Якушин Б.Ф. - Физико-химические и металлургические процессы в металлах при сварке (1043835), страница 25
Текст из файла (страница 25)
жидкополвижных шлаках быстрое выделение газов из металла сопровождается попутным захватом частиц шлаковых включений и бочее полным очищением металла шва. Поэтому важно умело подбирать соответствующие добавки к шлаку, чтобы влиять на изменение его вязкости в нужном направлении. Отличным разжижителем шлаков, особенно основных, является фтористый кальций Сарз (цлавиковый шлат). Уменьшают вязкость и такие оксиды, как 7102, К20, НазО, МпО, а также хлориды.
Особенно благоприятно влияние оксида Т)02, который способствует получению ккороткого» шлака. Таким образом, для сварки более желательны маяовязкие, легкоподвижные, а затем быстро затвердевающне шлаки, Этому условию больше всего удовлетворяют ккороткие» (основные) шлаки. После затвердевания шлаки должны быть удалены с поверхности шва, Насколько легко зто сделать — зависит от ряда причин, в том числе и ст окислительной способности шлака. Повышенная окислительная способность может резко ухудшить отделяемосгь шлаковой корки от поверхности шва. Действительно, если концентрация оксидов железа в ишаке повышена, может происходить окисление поверхностных слоев металча вплоть до его затвердева. ния. На поверхности мешлла образуется оксилная пленка шлака.
состоящая главным образом из РеО, Кубическая кристаллическая решетка РеО строится на базе кубической кристаллической решетки уже закристаллизовавшегося шва, Изоморфность этих двух контактирующих фаз обеспечивает корошее сцепление (когезию) шлака и металла, но является главной причиной плохой отлелимости шлаковой корки. Наличие в шлаковом покрове соединений, кристаллизующихся в той же кубической системе, что и РеО, приводит, в свою очередь, к достраиванию этими соединениями решетки РеО, а значит, к достаточно прочному сцеплению шлака с металлом. По кубической системе кристаллизуютсв соединения типа !ппинелей, представ- 4!8 дшощие собой сложные оксиды двух- и трехвалентиых металлов (А1, Мй, Ре и др).
Ввод в шлак РИОз способствует лучшей отделимости шлаковой корки, так как при этом не образуется промежуточных соединений между шлаком и металлом. 9.3.2. Характеристика важнейших простых оксидов, вкодящнх в светав шлаковой фазы Диоксид кремния — кремнезем 8)Оз (Т„» = 1983 К; р = 2300...2600 кг)мз) — сильный кислотный оксид, который легко вступает в реакцию с основными оксидами, образуя комплексные соединения — силикаты) РВОэ повышает вязкость шлака н способствует получению адлинных» шлаков.
Из расплавленного состояния 58Оз затвердевает в модификацию — кристобаллит, который при лальиейшем охлаждении переходит в новую молнфикацию— тридимит — и затем в кварц, Эти превращения сопровождаются выделением теплоты. Диоксид 8102 не растворим в металле. Оксил кальция СаО (Т,„= 2843 К; р = 3400 кзти ) - сильный 3 основной оксил, образующий комплексные соелинения. Очень термостойкий, диссоциирует весьма слабо. Связывает серу и особенно фосфор, облегчая их переход в шлак. Повьлпает вязкость шлаков.
Не растворим в металле. Полуторный оксил алюминия А!зОз (Т„л =. 2323 К; р = 3 = 3600...4000 кзтм ) — амфотериый оксид, реагнруюгцигэ с кислотными н сюновными оксидами, Повыгнает вязкость шлаков, склонен к образованию шпинелей. Не растворим в железных сплавах. Закись марганца МпО(Тля = 1873 К; р = 4700...5500 кгlи )— 3 основной оксид, образующий комплексные соединения с кислотными оксидами. Связывает серу в сульфид марганца и повышает ее растворимость в шлаке, Способствует некоторому понижению вязкости шавка; однако не влняег иа скорость его кристаллизации. Не растворима в Ре 3 Закись железа РеО (Т„я = 1643 К; р = 5900 кг)м ) -.
относительно слабый основной оксид, образующий комплексные соединения с кислопзыми оксндами (силикатами, титанатами, боратами и лр.). Вступает в обменные реакции с элементами, у которых большое сродство к кислороду. Растворима в шлаке и мешлле. 419 В аильноточных сжатых дугах степень иоиизации газа в столбе дуги может достигать значений, близких к 100 Зм а термоэмиссионная способность катода оказывается исчерпанной.
В этом случае увеличение тока практически уже ие может изменить числа заряженных частиц в дуге. Ее сопротивление становится положительным и почти постоянным (Я = сапы). Высокоионизованная сжатая плазма по электропроводности близка к металлическому проводнику и для нее справедлив закон Ома. 2.2.
Элементарные процессы в плазме дуги 2.2Л. Основные параметры плазмы Как известно, плазма состоит из заряженных и нейтральных частиц. Положительно заряженными частицами плазмы являются положительные ионы (газовая плазма) и дырки (плазма твердого тела), а отрицательно заряжениыыи частицами — электроны и отрицательные ионы. Состав нейтрального компонента плазмы может быть достаточно сложным: помимо атомов и молекул, находящихся в нормальном состоянии, в плазме в гораздо большем количестве могут присутствовать атомы н молекулы в различных возбужденных состояниях.
Но поскольку плазма — это ионизованный газ, для ее описания используются те же понятия, что и для обычного газа. Введем основные параметры плазмы, исходя из простых молекулярно-кинетических представлений. Прежде всего необходимо -з знать концентрацию (плотность) частиц разного сорта леь м (индека а означает сорт частиц). Далее все величины, относящиеся к электронам плазмы, будем обозначать с индексом е, к ионам — с индексом 0 а к нейтральным частицам — с изщексом л. Вали в плазме присутствуют ионы нескольких сортОв, следует задавать отдельно концентрацию ионов каждого сорта. Состав плазмы удобно также характеризовать безразмерным параметром — отношением концентрации электронов к сумме концентраций нейтральных частиц и ле электронов, или степенью иолизачли 2 = —. По степени напил, +и„ ванин плазму обычно подразлеляют на слабо нонизованную (2 < -з < 10 ) и полностью ионизованную (2 1), т.
е. плазму, состоящую только нз заряженных частиц. з Т„(о) = ехс — ' ехр — ' (2.! ) где й = 1 Зй ! 0 Дж/К - постоянная Больцмана; Т, — температура -23 электронов, К; о — скорость хаотического теплового движения электронов, м!с. График функции Яо] приведен на рис. 2.6. Аналогичный вид имеют функции распределения по акоростям и для других частиц.
Максимум функпин Те(г] определяет наиболее вероятную скорость !2ДТ, с = в л3е (2.2) Частицы, образующие плаз- Г(с] му, находятся в состокнии хаотического теплового лвнжения. Для характеристики этого движения вводят понятие температуры плазмы в целом Т или отдельных се компонентов — частиц сорта а — Та. Температура плазмы вводится в прелположе- 0 с Рнс. 2.б. Фулклия Максвслла— нии, что плазма а целом находитса в состоЯнии теРмодннами- вальц ы слепня э ческого равновесия, а функции тронов в плазме оо скоростям распределения частиц всех сортов по скоростям а являются максвелловскими с одной и той же температурой Т; в этом случае плазма называется изотермической.
Гораздо чаше в плазме имеется частичное термодинамическое равновесие, когда отдельные ее компоненты имеют максвелловские раапределення по скоростям с различными температурами. Такая плазма является неизотермнческой. В частности, распределение электронов по модулям акоростей описывается выражением: Т, К 1900 Т,К 1600 1ВОО 1200 1700 Т,К Т,К 21 1976 1743 17 1564 1520 1 500 МпО 20 40 60 Во — ВДОь % (мдс.) 420 421 Диоксид титана Тгфз (Тя„2123 К; р = 4200 кг!м ) — кис- 3 потный оксид, образующий с основными оксидами легкоплавкие подвижные комплексы — титаназы.
Способствует получению короткого шлака, обладающего высокой газопроиицасмостью, Не растворим в сталях. Фосфорный ангидрил Р205 — кислотный оксид, образукиций комплексные соединения с СаО, а также с другими оксидами. Нс растворим в металлах. 9.3.3. Основные системы сварочных шлаков В зависимости от состава сварочные знлаки можно разбить иа трн типа: шлаки оксидного типа, представляющие собой соединения оксидов различных металлов; шлаки соленого типа, состоящие нз фтористых и хлористых солей щелочных и шелочиоземельных металлов; шлаки окснлно-солевого типа, сосгошцие из солей и оксидов.
Бояьшинспю шлаков любого тина состоит из основы, или «скелетая, и добавок, или примесей. Основа ишаков представлена двойной или тройной шлаковой системой,т. е, сочетанием двух Ряс. 9.19. Диаграмма октояиия шлаковой системы оксидиага типа МяΠ— РООз илн трех главных компонентов, содержание которых в шлаке составляет более 1О рй Изучают такие системы обычно с помощью диаграмм состояния, которые строят для лвойньщ или тройных систем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
