21. Раскисление металла (стали) сварочной ванны. Осаждающее и диффузионное раскисление.

Раскисление металла при сварке — процесс удаления из жидкого металла кислорода, как растворенного в основе сплава, так и находящегося в виде химических соединений с металлом основы и легирующими элементами.

При ручной дуговой сварке удалить кислород из расплавлен­ного металла можно воздействием раскислителей (осаждающее раскисление) или шлаков (диффузионное раскисление). Раскислителями являются элементы, которые при температурах процес­са и соответствущей концентрации обладают большим сродством к кислороду, чем элемент — основа сплава. В результате взаимодействия с окисленным металлом раскислители могут образовывать газообразные, жидкие и твердые продукты реакции. Эти продукты должны быть нерастворимыми и легко удаляться из сплава. При сварке сталей в качестве рас­кислителей широко используют углерод, алюминий, титан, крем­ний, марганец (в порядке убывания сродства к кислороду). Их вводят в расплавленный металл через проволоку электродных стержней и покрытие.

При осаждающем раскислении протекают следующие реакции:

Газообразный оксид углерода удаляется в атмосферу, оксиды металла — в шлак. С целью более легкого и полного удаления продуктов ре­акции в шлак состав и концентрацию раскислителей подбирают таким образом, чтобы получаемые при раскислении оксиды обра­зовывали комплексные, химически связанные соединения с по­ниженной температурой плавления и повышенной склонностью к коагуляции (примером такого соединения является MnO-SiO₂, температура плавления которого составляет 1285°С, в то время как МпО - 1600°С, и SiO₂ - 1700°С).

При диффузионном раскислении находящийся в расплавлен­ном металле кислород переходит непосредственно в шлак, минуя какие-либо промежуточные реакции. Возможность прохождения такого процесса обусловлена действием закона распределения - Нернста. В соответствии с ним между концентрациями растворенного кисло­рода в расплаве и в шлаке устанавливается определенное, посто­янное для данной температуры соотношение. При относительно низкой концентрации кислорода в шлаке и относительно высо­кой в металле возможен переход кислорода в шлак. Таким обра­зом, снижая концентрацию кислорода в шлаке, например, путем его раскисления вводимым в электродное покрытие марганцем, можно существенно уменьшить содержание кислорода в наплав­ленном металле. Считается, что одно из основных предназначе­ний вводимых в состав покрытия электродов ферросплавов мар­ганца, кремния и титана является раскисление шлака.