Взаимодействие металла сварного шва с газами, серой и фосфором.

При высоких температурах в зоне сварки (2000...6000°С) молекулы газов, содержащихся в атмосфере, переходят в атомарное состояние. Одновременно происходит разложение материала электродного покрытия. Атомарный водород, кислород и азот интенсивно растворяются в металле, что ухудшает механические свойства шва (снижается пластичность, повышается хрупкость).

Плавиковый шпат и известняк, входящие в состав многих видов покрытий, разлагаются на составляющие:

При дуговой сварке свободный фтор ухудшает условия горения сварочной дуги. Свободный водород связывается в устойчивые, нерастворимые в металле молекулы:

Часть серы удаляется в шлак вследствие протекания реакции

Жидкий металл сварочной ванны окисляется свободным атмосферным кислородом и кислородом, находящимся на кромках заготовок в составе оксидов (в окалине и ржавчине). При сварочных температурах происходит цепочка превращений: Fe304 -> Fe203 ->

FeO. Оксид FeO, растворяясь в железе, образует включения, снижающие качество сварного шва.

Водород хорошо растворим в жидкой фазе железа, меди, кобальта и никеля. В процессе кристаллизации этих металлов растворимость водорода резко уменьшается. Поэтому при кристаллизации сварного шва он выделяется в виде мелких пузырьков с образованием пор.

Титан, ванадий, тантал, ниобий и редкоземельные элементы при высокой концентрации водорода взаимодействуют с ним с образованием гидридов, а при низких концентрациях входят в состав твердых растворов. Кремний, алюминий, хром и углерод уменьшают растворимость водорода в сталях.

Азот взаимодействует с железом, молибденом, титаном и марганцем с образованием нитридов MN, где М — металл. Нитриды, повышая прочность сварного шва, снижают его пластичность.

При кристаллизации сульфид железа FeS образует эвтектику FeS — Fe, имеющую температуру плавления 940 °С. Эвтектика располагается между зернами кристаллизующегося железа и вызывает появление так называемых горячих трсшин (красноломкость).

Фосфор содержится в металле шва в виде фосфидов железа FeP и FeP2, уменьшающих ударную вязкость стали и способствующих образованию так называемых холодных трещин. Для уменьшения вредного влияния фосфора в сварочную ванну вводят элементы (кальций или марганец), способные связать его в нерастворимые в железе соединения, чтобы затем перевести их в шлак.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >