Состав газов второй группы, %

Вид сварки	CO	CO2	H2	H2O	CnHm	N2
Ацетилено-кислородная сварка	54,4	2,93	23,11	5,67	-	13,89
Электродуговая сварка электродом ЦМ-7 (до 7,0 % целлюлозы)	49,8	3,39	39,0	5,44	3,82	-
Электродуговая сварка электродом с целлюлозовым покрытием (чистая целлюлоза)	42,1	1,1	51,1	5,6	-	-
Электродуговая сварка электродом, содержащим углекислые соли (органические компоненты отсутствуют)	77,1	18,7	2,1	2,1	-	-

3. Газы третьей группы имеют окислительный характер. Прежде всего это СО₂. Иногда используют Ar с добавкой нескольких процентов О₂.

Количественные оценки окисления металла газами выполнить трудно, т.к. между шлаком и металлом одновременно идут процессы окисления, а также процессы раскисления. Поэтому оценка может быть только качественной. В частности можно только ответить на вопрос о том, какие газы по отношению к данному конкретному материалу являются окислительными, а какие восстановительными. Это можно сделать путем сопоставления упругости диссоциации оксида изучаемого металла (РО_{2 (МеО)}) и парциального давления свободного кислорода в газовой фазе {РО₂}. В случае, если {РО₂} >РО₂, то может происходить окисление. При {РО₂} < РО₂ - восстановление.

Газы первой группы

Аргон может содержать до 0,003% О₂, что в пересчете на парциальное давление составляет 0,00003 ати (то есть 3·10^-5 атм). В реальных условиях может быть также подсос воздуха.

Газы второй группы

Они имеют сложный состав. Поскольку в них отсутствуют газообразующие окислы, точное содержание кислорода можно определить только расчетным путем. При сопоставлении состава газов видно, что наименее окисляющей является газовая среда у электродов с целлюлозным покрытием, т.к. в ее составе сумма СО₂ + Н₂О наименьшая. Отметим, что в этом случае также может быть подсос воздуха.

По данным расчетов состав газовой среды у этих электродов при 3000 ^оК: 42,8% СО; 0,4 % Со₂; 50,2 % Н₂; 6,5 % Н₂О и 2,77·10^-3 % О₂, что в пересчете на парциальное давление составляет 2,77·10^-3 атм.

Газы третьей группы

При Т = 3000 ^оК СО₂ сильно диссоциирует. При этом парциальное давление О₂ близко к 0,21 атм, т.е. равно парциальному давлению О₂ в воздухе.

Таким образом, сопоставление газовой среды всех групп показывает, что в 1-ой группе парциальное давление кислорода {РО₂} = 0,00003 атм

(3·10^-5 атм), во 2-ой группе – 0,0000277 атм (2,77·10^-5 атм), в третьей группе – 0,21 атм.

Если сопоставить значения парциального давления кислорода {РО₂} с упругостью диссоциации (РО₂) окислов таких металлов, как Mg, Al, Zr, Ti и др., можно сказать, что для всех этих металлов газовая среда имеет окислительный характер.

Возможность окисления или восстановления какого-либо элемента, в результате его взаимодействия с газовой средой, содержащей свободный О₂ в условиях сварки, определяется сопоставлением упругости диссоциации оксида (РО_{2 (МеО)} = РО₂) и парциального давления свободного кислорода {О₂} в газовой фазе. В случае, если парциальное {РО₂} >РО₂, то может происходить окисление. При {РО₂} < РО₂ - восстановление. Случай, когда {РО₂} = РО₂, отвечает равновесным условиям, т.е. не происходит ни окисления, ни восстановления. Применительно к конечному состоянию этот случай для сварки не характерен.

Упругость диссоциации оксидов, находящихся в растворе, Р^´О₂ отличается от упругости диссоциации свободных оксидов (РО₂). Если оксиды растворять в жидком металле, то упругость его диссоциации обычно изменяется (уменьшается), т.к.

Р^´О₂ = РО₂ · ,

где - активность окисла, связанная со степенью насыщения им металла расплава

= .

Отметим, что предельное насыщение [(% оксида в Ме)_мах] увеличивается с увеличением температуры.

В качестве примера сказанному выше отметим, что упругость диссоциации закиси железа (РО_2(FeO) при различной концентрации кислорода (О₂) по расчетным данным, приведенным в справочниках, составляет:

О2	0,01	0,05	0,1
РО2, атм	1,84·10-8	4,6·10-7	1,84·10-6

Сопоставление данных этой таблицы с данными о парциальном давлении кислорода {РО₂} в газовой среде для газов 2-ой группы показывает, что газы в области сварочной дуги окисляют металл даже при его содержании  0,1 %. Только в редких случаях газы при сварке не окисляют металл. Например, при сварке в вакууме. Тем не менее в большинстве случаев газы играют защитную роль, т.к. их окислительное действие существенно меньше, чем у воздуха (в воздухе содержится  20 % О₂, то есть его парциальное давление {РО₂} в воздухе составляет 2·10^-1 атм. Поэтому воздух является сильным окислителем для железа в условиях сварки ({РО₂}>> РО₂). Кроме того, важно отметить, что газы во всех случаях оттесняют азот. Нужно иметь в виду, что окисленный металл можно раскислить. Удалить же азот трудно, т.к. он связывается в нитриды.

При пайке газовая среда может состоять из воздуха, продуктов сгорания горючих газов, водорода, водородно-азотной смеси, газообразных фтористых и хлористых соединений, Ag и т.д. В ряде случаев пайку выполняют в вакууме. Воздух и газовое пламя обычно вызывают окисление как паяемого металла, так и припоя.

Водородная и водородно-азотная среда имеют восстановительный характер (особенно для сталей). Такие элементы, как Cr, Si, Al имеют слишком высокое сродство к O₂ и обычно такими средами окисляются.