Как влияют на свойства сварного соединения вредные примеси (сера, фосфор). Каким образом их можно удалить из жидкого металла в процессе сварки. Как называется такой процесс.

Сера — всегда вредная примесь при сварке металлов, так как она образует относительно легкоплавкие эвтектики Me — — MeS, что создаст возможность образования «горячих» или кристаллизационных трещин в металле шва. Ее содержание в металле и в сварочных материалах всегда следует жестко лими­тировать.

Снижение вредного влияния серы достигается ее переводом из сульфидов железа в сульфиды с более высокой температурой плавления (MnS; Гпл=1883 К; CaS; Г„л= 2273 К), с тем чтобы она не могла участвовать в процессе кристаллизации, образуя неметаллические включения, еще в жидком металле сварочной ванны (Гпл=1800 К).

Это достигается при введении в сварочную ванну достаточно­го количества марганца. Кальций вводят в металл ванны в виде силикокальция через электродные покрытия или порошковую проволоку.

Общее снижение содержания серы в металле при сварке возможно при сильно основных шлаках. Бескислородные фто - ридные флюсы также способствуют удалению серы из металла в результате образования летучих фторидов металла (FeF2, FeF3) и твердых сульфидов:

CaFs + FeS-^CaS + FeFst.

Сера удаляется при электрошлаковой сварке и переплаве металлов.

Фосфор — почти всегда вредная примесь в металлах, снижа­ющая их пластичность. Так, при кристаллизации стали фосфор образует ряд соединений с железом (БезР, Fe2P, FeP и FeP2), отличающихся своей хрупкостью, кристаллы которых могут стать зародышами холодных трещин. Содержание фосфора в металле шва при дуговой сварке понизить практически не удает­ся, так как он удаляется в окислительных шлаках, а сварочные шлаки — восстановительные. Концентрация фосфора в шве снижается только при электрошлаковой сварке.

При сварке медных сплавов фосфор не представляет собой вредную примесь, так как он способен раскислять металл, обра­зуя летучий оксид Р2О5:

5Cu20 + 2Cu3P-> 16Cu + P205f.

Кислород — вредная примесь в металле при сварке, снижаю­щая пластические свойства металла, поэтому при всех видах сварки предусматривается процесс раскисления металла шва до допустимой нормы. При сварке металлов высокой активности (Al, Ti, Zr) следует создавать бескислородную атмосферу — аргон, гелий, вакуум, галидные флюсы, так как раскислителей для таких металлов подобрать нельзя.

Однако при сварке конструкционных сталей следует сохра­нять некоторую окисленность металла для уменьшения раство­римости водорода.

Азот поглощается металлом сварочной ванны из атмосферы дугового промежутка, в котором он находится в основном в атомарном и частично в ионизированном состояниях. Раствори­мость азота в жидком металле выше, чем в твердом, и в процессе кристаллизации металла шва он может выделяться в газообраз­ном состоянии, образуя поры.

При кристаллизации металла сварочной ванны азот образует почти со всеми металлами соединения — нитриды различной степени устойчивости (см. рис. 9.33). Особенно устойчивые нитриды образуют ^-металлы IVB, VB, VIB групп периоди­ческой системы. Нитриды железа Fe4N, Fe2N образуют очень хрупкие игольчатые кристаллы, разрушение которых приводит к зарождению холодных трещин (замедленное разрушение). Из промышленных металлов только медь не дает устойчивых нитридов и поэтому ее можно сваривать в атмосфере азота (см. п. 10 3).

Однако азот не всегда представляет собой вредную примесь и в некоторых сталях аустенитного класса содержание его доводят до 0,3...0,4%.

Водород при сварке — всегда вредная примесь («водородная хрупкость»).

Источники водорода при сварке металлов: 1) водород, по­глощенный металлом из атмосферы дугового разряда, и 2) водо­род, растворенный в основном металле.

Водород, поглощенный из атмосферы дугового разряда, в которой он находится в атомарном и в ионизированном состоя­ниях, при кристаллизации резко понижает свою растворимость и, выделяясь из металла, вызывает возникновение пор и трещин.

Вопрос 9.