Неровный В.М. Теория сварочных процессов (841334), страница 78
Текст из файла (страница 78)
9.3 приведены в качестве примера несколько раскислителей, реакции раскисления ими металла, равновесные концентрации [геО) и уравнения для расчета констант равновесия зтих реакций. Благодаря своиле химическим свойствам основные шлаки (керамические) обеспечивают лучшее раскисление металла, чем кислые н1лаки. Таблица 9.3.
Примеры действия раскислнтелей Расчетное уравне- ние константы рав- новесия новесная концен- трация Реакция [1теО) ~ [ А1] 1а ЗГеО т 2А1 е ~~~(А!тОт) (А1,0т) ..!. — ° АБО (9.77) 9.9.2. Легирование наплавлениого металла [Мп](геО) (9.76) (МпО) Легирование наплавленного металла осуществляется с соблк>- дением следующих важных требовании: Найдем константу распрелеления: 1) в качестве ле| ирующих следует применять элементы, срод- [ яМ ) 0,775( М О) ство которых к кислороду меньше, чем сродство раскисляюгцнх элемент.ов; [як Мп] [Ъ Мп] 2) наряду с легируюшнм элементом целесообразно вносить в зонУ сваРки н его оксил, наличие котоРого пРедохРанЯет легн- е [а; Мп), ['~', Мп] — массовые концентРации мар ен а ии ма ганца соотвстструюший шемент ог выгорания, венно в шлаке и металле шва.
Принципиально возможно осуществить легирование металла Нспользуя выражение (9.76), запишем (9 77) в вице двумя путями: через металлическую фазу и через шлаковую, 0,775(;о геО) (ле~ ирование через газовую фазу также возможно, но этот процесс ~ ып еще мало изучен). При легнрованин через металлическую фазу ле~ма гирующнй элемент вводят в электродный стержень плн присадочо м л 9.
), у (9.33) о м л 9 77), с учетом (9.3 ) ную проволоку, а также применяют про1шавление легированного Подставляя выражение (9.7Х) в формулу [9 у Легирование металла шва происходит во всех участках зоны Важно отмстить, что распределение серы по сечению толсто- сварки и на всех ее этапах, однако энергичнее и полнее — в процес- листового основ о ого основного металла может быть крайне неравномерным се каплеобразования. вследствие ликв е ликвации при кристаллизации литых слябов, не подНаиболее эффективен метод легирования сварочной ванны иувергающихся при прокатке . х.я при прокатке значительным деформациям. Поэтому тем ввода легирующих элементов, минуя стадию капли, в составе при сварке на некоторых участ скоторых участках шва концентрация серы может дополнительной легирующсй присадочной проволоки при сварке с высокой, а механические свойства шва очень оказаться весьма высокой, а мех дополнительной горячей присадкой.
дней концентрации в металле, удовлетвонизкими даже при ее средней концен ей т ебованиям 1ОСТа. Ото явление называю~ металлурги- 9.10. Рафинирование сварочной ванны ряющеи требованиям 1О и модифицирование металла шва в количестве, превышающем допустимые нормы, резко снижает Третья важная л|ет плургичсская операция, протекающая в его механические свойства и сварочной ванне одновременно с раскислением и легированием является причиной красноломметалла, — его рафинирование, т. е. очищение оз вредных приме- кости металла, а при сварке !763 сей — серы и фосфора.
Полное удаление тгих примесси при плавке приводит к появлению в алке 17ОО 1725 и сварке стали невозможно (см. гл. 8). Однако для рафинирования „„. онь,х трещин плавкие сернистые эвтектики отзеснякзтся расзущими крисзаллитами металла шва к ~рапипам межлу кристаллитами и к месту их стыка [в цеьпральной части сварочной ванны) и становятся часгьк> так нагьщаемых межкрпсттшлгнныл прослоек. К моменту окончания кристаллизации метгсзла шва такие мсжкристаллитные прослойки могут быть еще в жнчком состоянии [Т < Т ). ['. <).:слн возникнут растяг иваюп1ие напряжения от усалки шва и временных сварочных деформаций в шве, го возможно появление на пих участках горячих грещин кристаллизацпонного типа [рис. 9.32).
9.10.2. Десульфурация сварочной ванны Для снижения содержания серы в металле шва нужно вводить в сваргзчнунз ванну такие элементы, которые имели бы к сере большее сродство. чем железо. Кроме того, образуюигиеся сульфиды этих элементов должны удовлетворять следующим требованиям: обладать более высокой, чем у железа или никеля, температурой плавления и не создавать сульфидных легкоплавких звтелтик.
По степени возрастания химической прочности образуюгцихся сульфилов, т. е, их энтальпии, элементы, вводимые лля лесульфурации сварочной ванны, располагаются в следующей последовательности: А[, Са, [Ча, Мп, Мя. Однако использование их для связывания серы сопряжено с трулностями, так как все зти элементы имеют и более высокое сродство к кислороду, т.
е, связываюзся пм в оксиды, практически не упаляющиеся из кристаллизуюшегося шва и образующие включения. Из [ГебЦМпЯ) чипгва г)епс щсзгенцгял здементрн нан- [ге8] т [Мп] ~ (Мп8) -ь [Ее] с константой равновесия [Ге][Мп8) [Ееб][МП] (9. 82) Основная реакция связывания серы марганцем описывается пенность металла (т. е. уменьшение [ЕеО]); увеличение содержа- уравнением ния марганца в металле; высокая концентрация (МпО) в шлаке. В углеродистых сталях обычно отношение [МпЦВ] равно 20...25, что 19.81) позволяет избежать кристаллизационных трещин. В легированных сталях это соотношение должно Г>ыть существенно выше, чтобы получить швы без трещин.
Вторым элементом-десульфуратором служит кальций. Ввод кальция дает слелуюгцие положительные результаты. Во-первых, газообразный кальций активно реагирует одновреУчизывая, что для стали [Ре] = 1, получаем гиенно с серой и кислородом расплавленной стали, образуя свойственные только ему специфические соединения — оксисуль[Мпб)с фиды. Даже при весьма низкой концентрации в металле (не вьипе [Мп] 0,0001;4) кальций вслелствие своей поверхностной активности оказывает заметное влияние на процесс рафинирования, особенно в металле при совместном введении кальция и присалок редкоземельных шва.
элементов — церия и лантана. что в сталях фосфор образует частично растворимые в ферритс 2Ге31 + »Гео 4 4сао (Сао)4 Р205 !1Ге фосфнды ГезР (или Гезр) по реакции Коне»апта равновесия для этой реакции равна ЗГе + Р ~ ~Ге»Р (! 5,63;4 Р). (9. 86) !! (Са4Р,О» )[Ге] Фосфор относится к числу сильно ликвируюших примесей, ко- К,,= 2 .
5 . 4 торые неравномерно распределяются в металле. Ликвацию фосфо- ([Ге»Р] (ГсО) (СаО) ) ра усиливает углерод. При этом возможно образование легкоплавкой эвтектики тройного типа Ге + Р + С„еще более снижающей откуда, полаг да, полагая, что в стали [Гс] = 1, получаем прочность и пластичность шва в тел»пературном интервале хрупкости в сталях (Тл„= 1 ! 73 К). Особенно низкой является темпера- ~ [Са4Р2О5] (9.92) [Г Р] тура плавления фосфидной эвтектики (Тв = 923 К) и соответст- )![(ГеО) (СаО) воино низкой является ее стойкость против образования горячих трещин при сварке никелевых сплавов. Из выражения ( . ) с е, (9.92) .л !уст, что при данной концентрации фосУдаление фосфора из сварочной ванны основано на его окис- ф арочной ванне полнота его удаления в шлак будет зави- ния аство имость в них водорода дотвращение образования ликватов линейной формы путем управ- ' го сплавах, а после их затвердения Раствор ления схемой кристаллизации.
В легированных и высоколегиро- близка к нулю (см. Рис. 9.6). ванных сталях содержание фосфора снижается до 0,002...0,003 ". Поскольку кристаллизующаяся тверд ф р ся тве дая фаза содержит меньше газов, чем оставшийся жидкий металл (маточный раствор), в межтвах возможно образование молекул газов 9.10.4. Модифицирование металла шва дендритных пространствах возможг при протекании реакций: Модифицирование металла шва направлено на измсльченпс кристаллитов шва.
Оно осуществляется введением в жидкий ме- (с1+ [о1 = со; талл зародышей, т. е. твердых частиц, на гранях которых могуз 2!Н] = Н2', (9.93) оседать атомы металла. Чем больше таких активных частиц, тем больше число зарождакнцихся кристаллитов и тем меньше их раз- 2[Н1з (О1 =- НзО; меры. В качестве зародышей служат атомы тугоплавких металлов г(() + (О) = ОН.
или их соединения, обладающие изоморфностью, т. е. таким же, как у металла шва, типом кристаллической решетки и близкими размерами. При выборе элементов-модификаторов необходимо Продукты реакций (9.9 ) в металле не аств жность их окисления, образования карбидо лаются из -варочнои б Разуют по ы * """"'"""" ' ' '~' ) ' " .. == о. :«У;-,,~" "'.; .,!;,;;...;,";,...,..."...,...,„;"...,.„;,',~ кв.,...Ужнц, чтобы, давление газа Ргаз !!0-7 ) м), а повеРхностное натажение на гйанице газ . металл о ~, смачивает твеРлУю фазУ! !Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
