химический состав металла шва и его свойства зависят от состава и доли участия в формировании шва основного и электродного Ме, реакций взаимодействия расплавляемого Ме с газами атмосферы и защитными средствами. Химический состав сварочного шва значительно отличается от основного металла, так как в этой области происходит перемешивание основного и электродного металлов, различных присадок, используемых при сварке, а также реакций взаимодействия жидкой фазы с атмосферными газами и защитными средствами. Соотношения отдельных компонентов, из которых состоит сварочный шов, зависит от способа наложения шва, режимов сварки. К примеру, если сварочный шов ведется с разделкой, то доля основного металла в труктуре шва значительно снижается.

20.Взаимодействие Ме с газами

При дуговой сварке газовая фаза зоны дуги, контактирующая с расплавленным Ме, состоит из смеси N2,О2,СО2,СО,паров Н2О, а также продуктов их диссоциации и паров Ме и шлака.

В зоне высоких температур происходит распад молекул газа на атомы.

Молекулярный кислород, азот и водород распадаются и переходят в атомарное состояние 02-2О, N2-2N,H2-2H.

Активность газов в атомарном состоянии резко повышается.

Железо образует с кислородом 3 соединения: закись железа FeO, содержащую 22,27% O2; закись-окись железа Fe3O4, содержащую 27,64% О2; окись железа, содержащую 30,06% О2. Кислород снижает прочностные и пластичные свойства Ме.

Азот растворяется в большинстве случаев конструкционных материалов и со многими элементами образует соединения, которые наз-ся нитридами. Азот вызывает охрупчивание, поры и старение деталей.

Водород также растворяется в большинстве Ме.

Водород - вредная примесь, т.к. является причиной пор, микро- и макротрещин в шве и в зоне термического влияния.