36. Объясните понятия «ликвация» и «сегрегация».

Ликвация - разжижение, плавление, заключающийся в разделении магмы на две или более жидкие фазы. Эти жидкие фазы могут или застывать (консолидироваться) совместно, давая начало таким породам, или отделяться друг от друга под влиянием силы тяжести и кристаллизоваться

----процесс разделения первоначально однородного магматического расплава при понижении температуры на две разные по составу несмешивающиеся жидкости. В результате кристаллизации последних образуются разные по составу минеральные агрегаты (горные породы и руды . Л. возникает в результате того, что сплавы, в отличие от чистых металлов, кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур. При этом состав кристаллов, образующихся в начале затвердевания, может существенно отличаться от состава последних порций кристаллизующегося маточного раствора. Чем шире температурный интервал кристаллизации сплава, тем большее развитие получает Л., причём наибольшую склонность к ней проявляют те компоненты сплава, которые наиболее сильно влияют на ширину интервала кристаллизации (для стали, например, сера, кислород, фосфор, углерод). Л. оказывает, как правило, вредное влияние на качество металла, т. к. приводит к неравномерности его свойств.

сегрегация (отделение) в металлургии, неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации.

37. Назначение электродных покрытий, типы покрытий. Почему электроды с двухслойным покрытием можно считать перспективным видом электродов?

Электродные покрытия можно разделить на две основные группы: стабилизирующие (стабилизировать — делать более устойчивым), или тонкие; качественные, или толстые.

Э лектродное покрытие при среднем диаметре электрода 3 – 5 мм имеет толщину на сторону 1 мм. Их относительный вес к весу стержня 30 – 35%. При плавлении таких электродов вне зависимости от режима сварки соотношение между реагирующими компонентами Ме и покрытия остаётся постоянным. Изменение состава капли Ме при изменении режима сварки намного меньше, чем при сварке под флюсом (зависит от режима сварки). В зависимости от назначения электродов, состояния и свойств свариваемого Ме, электродные покрытия имеют совершенно различный состав. Учитывая какие шлакообразующие и газообразующие материалы используются в электродном покрытии выделяют 4 группы электродов.

Рудно-кислые.

В качестве шлакообразующих материалов используются окислы FeO, MnO, SiO₂, TiO₂. В качестве газообразующих – органические соединения: крахмал или декстрин. В качестве раскислителей используют ферромарганец. Таким типом покрытий обладают следующие электроды: СМ-5, АНО-2.

Рутиловые.

Это покрытие обеспечивает шлак со значительным содержанием рутила. В качестве других шлакообразующих применяется магнезит (MgO) и полевой шпат (CaO). В качестве газообразующих используются карбонаты (CaCO₃) + небольшие добавки органических соединений. В качестве раскислителя используют ферромарганец. Пример электродов: МР-3, МР-4, АНО-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-6.

Фтористо-кальциевые.

Это покрытие построено на базе карбоната кальция CaCO₃ (мрамор) и плавикого шпата (CaF2). Газовая защита создаётся в следствии диссоциации CaCO₃. Для раскисления применяется FeSi, FeTi. Пример электродов: УОНИ 13/45, СМ-11.

Целлюлозное.

Эти покрытия создают защиту от воздуха значительным количеством органических соединений при меньшем количестве шлакообразующих. Раскислители: FeMn, FeSi. Пример электродов: ВСЦ-1, ВСЦ-2.

Стабилизирующие (тонкие) покрытия имеют в своем составе вещества, молекулы и атомы которых легко ионизируются, т. е. обладают низким потенциалом ионизации, поддерживая этим горение дуги и облегчая ее возбуждение при непрерывном изменении полярности переменного тока. Такие покрытия называют также ионизирующими. Жидкое стекло представляет собой склеивающее вещество, применяемое для приготовления всех видов покрытий для электродов. Назначение качественного покрытия электродов заключается в следующем: а) повышении устойчив©сти горения дуги; б) создании вокруг дуги защитной оболочки из газов и шлаков для предохранения жидкого металла от окисления кислородом и азотирования азотом окружающего воздуха; в) образовании защитного слоя шлака на поверхности сварочной ванны для раскисления и замедления остывания металла шва; г) введении в металл шва дополнительных легирующих элементов для улучшения его механических свойств.

Качественные покрытия позволяют получать плотный, прочный h вязкий наплавленный металл без пор, раковин и шлаковых включений, не уступающий по механическим свойствам основному металлу. Они наносятся на проволоку слоем толщиной от 0,7 до 2,5 мм. Вес качественного покрытия составляет от 30 до 75% веса металлического стержня электрода. Один конец электрода (контактный) остается непокрытым на длине около 50 мм, этим концом электрод вставляется в электрододержатель.

В безогарковых электродах покрытие наносится по всей длине электрода, который с обоих концов зачищается на конус. В этом случае длина электрода диаметром 4; 5 и б мм делается несколько меньшей и обычно равна 350 мм.

Качественные покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:

1. При плавлении покрытие должно образовывать жидкий защитный шлак и газы.

2. Температура плавления покрытия должна быть близка к температуре плавления металла электрода и лежать в пределах 1100—1200°.

3. Обеспечивать устойчивое горение дуги при сварке на переменном токе (этому требованию отвечают не все покрытия).

4. Прочно держаться на электроде, покрывая его плотным и равномерным слоем без отслаивания или растрескивания.

5. Быть возможно более водоупорным и не портиться от воздействия влажного воздуха.

6. Шлак должен получаться не слишком вязким и легко растекаться по наплавленному металлу, покрывая его равномерным слоем. Правильно подобранная вязкость шлака имеет важнейшее значение для создания наиболее благоприятных условий протекания металлургических процессов при сварке.

7. Шлак должен обладать раскисляющими (восстановительными) свойствами по отношению к окислам металла.

8. Застывший шлак должен иметь большую усадку, чем металл шва, и поэтому легко отделяться от поверхности шва.

9. В электродах для вертикальной и потолочной сварки шлак должен быстро затвердевать и удерживать капли металла от стекания вниз.

10. Покрытия не должны содержать примесей, вредно влияющих на качество шва (серы, фосфора, влаги и др.).

Советскими учеными разработана теория металлургических процессов, позволяющая точно рассчитывать составы электродных покрытий в соответствии с предъявляемыми требованиями к свойствам наплавленного и основного металла. Применяемые для приготовления электродных покрытий вещества условно могут быть классифицированы на следующие группы: Шлакообразующие — минеральные вещества, содержащие окислы металлов (руды): титановую руду (ильменит), обогащенную титановую руду (титановый концентрат), природную двуокись титана (рутил), марганцевую руду (пиролюзит), полевой шпат, плавиковый шпат, мел, фарфоровую глину (каолин), кварц, гранит, мрамор [3]. Титановая и марганцевая руды увеличивают скорость затвердевания шлака, что особенно важно при сварке вертикальных и потолочных швов. Титановая руда также увеличивает скорость плавления электрода, что повышает производительность сварки. Полевой шпат увеличивает устойчивость горения дуги, но при этом повышает жидкотекучесть шлаков. Полевой шпат иногда заменяют гранитом. Плавиковый шпат и двуокись титана понижают вязкость и температуру плавления шлака, придают ему нужную скорость затвердевания, однако плавиковый шпат в то же время снижает устойчивость горения дуги, так как входящий в его состав фтор способен образовывать отрицательные ионы, наличие которых снижает величину заряда околокатодного пятна, вследствие чего для повторного зажигания дуги переменного тока требуется более высокое напряжение. Газообразующие — крахмал, древесная мука, хлопчатобумажная пряжа, целлюлоза, древесный уголь, пищевая мука. Раскислители — ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, ферромолибден, алюминий.

Легирующие — ферромарганец, ферросилиций, феррохром, ферротитан и реже окислы металлов (окись меди, окись хрома, углекислый никель и др.). Основным легирующим веществом в большинстве покрытий является ферромарганец, который служит одновременно раскислителем. Марганцевая руда также используется как легирующее вещество в покрытии, увеличивая содержание марганца в металле шва. Для легирования углеродом в покрытие вводят графит. Связующие — придают покрытию вид пасты и после затвердевания прочно удерживают его на стержне. Для этой цели применяют жидкое стекло, реже — декстрин. Стабилизирующие — поташ (К2С03), калиевое жидкое стекло.

Основной частью покрытия УОНИ-13 является углекислый кальций (СаС03), вводимый в виде мрамора. При нагревании и плавлении СаС03 разлагается на окись кальция СаО, дающую основную массу шлака, и углекислый газ СО е, образующий защитную газовую оболочку вокруг расплавляемого электродного металла. Плавиковый шпат в основном состоит из фтористого кальция и вводится в покрытие для понижения температуры плавления и уменьшения вязкости шлака. Кварц служит для разжижения шлака и уменьшает выгорание кремния в наплавляемом металле.При сварке малоуглеродистой стали электродами с покрытием УОНИ-13/55 наплавленный металл содержит около 0,1% углерода, около 1% марганца, 0,2—0,3% кремния и только около 0,02% кислорода. Таким образом, электроды с покрытием УОНИ-13 дают хорошо раскисленный плотный наплавленный металл, содержащий несколько повышенные количества марганца и кремния и обладающий высокими механическими свойствами. Металл, наплавленный электродами с покрытием УОНИ-13, обладает высокой пластичностью, значительной ударной вязкостью, достигающей 25—30 кгс’м/см для УОНИ-13/45 и УОНИ-13/55. Как правило, в металле, наплавленном электродами с покрытием УОНИ-13, не образуется трещин. Поэтому электроды с покрытием УОНИ-13 считаются лучшими по качеству и применяются для сварки особо ответственных конструкций, которые испытывают ударные нагрузки и вибрации, а также подвергаются действию повышенных или пониженных температур. Покрытие УОНИ-13 требует применения для сварки постоянного тока обратной полярности. При сварке на переменном токе необходимо включать в сварочную цепь осциллятор для обеспечения устойчивого горения дуги. Для сварки на переменном токе без осциллятора в состав покрытия УОНИ-13 вводят стабилизирующие горение дуги ионизирующие добавки: заменяют, например, кварц полевым шпатом и добавляют в покрытие около 4% поташа (например, в покрытиях К-51, К-52). Для получения хорошего шва при использовании электродов с покрытием УОНИ-13 необходимо вести сварку возможно более короткой дугой. За последние годы разработано много новых видов покрытий для электродов, в том числе для сварки сталей с особыми свойствами. Из новых покрытий следует упомянуть покрытие ВСР-50 основного типа, аналогичное УОНИ-13, но содержащее двуокись титана в виде рутила. Состав этого покрытия следующий: 5% гранита, 22% двуокиси титана (рутила), 33% мрамора или мела, 25%, плавикового шпата, 6% ферромарганца, 8% ферросилиция 45%-ного, 1% ферротитана, 15% жидкого стекла. Отношение веса покрытия к весу стержня 33—42, коэффициент наплавки 9,5 г/а час.

Покрытие ВСР-50 разработано Всесоюзным научно-исследовательским институтом строительства трубопроводов (ВНИИСТ). Оно имеет несколько пониженную температуру плавления и не образует на конце электрода одностороннего козырька; особенно пригодно для сварки труб. Покрытие этих электродов совершенно нечувствительно к увлажнению. Новые электроды, которым авторами присвоена марка ВСП-16 и ВСП-1бм, пригодны для сварки малоуглеродистых и легированных сталей на постоянном и переменном токе. По механическим свойствам наплавленного металла они соответствуют электродам Э42 и Э50.

Электроды с покрытием СМ-11 получили распространение на строительстве, так как их свойства отвечают условиям сварки в этой отрасли. Входящий в покрытие железный порошок уменьшает скорость охлаждения наплавленного металла, что благоприятно сказывается при сварке в условиях пониженных окружающих температур. Электроды с покрытием СМ-11 позволяют сваривать швы в любом пространственном положении и обеспечивают получение наплавленного металла без трещин, с высокой пластичностью, ударная вязкость наплавленного метала при сварке этими электродами достигает 14—18 кгс-м/см2. Применение в покрытиях СМ-11 железного порошка придает им новые важные технологические свойства. Дело в том, что большинство покрытий, не содержащих железный порошок, плавится медленнее металлического стержня, вследствие чего на конце электрода при сварке образуется козырек. Это повышает производительность процесса сварки и исключает возможность затухания дуги, что является существенным преимуществом покрытий с железным порошком.

Для сварки высокопрочных сталей с пределом прочности свыше 100 кгс/мм2 разработана серия покрытий марок НИ-3, НИ-ЗМ, НИ-5 и др. на основе мрамора, плавикового шпата, ферромарганца, ферротитана, ферросилиция, феррохрома и ферромолибдена. Существует также большая номенклатура покрытий для сварки высоколегированных жаропрочных, кислотостойких и нержавеющих сталей, а также для наплавки сталей и получения наплавляемого металла требуемой прочности, пластичности, твердости и износостойкости.,Электрод с низким содержанием водорода и высокими сварочно-технологическими свойствами. Двухслойное покрытие при сварке обеспечивает образование защитной втулки на конце электрода, стабилизирующей дугу и дающей хорошую защиту от атмосферы при сварке во всех пространственных положениях.