ФОРМЫ ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛЕ СВАРНЫХ ШВОВ

ПЛАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛА В СВАРОЧНОЙ ВАННЕ

При плавлении металл высоко активен, вступает во взаимодействие не только с окружающей атмосферой, но и с защитной средой (защитным газом, компонентами расплавленного флюса и электродного покрытия).

При этом под сварочной ванной понимают как ванну жидкого металла, так и капли расплавленного металла, образующиеся на конце электрода (электродной проволоки).

Конвективные потоки в ванне способствуют перемешиванию металла, а также его интенсивному взаимодействию с защитной средой. Несмотря на относительно небольшую продолжительность контакта металла с расплавленным шлаком, степень взаимодействия их весьма значительная из-за высоких температур в зоне плавлении я и больших поверхностей контакта. Наибольшая температура наблюдается под дугой в передней части ванны (~3000 К). Периферийные участки сварочной ванны имеют температуру, близкую к температуре кристаллизации. Средняя температура электродного металла обычно выше, чем в сварочной ванне. Например, при сварке в проволокой св-08Г2С средняя температура в сварочной ванне 2170 К, а электродных капель (2860-2970) К, при сварке электродами с кислым покрытием (1870-2270) К и (2380-2470) К соответственно.

Повышенная температура и большая удельная поверхность капель электродного металла создают более благоприятные по сравнению с ванной условия взаимодействия металла с газами и шлаком именно на стадии капель.

ФОРМЫ ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛЕ СВАРНЫХ ШВОВ

Кислород в металле шва может находиться в виде оксида железа, в виде фазы, в твердом растворе, в виде оксидных включений, в виде твердых растворов и эвтектик, образованных оксидными и сульфидными включениями, а также в виде молекул и частиц.

Практически все металлургические расчеты основаны на предположении о растворении кислорода в железе в форме FeO, и независимо от формы присутствия кислорода установлено, что растворимость его в твердом α-железе составляет 0,03 %, а в γ-железе – 0,003%.

В жидком железе, как показывают оценочные расчеты для температурного интервала выплавки стали, растворимость кислорода, соответствующая максимальным температурам в зоне плавления достаточно велика.

Например, при 2073 К в виде атомарного кислорода О она составляет 0,485 %, в виде FeO – 2,18 %; при 2573 К в виде О – 1,88 %; в виде FeO - 8,5 %.

При снижении температуры в сварочной ванне растворимость О₂ в жидком железе уменьшается.

Выделяющийся из раствора FeO может не только переходить в шлак, но и вступать во взаимодействие с элементами-раскислителями, присутствующими в сварочной ванне (Mn, Si, Al, Ti и др.). Так как сродство у таких элементов к кислороду растет при снижении температуры, продукты раскисления образующиеся по реакции

частично переходят в шлак, но частично остаются и в закристаллизовавшемся металле в виде неметаллических включений, повышая общую концентрацию кислорода в нем. Поэтому при дуговой сварке плавлением концентрация кислорода по экспериментальным данным существенно выше того количества, которое способно раствориться в твердом железе.

В сварных швах, полученных ручной дуговой сваркой, оксидные включения по составу делят на три основных типа:

- смешанные железомарганцевые оксиды в виде непрозрачных включений в основном круглой формы. Образуются при значительной окисленности наплавленного металла при низком содержании активных раскислителей;

- железомарганцевые силикаты, имеющие вид полупрозрачных с вкраплениями темных частиц округлых включений;

- стекловидный кремнезем, имеющий вид прозрачных частиц округлой или неправильной формы.

При сварке под флюсом вид и состав оксидных включений зависит от состава флюса и химического состава свариваемого металла. При сварке под высококремнистыми марганцевыми флюсами, включения, как правило, железомарганцевые силикаты.

При сварке под безмарганцевыми флюсами-силикатами в шве преобладают включения стекловидного кремнезема.

При сварке в активных защитных газах и их смесях вид и состав оксидных включений определяются химическим составом наплавленного металла и активностью по кислороду защитной среды.

Поиск по сайту: