Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Из работ Б.Н. Бадьянова следует, что составы флюсов для высоколегированных сталей должны создаваться на основе компромисса, причем рекомендуется, чтобы содержание главного окислителя %02 составляло не более 10;4, что позволит полностью связать его основными оксидами в комплексы %02 СаО и т. п. 434 15* 435 А, Дж 280 0 0,04 0,08 0,12 240 200 160 120 80 40 При многопроходной сварке с увеличением высогы шва, концсн трация серы, фосфора и кислорола значительно повьппается по сравнению с их содержанием в электродной проволоке.
В меттшлс шва сера образует сульфид железа Геб (Тал = !468 К), Его эвтектика с железом плавится при 1258 К. Вше более низкую температуру плав- жанна в нем эквивалента вредных примесей при отсутствии горячих микротрещин (1) и с горячими микротрешинами (2). Из рис. 928 следует, что главнейший фактор работоспособности сварных соединений - отсутствие горячих трещин. Учитывая неизбежное воздействие фосфора и кислорода, можно сделать вывод, что наиболес перспективными являются способы сварки с эффективной защитой, т. е.
сварка с газовой зашитой и смешанной газошлаковой защитой. 9.9. Раскислеиие металла при сварке О % (, ) пения имеет его эвтектика с ком- При всех способах сварки весьма вероятным (в большей или плексом 2ЕеО -8602. В сталях с меньшей степени) является окисление основы или составляющих Рис. 9.?5. Зависимость работы повышенным содержанием никеля сплава.
Возможны следующие три основные вида окисления соизлома металла шва от содер- образуются сульфиды никеля Х18 ставляюьцих сплава шлаком: прямое окисление, окисление низших Таблица 9.1. '1'епловой эффекг реакций прямого окисления лля некоторых элементов к кислороду. Такие элементы называются раскислителями, а сам процесс восстановления металла из оксида — раскислснием. Помимо раскисления действием элементов-раскислитслей суТепловой эффект, кджсмоль ществует диффузионное раскисление, при котором кислород (в оксила кислорода составе оксида основы сплава) экстрагируется из металла с помо- щью сварочного шлака специального состава. А! л — О ~~ — А1аО, 3 1 ь 393,3 л 262,2 Как правило, при окислении сталси наиболее вероятно окисле4 2 ние основы, т.
е. железа, и образование ГеО, что доказано термо- 1 + 64,5 + 129,0 динамическим расчетом (см. пример 8.4). Рассмотрилз процессы Ре —:н сО Ге + — О: — э РсО раскисления стален, содержащих растворенный в них оксид ЕеО. 1 1 Ра«кисление стали с получением конденсированных про— !'!2 ' — Оа + — !лО л 21,6 — 43,2 дуктов реакции (осадочное раскисление) сопровождается обра2 зованием конденсированных оксидов, не растворимых в металле.
К аскислителям, образующим такие оксиды, относятся 1й Вц Мп, На направление реакции (9.52) помимо внешних условий будут Крс А! и д . В общем виде реакция раскисления стали представляется существенно влиять концентрации реагирующих веществ и срод- А!идр. В обще д р 'ц Р' ство элементов к кислороду. уравнением Марганец Мп (Т„я = 1517 К; Т„„„= 2300 К; р = 7,46 гlсмз) при окислении превращается в закись МпΠ— относительно сильныи ос- ( у. [геО] = [ «" (9.56) ионный оксид, не РаствориСледовагельно, количество растворенного в металле оксида гсО в металле. Закись мар- мый в металле.
обратно пропорционально концентрации введенного в сталь расганца о разует с зак с 1785 К кислителя [Рп)) Таким образом, для определенного интервала температур мож- к в жидком так и в 008 ров как в жидком, так и в но установить зависимость между концентрацией раскислителя и н и. Их взаим- твердом состоянии. х взаимконцентрацией находящейся с ним в равновесии свободной закиси аствор-ние 1923 ное физическое растворение железа. Тогда, задавая допустимое содержание [ГеО), определяю ~ ' " ф 0,04 п иводит к уменьшению сосоответствующую ему концентрацию раскислителя в металле. В привод ' У е жания в шлаке свободной табл.
9.2 приведены данные о тепловом эффекте важнейших об- держани иси железа, и поэтому созменных реакций раскисления с получением конденсированных закиси железа, даются условия зшя соотвст- 0 0,2 0,4 0,6 О, ,8 1,0 оксидов. е о а из ме- 50 % (мас.) Тявзица 9.2. Тепловые эффекты раскислеиия железа сгвуюшего перехода из ме- Алюминий А! )Тпп = 931 К; ?;„и = 2773 К; р .= 2,7 г!ем~) является наиболее сильным раскислителем в этой группе )см рис. 9.28). Он образует амфотерный оксид А1гОз.
Раскисление жидкого металла алюминием сопровождается значительным выделением теплоты, обеспечивающим дополнительный подогрев мегалла сварочной ванны, что способствует более интенсивному протеканию сварочных процессов. Однако не все количество оксида алюминия всплывает на поверхность сварочной ванны, частично оп остается в металле шва в виде включений. Это одна пз причин ограниченного применения алюминия как раскисп1пспя при сварке сталей. Кроме того, как и титан, алюминий склонен образовывать с азотом стойкие нитриды, снижающие гщастичность швов. Большой недостаток процесса раскисления осаждением обра- з!-ж .,- .' СО, % 1мас.) Облас~ь П (устойчивое существование закиси железа ЕеО) появляется прп температурах, близких к 873 К, и увеличивается с дальнейшим ростом температуры.
Для этой области характерно наличие окислительной среды, т. е. заметного количества ушгекислого газа. Присутствие СОг способствует развитию процесса окисления железа по реакции 80 60 40 20 800 1000 1200 Т, К Рис. 9.29. Условия равновесия железа, оксидов железа, СО и ГОг (9.59) Ге + СО2 — ь ГеО + СО Оои.наличии. магнетита,ейз04 железо восстанавливается окси [ГеО) = [С] (9.63) ,к в в,':,-"**,'"'.' ' ' Г'*'*' к' -'"",' "„Ф. '« ...лл; и '«, -,;..
",.а ..-; „.; г; ж;к,:::- ь '('!,ях -";-'...':.;,:",:" з ..!,;;.';- =;., ю-.',.а;::,; .-',::;-,:„;"-..', . Я *--': ь.*-з.*~'."" 1." к ы ' н ес-':; .'-'. с-.'-~„,:-,.т."ь'а„..'я'-';-"":,.;:,-,";:":;,'"!;я;:;::„-:;: „,'-;., — 'а ..':~;".'з с'~, .,*ь'."~.кз-",'=;; -.;:"а"!~ ([ ~ =- 1), и выражая концентрацию оксида углерола через его [Гс~ =- парциальное давление лсгбс Итак, чем большс углерода в стали, тем меньше геО образуется при ее окислении. С ростом температуры процесса раскисляющая способность углерода повышается и раскисление идет значительно полнее, чем при низких температурах.
Однако, несмотря на высокую раскисляющую способность, углерод как раскислитель находит ограниченное применение. Это объясняется следующими обстоятельствами: возможно образование пор в металле шва, особенно на участках, кристаллизуюшихся в последнюю очередь н сильно насы- Н з — От =- Н,О (+ 242 760 Дж!моль) 1 2 Недостатком волорода как раскислителя является его высокая растворимость в металлах, которая может привести к ооразованию пор и трешигь Оценивая зффективность раскислсния на основе обменных реакций, следует иметь в виду, что даже в условиях, когпа пропесс плавки стали протекает достаточно долго, состояние равновесия в реакциях раскисления нс достигается.
При сварке отклонения концентрапий от равновесных будут еще большими (в сторону более высокого солсржания закиси железа). Поэтому в сварочной практике часто применяют одновременно несколько раскислителей. Для сравнения раскислительной способности некоторых злементов с углеродом на рис. 9.28 приведены кривые зависимости (9.68) Е ратуры уменьшается.
Это зна- (ГеО) = ЦреО1 4 чит, что при высоких темпсратуЕсли в равнение (9.67) подставим (9.68), то получим рах закись железа может перейти Если в уравнение . подставим 3 из металла в шлак в меньшем К (ЕеО э102) количестве, чем при низких. с /ЕО(БО )' (9.69) 2 При диффузионном раскислении закись железа удаляется 1800 !850 1900 1950 2000 Т, К из металла в шлак путем диффу- Решим уравнение (9.69) относительно [ЕеО1: зии, поэтому ванна жидкого ме- (РеО ЯО ) Рис.
9.30. Заанснлюсть константы галла находится в спокойном (ГеО1 = К;. распределения закиси железа в (ЯО2) состоянии, а все химические металле и шлаке от температуры процессы совершаются на гра- гг, является константои, ооратнои произведению двух кон нице металл — шлак и в самом где Л является константои оо а шлаке. Однако само раскисление протекает медленно.
При темпс- стант: Е и К,. ратурах, близких к температуре затвердевания металла, константа Таким образом, при использовании кислых шлаков для умень- наиоолее сильным из них является СаО. Такие шлаки не обладают сносооностью к диффузионному раскислению, так как имеющиеся в них незначительные количества ЯО» (или ТРОт) сразу же б . у же удут связываться в комплексные соединения с основными оксидами шлака, т.
е. (СаО)-'(%0т)~~(СаО Б10 ), (9 72) и шлак нс будет извлекать ЕеО из металла. Для раскисления металла с сохранением в нем полезных легирующих элементов в основные шлаки вводят специальные добавки-раскислители. Онн ведут сеоя гак же, как при осадочном раскислении метачла шва, но продукты раскисления переходят в шлак. (1 1роцесс раскисления стали шлаком можно описать уравнени- — разбавлять шлаки специальными добавками, которые уменьшают содержание в шлаках оксида раскислителя. В табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
