По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 67.02

Восстановление и легирование металла в процессе сварки

Химическое раскисление (восстановление ) металла при сварке происходит на основе обменных реакций как с образованием шлаков, так и газообразных продуктов. При сварке отклонения от равновесности концентраций будут значительно большими в сторону более высокого содержания оксида железа. С этой целью на практике применяют одновременно несколько раскислителей в количестве, превышающем стереохимические коэффициенты. Легирование металла при сварке происходит во всех участках зоны сварки, однако наиболее полно — в процессе капельного переноса. Легирование через металлическую фазу осуществляется введением легирующего элемента в электродный стержень или присадочную проволоку либо за счет проплавления легированного основного металла и перехода соответствующих элементов в сварочную ванну. Легирование через шлаковую фазу предполагает введение легирующих элементов в электродное покрытие или флюсы.

Существуют различные методы восстановления (далее — раскисление) металла при сварке, в том числе:

1) раскисление углеродом;

2) раскисление водородом;

3) химическое раскисление;

4) физическое (диффузионное) раскисление.

1. Рассмотрим особенности раскисления металла углеродом. Этот процесс может протекать в 2 этапа:

1) [FeO] + [C] ↔ CO + [Fe];

2) [FeO] + CO ↔ CO2 + [Fe].

При этом наблюдается одновременное присутствие железа, закиси железа, углерода, окиси углерода и углекислого газа.

При сварке наиболее вероятны следующее факторы:

1) при окислении металла устойчивой формой оксида железа будет FeO;

2) раскисление металла углеродом идет только до образования окиси углерода, так как при высоких температурах этот продукт очень устойчив, т. е. по 1-й реакции.

Константа равновесия для этой реакции будет определяться следующим образом:

или после принятых допущений:

На рис. 1 показаны кривые зависимости равновесного содержания оксида железа от содержания углерода в стали при различных температурах.

Из рис. 1 видно следующее:

• с увеличением содержания углерода в металле интенсивно уменьшается содержание в нем закиси железа;

• с ростом температуры процесса раскисляющая способность углерода повышается и раскисление идет значительно полнее, чем при низких температурах.

Однако, несмотря на хорошую раскисляющую способность, углерод как раскислитель находит ограниченное применение. Это объясняется 2-мя обстоятельствами, связанными с тем, что углерод — очень эффективный компонент, недостаток или избыток которого очень существенно отражается на свойствах металла:

а) возникает возможность образования пор в металле шва, в том числе

• если в металле имеется высокое содержание углерода и FeO, то реакция выгорания углерода может протекать бурно;

• на участках, кристаллизующихся в последнюю очередь, где выгорание затягивается;

б) при добавлении во флюс углерода в качестве раскислителя возникает возможность повышения содержания углерода в металле шва, которое не всегда допустимо.

Для Цитирования:
Восстановление и легирование металла в процессе сварки. Главный инженер. Управление промышленным производством. 2018;10.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: