8.13 Дифузійне розкиснення

Розподілення FeO у шлаковій ванні підкоряється закону Нернста

, (8.48)

де L — константа розподілення.

У зварювальній ванні має місце частковий перехід FeO у шлак. Для того, щоб такий перехід був можливий необхідно зменшувати кількість цього оксиду у шлаку. Це досягається такими шляхами:

1. Зв’язують закис FeO у комплексні сполуки за допомогою кислотних оксидів з утворенням силікатів, титанатів.

2. Розчиняють шлак нейтральними у хімічному відношенні домішками.

3. Проводять розкиснюючи обмінні реакції.

Величина L залежить від температури: чим нижча температура, тим вища L. Це означає, що чим нижча температура, тим більше FeO переходить у шлак. У цілому процес іде повільно і на розкиснення металу шва не має значного впливу.

8.14 Розкиснення металу кислотними та основними

шлаками

8.14.1 Розкиснення кислотними шлаками

Розкиснення кислотними шлаками засноване на зв’язуванні FeO кислотними оксидами у комплексні сполуки

. (8.49)

Активність цієї реакції залежить від:

1. Концентрації SіO₂, тобто чим вища концентрація, тим активніше відбувається утворення комплексних сполук. Однак збільшення концентрації SіO₂ робить шлак більш довгим, густим, зменшує його активність, а також зменшує стабільність процесу зварювання. Рекомендують SіO₂ заміняти повністю або частково на TіO₂. При цьому зберігається кислотність шлаку, але він стає більш коротким та рухомим.

2. Концентрації комплексної сполуки у шлаку. Необхідно постійно зменшувати кількість комплексних сполук у шлаку. Для цього використовують елементи, що утворюють основні оксиди

. (8.50)

При цьому зменшується кислотність шлаку.

8.14.2 Розкиснення основними шлаками

Основні шлаки мають погану здібність до дифузійного розкиснення тому, що невелика кількість кислотних оксидів (SіO₂, TіO₂ та інші) швидко зв’язуються у комплексні сполуки і тому шлаки втрачають свою здатність до розкиснення

. (8.51)

Для того, щоб основні шлаки виконували своє призначення вводять елементи розкиснювачі

. (8.52)

Чим більше оксиду розкиснювача переходить у шлак, тим менша спроможність шлаку до розкиснення. Для збереження цієї здібності обмежують кількість розкиснювача, або одночасно вводиться кілька розкиснювачів, що зв’язують виникаючий оксид розкиснювача в комплексне з’єднання, або зменшують концентрацію оксиду розкиснювача у шлаку шляхом введення у нього нейтральних домішок.

8.15 Легування металу шва

Легування металу шва необхідне для отримання заданих експлуатаційних властивостей. Для того, щоб процес легування протікав нормально необхідно:

1. Використовувати елементи розкиснювачі, які мають спорідненість до кисню більшу ніж легуючі елементи.

2. Разом з легуючими елементами у зварювальну ванну вводять оксиди легуючих елементів (у певній кількості), що дає можливість зменшити випалювання легуючих елементів.

Процес легування може протікати у шлаку, металі та газовій фазі. Легування крізь газову фазу вивчено мало і тому вважається, що цей вид

відіграє незначну роль. При легуванні крізь металеву фазу легуючі елементи вводять в електродний дріт. При легуванні крізь шлакову фазу легуючі елементи вносять крізь покриття електродів або флюс.

Процес легування може іти:

1. Шляхом безпосереднього розчину легуючого елементу в зварювальній ванні.

2. Завдяки обмінним реакціям.

Найбільш ефективно легування відбувається в процесі краплеутворення та визначну роль відіграє легування крізь металеву фазу.