4.8. Рафинирование металла при сварке плавлением

Влияние серы на свойства сталей. Содержание серы в металле. Влияние марганца, углерода, кремния на склонность металла шва к образованию кристаллизационных трещин. Ограничения содержания серы в сварочных материалах. Способы удаления серы из металла сварочной ванны. Роль основных шлаков в удалении серы из металла шва. Влияние фосфора на свойства металла. Содержание фосфора в металле. Принципы очистки металла шва от фосфора. Роль основных шлаков в очистке металла от фосфора. Влияние температуры на процессы обесфосфоривания шва.

Рекомендуемая литература: [1, с. 261–267], [3, с. 259–261], [4, с. 402–405].

4.9. Легирование металла при сварке плавлением

Необходимость легирования металла при сварке. Связь активности металла со степенью его перехода в сварочную ванну. Способы защиты легирующих элементов от выгорания.

Способы легирования металла воздействием металлической, шлаковой и газовой фазами. Основные способы легирования металла введением в сварочную ванну свободных элементов.

Способы расчета концентрации какого-либо элемента в металле шва. Доля участия основного металла в металле шва, исходная и действительная концентрация металла. Коэффициент усвоения легирующих элементов. Коэффициенты перехода металла из проволоки, электродного покрытия, флюса. Расчет содержания легирующих элементов в металле шва в случае легирования через проволоку, электродное покрытие, керамический флюс.

Возможности легирования металла через шлаковую фазу. Легирование металла воздействием газовой фазы.

Рекомендуемая литература: [1, с. 259–261], [3, с. 252–259].

Методические указания

Изучение вопросов физической химии необходимо увязывать со сварочными процессами. Наибольшее внимание следует уделить вопросам сродства элементов и кислорода, поскольку это является основой в рассмотрении явлений химического раскисления металла сварного шва. Знание закона распределения вещества позволяет правильно направить процесс физического раскисления металла шва при сварке.

Металлургические основы сварки плавлением являются базой для разработки технологии сварки металлов плавлением. При изучении данного раздела студент должен стремиться к полному пониманию характера взаимодействия газовой и шлаковой фаз с металлом в реакционной зоне. Необходимо уметь оценивать возможность окисления металла газовой и шлаковой фазами. Надо понимать, в чем причина применения активных газов CO₂ и H₂O как защитной среды. Процесс окисления металла при сварке заслуживает пристального внимания. Надо представлять, как осуществляется диффузионное раскисление, кремне- и маргацевовосстановительные процессы.

Необходимо знать преимущества и недостатки кислых и основных флюсов, особенности применения и изготовления керамических флюсов (в отличие от плавленых). Требуется четко представлять источники обогащения металла шва при сварке серой и фосфором.

Рассмотрев все реакции, протекающие в сварочной ванне, студент должен ясно представлять назначение компонентов флюса или покрытия в управлении металлургическими процессами при сварке.

Вопросы для самопроверки

1. Что является истинной мерой сродства веществ, вступающих в реакцию?

2. Какой величиной определяется положение равновесия в гетерогенной системе?

3. Что понимается под упругостью диссоциации оксида и как она связана со сродством элемента и кислорода?

4. Как определить характер воздействия газовой среды на металл?

5. При каких условиях возможно получение качественного шва, если газовая фаза носит окислительный характер?

6. Почему невозможно полное удаление оксидов и нитридов из металла шва?

7. Как предохранить металл шва от насыщения его водородом?

8. При сварке каких металлов находят преимущественно применение основные шлаки?

9. Как добиться наилучшего удаления твердого шлака с поверхности шва?

10. Какие электродные покрытия применяют при сварке ответственных соединений?

11. В чем особенности изготовления, и каковы области применения керамических флюсов?

12. Как осуществить раскисление сталей при сварке под кремнемарганцовистыми флюсами?

13. Как осуществляется промывка металла шлаком при сварке?

14. Возможно ли наличие шлаковой фазы при газоэлектрической сварке в CO₂?

15. При каких способах сварки и почему возникает необходимость очистки металла шва от серы и фосфора?

16. Когда и как осуществляется легирование металла воздействием газовой фазы?