медь, никель, кобальт при всех температурах жидкой стали в зоне сварки имеют большую упругость диссоциации, чем закись железа, поэтому они не вступают в реакцию с кислородом, растворенным в сварочной ванне, и практически полностью усваиваются швом.
Данные табл. 13 довольно четко показывают окисление хрома и титана двуокисью кремния флюса с одной стороны и восстановление кремния с увеличением его прироста в металле шва — с другой, при сварке стали 08Х18Н9Т под флюсами с различным содержанием кремнезема. Причем пропорционально изменению концентрации кремнезема во флюсе изменяется содержание кислорода в металле шва. Наряду с окислением хрома интенсивно окисляется и ванадий. Термодинамические расчеты показывают, что реакции
в случае окисления ванадия термически непрочными окислами флюса протекают слева направо на всех участках реакционной зоны, т. е. как на стадии капли, так и в сварочной ванне (рис. 43).
Таким образом, воздействие кислорода на первичную структуру аустенитно-ферритных сталей в первую очередь связано с окислением ферритообразующих элементов (титана, алюминия, кремния, ванадия и хрома). Изменения структуры, обусловленные действием кислорода, приводят к снижению стойкости швов против трещин. Кроме того, кислород, по-видимому, способен к сегрегации в межкристаллических прослойках и тем самым влияет на их состав и свойства. Усиление вредного влияния серы, ниобия и других элементов при сварке под флюсами с высоким содержанием Si02, возможно, также связано с образованием соответствующих соединений с кислородом, снижающих температуру затвердевания межкристаллических прослоек.
С учетом отрицательного влияния кислорода на свойства аустенитных швов для сварки коррозионно-стойких сталей разработаны и применяются три системы флюсов: низкокремнистые, фторидные и высокоосновные.
К числу низкокремнистых относятся флюсы, содержащие не более 35% кремнезема. Наиболее типичным представителем названных флюсов является флюс АН-26. Однако эти флюсы при сварке обеспечивают все же значительное восстановление кремния из флюса-шлака, а следовательно, и насыщение металла окисными включениями эндогенного характера, а потому применяются преимущественно для сварки металла толщиной не более 20 мм.
Фторидные флюсы с основой из тугоплавкого фтористого кальция с добавками термически прочных окислов А1203, СаО и MgO энергично рафинируют сварочную ванну. Однако, обладая отличными металлургическими свойствами, они имеют существенный недостаток — часто не обеспечивают приемлемое формирование сварных швов.
Высокоосновные флюсы, содержащие термически прочные окислы А1203, СаО, MgO и значительное количество CaF2 соче
тают в себе высокие металлургические и технологические свойства, но весьма склонны к гидратации, что также препятствует их широкому использованию при сварке.
ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА ШВА ОКИСЛАМИ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ
В последнее время при разработке новых сварочных материалов наметилась тенденция к введению в составы флюсов и электродных покрытий относительно термически прочных окислов титана и алюминия взамен термически непрочных окислов марганца и кремния. Вместе с тем металлургическая роль глинозема и двуокиси титана на границе шлак— металл в реакционной зоне сварки полностью не выяснена. Большая часть исследователей, полагаясь на термодинамические данные, считает, что эти окислы не способны к диссоциации в зоне плавления.
Действительно, расчеты термодинамической вероятности протекания реакций по величине свободной энергии показывают, что восстановление титана и алюминия из их окислов химически менее активными элементами маловероятно. Расчеты концентраций кислорода, сосуществующих с титаном и алюминием при различных температурах, рассчитанные на основании данных работы, свидетельствуют о том, что с увеличением температуры сварочная металлическая ванна при наличии достаточной концентрации во флюсе-шлаке ТiO2 и А1203 может обогащаться титаном и алюминием, с одной стороны, и кислородом — с другой. Однако сосуществующие концентрации титана, алюминия и кислорода в несколько раз ниже, чем в случае кремния и марганца.
Попытка теоретически доказать возможность восстановления титана из ТЮ2 шлака при сварке под флюсом системы СаО—А1203—CaF2—Ti02 сделана Б. П. Конищевым для чистого железа:
(Ti02) + 2[Fe]=2(Fe0) + [Ti].
Поскольку данных об энергиях смешения рассматриваемых окислов нет, их определяли по разности энергий образования комплексных соединений и соответствующих окислов из элементов. При подстановке в формулу данных, рассчитанных по уравнениям можно найти равновесные концентрации титана.
Однако предложенная схема термодинамического расчета взаимодействия жидкого железа в сварочной ванне со шлаками, содержащими двуокись титана, носит формальный характер, поскольку при экспериментальной проверке Б. П. Конищев сваривал сталь 40 проволокой Св-08Г2С под флюсами с различным содержанием ТiO2. | 
Последние обсуждаемые темы
Самые обсуждаемые темы за все время
Сварка, резка и пайка металлов
Сварка высоколегированной стали
Флюсы для сварки стали