Окисление компонентов металла при сварке.

Сродство к О₂    Si, V, Mn, C,  Cr, Mo, Fe, Ni, Cu, Co чем больше сродство к кислороду, тем более интенсивно выгорают (окисляются) элементы

Процессы, протекающие на 1 и 2 этапах:

2Fe + O₂  =  2FeO - уменьшение железа

2Ni + O₂  = 2NiO - уменьшение никеля

С + О= СО,

Мn + О= MnO,

Si + 2O= SiO₂.

Взаимодействие компонентов, расположенных на поверхности с газовой фазой и растворении FeO в сварочной ванне.

Влияние кислорода на технологические свойства (положительное свойство!):

- сильно снижает поверхностное натяжение (Fe-C сплавы), являющееся важным фактором в формировании и отрыве капель от электрода – мелкокапельный перенос;

 

Взаимодействие с азотом.

Азот практически нерастворим в меди, никеле, серебре, золоте – как инертный газ.

Повышенное содержание азота в низкоуглеродистой стали, приводит к выделению дисперсных нитридов железа, вызывая охрупчивание металла (снижение пластичности и ударной вязкости) - Fe₂N, Fe₄N (острые, иглообразные выделения).

Взаимодействие с водородом.

Атомарный водород хорошо растворяется в жидком металле, и с увеличением температуры нагрева растворимость увеличивается. Результат – газовая пористость, микротрещины (флокены)

Химического взаимодействия металла с компонентами шлака;

Химическое взаимодействие компонентов шлака с жидким металлом осуществляется за счет реализации окислительно-восстановительных процессов, направление которых определяется температурными и концентрационными условиями;

МеО + Feж «FeO + Ме

Металлургическая обработка металла улучшает качество сварного соединения

  Процессы, протекающие в системе металл – шлак (в скобках Тпл):

                       Переход из металла в шлак

(нерастворимых элементов в металле)

        МЕТАЛЛ                                ШЛАК

MnO (1570°С)                                                 MnO

SiO₂ (1730°С)                                                                            SiO₂

TiO₂ (1800°С)                                                                               TiO₂

Al₂O₃                                                                Al₂O₃

 

                 Перераспределение элементов

растворимых в металле и шлаке: FeO(1380°С), FeS(1190°С), P₂O₅(24°С) между шлаком и металлом

              FeO                       FeO             FeO

              FeS                        FeS              FeS

              P ₂ O ₅                        P ₂ O ₅             P ₂ O ₅

Переход из шлака в металл элементов (легирование)

Si, Mn, Cr, W, Mo, V, Ti, Ni, A l                       Si, Mn, Cr, W, Mo, V, Ti, Ni, Al

 

Легирующие элементы (крупногранулированный порошок):

- марганец металлический, хром металлический;

- порошки: алюминиевый, железный, кобальтовый, никелевый;

- ферросплавы: феррованадий, ферровольфрам, ферромарганец (мало- и среднеуглеродистый, доменный), ферромолибден, феррониобий, ферросилиций, ферротитан, феррохром

                           Уменьшение содержания серы

МЕТАЛЛ                                                ШЛАК

 

               FeO                          FeS + CaO = FeO + CaS                CaS  

                      CaS – нерастворимое в железе соединение

                                  

MnS – сульфит марганца, практически нерастворимый в сплавах на основе железа