ГЛАВА IV

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СВАРКЕ

§ 9. ОСОБЕННОСТИ МЕТАЛЛУРГИИ СВАРКИ

    Кристаллизация металла шва. Кристаллизация жидкого металла при охлаждении начинается с неполностью оплавленных зерен основного металла, расположенных на границе расплавления, к решетке которых и пристраиваются атомы кристаллизующейся фазы. После затвердения металла шва (кристаллизации) на участках расплавления образуются зерна, состоящие частично из основного металла и металла шва, обеспечивающие в сварном соединении непрерывную металлическую связь «основной металл — шов — основной металл». При движении сварочной дуги вдоль свариваемых кромок в передней чабти ванны происходит процесс плавления, а в тыльной — процесс кристаллизации. Таким образом, происходит формирование сварного шва. Протяженность Сварочной ванны зависит от типа источника тепла, его тепловой мощности, режимов сварки и теплофизических свойств свариваемого материала.

    Диссоциация простых и сложных газов. В результате столкновений и ударов в зоне высокой температуры сварочной дуги происходит распад молекул газа на атомы. Молекулярный водород, кислород и азот распадаются и переходят в атомарное состояние.

H₂ ↔ 2H; O₂ ↔ 2O; N₂ ↔ 2N.

Атомарный кислород, азот и водород обладают большей активностью и интенсивнее растворяются в металле, ухудшая его свойства: снижают его пластичность и повышают хрупкость.

    В состав многих покрытий и флюсов вводится плавиковый шпат СаF², который, разлагаясь при высокой температуре, выделяет фтор (СаF² → СаF + F). Выше уже отмечалось, что фтор ухудшает условия горения сварочной дуги вследствие большого сродства к электрону. При температуре дуги порядка 6000°К диссоциация фтора достигает очень больших размеров. Однако диссоциированный фтор выполняет весьма важную положительную роль в металлургическом процессе сварочной ванны: он связывает водород в молекулы, обладающие высокой стойкостью.

СаF² + H ↔ CaF + HF.

    Многие покрытия и флюсы в своем составе имеют карбонат кальция СаСO₃ (мел и мрамор), который, разлагаясь, выделяет углекислый газ:

СаСO₃ ↔ CaO + CO₂

    С увеличением температуры наряду с разложением большого количества карбоната кальция происходит также диссоциация углекислого газа

2CO₂ ↔ 2CO + O₂