Особенности металлургических процессов при сварке, влияние кислорода, азота и водорода воздуха на металл шва
Процесс электронной сварки плавлением характеризуется хим реакциями, которые появляются меж расплавленным металлом и окружающей средой. При переносе металла с электрода в сварочную ванну капли и пары электродного металла и сварочной ванны, нагретые до больших температур, ведут взаимодействие с водянистым шлаком, атмосферными и иными газами.
Потому хим состав наплавленного металла может значительно отличаться от хим состава основного металла и электродов. Как правило это утежеляется высочайшей температурой сварочной ванны и малым временем пребывания металла в водянистом состоянии. Таким макаром, в процессе сварки в течение недлинного промежутка времени совершаются сложнейшие процессы взаимодействия разных хим частей. Основное воздействие на качество сварного шва оказывают кислород, азот и водород. При неверном ведении процесса сварки водород образует поры в шве, а кислород и азот значительно усугубляют механические характеристики наплавленного металла.
Кислород попадает в зону сварки из окружающего воздуха, из воды флюсов, из воды кромок свариваемого металла, обмазки электродов и защитных газов, также из материалов обмазки и флюсов. В материалах обмазки и флюсах кислород находится в виде оксидов кремния, марганца и др. В процессе сварки кислород соединяется с железом и остается в металле шва в виде оксида FeO. С увеличением содержания кислорода в металле шва понижается предел прочности, предел текучести, ударная вязкость; усугубляется коррозионная стойкость, жаропрочность сталей. Удаление кислорода из расплавленного металла происходит за счет введения в сварочную ванну таких частей, как кремний и марганец. Эти элементы ведут взаимодействие с оксидом железа FeO, кислород в связанном состоянии перебегает в шлак либо на поверхность сварочной ванны. Таковой процесс именуется раскислением.
Азот из окружающего воздуха попадает в зону сварки. Он растворяется в железе, титане, марганце, молибдене и вступает с ними в хим взаимодействие с образованием нитридов. Нитриды резко наращивают крепкость и понижают пластичность сварного шва. Для уменьшения содержания азота в металле нужно исключить азот из зоны сварки. Этого добиваются сваркой в защитных газах. Водород, подобно кислороду и азоту, поглощается в процессе сварки металлом шва. Источником водорода в зоне сварки может служить влага покрытия либо флюса, атмосферная влага, влага ржавчины на поверхности сварочной проволоки и на свариваемых кромках. Водород, в отличие от кислорода и азота, в процессе сварки не образует хим соединений с железом, а только растворяется в расплавленном металле. Завышенная растворимость водорода в водянистом металле является предпосылкой пористости.
Уменьшения содержания водорода в металле шва можно достигнуть методом подготовительного прокаливания толстопокрытых электродов и флюсов, кропотливой зачисткой свариваемых кромок от окалины, ржавчины и других загрязнений, подготовительным нагревом деталей. Сразу с удалением из металла шва кислорода, азота и водорода нужно также очищать (рафинировать) металл шва от серы и фосфора, являющихся вредными примесями в сталях. Сера попадает в сварочную ванну из основного металла, сварочной проволоки, покрытий и флюсов. Более неблагоприятной формой сернистых соединений в металле шва считается сульфид железа FeS. В процессе кристаллизации он образует с железом эвтектику с температурой плавления ниже, чем у основного металла.
Эвтектика размещается меж зернами кристаллизующегося металла и является предпосылкой появления жарких трещинок (красноломкость). Избавиться от этого недостатка позволяют кальций и марганец, находящиеся в сварочной проволоке и обмазке электрода. Фосфор в металле шва находится в виде фосфидов железа Fe3P и Fe2P. Повышение фосфора в металле шва понижает ударную вязкость, в особенности при низких температурах, потому фосфор нужно удалять. Это получается из-за его окисления и удаления в шлак. Для уменьшения вредного воздействия серы и фосфора их содержание в главном и электродном металле, в покрытии электродов и флюсах строго ограничивается надлежащими ГОСТ.