СВАРКА И СВАРИВАЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Металлургические реакции при сварке

Большинство процессов взаимодействия на границе металл — защитная среда протекают с наибольшей интенсивностью на высокотемпературных участках зоны плавления, поэтому особо

благоприятные условия для протекания реакции создают­ся на стадии каплн.

По мере спада температу­ры процессы в большинстве случаев начинают протекать в обратном направлении. Одна­ко скорость протекания про­цессов в обратном направле­нии в низкотемпературной ча­сти сварочной ванны ниже скорости прямых процессов в наиболее горячей части ее. Этим в основном объясняется тот факт, что количество про­реагировавшего вещества в процессе нагрева оказывается больше, чем при снижении тем­пературы. Поэтому в затвердевшем металле часто наблюда­ется прирост или недостаток того или иного элемента по срав­нению с исходной его концентрацией в сварочной ванне. Схе­матически процесс представлен на рнс. 3.2.

Допустим, что между шлаком и жидким металлом при сварке под флюсом идет реакция

(МеЛ)шл + У [Ме']ж (Ме'0)шл + х [Me'], (3.1)

в результате которой в наплавленном металле с увеличением

температуры возрастает концентрация [Me"]. Исходное равно­

весное содержание этого элемента в металле было [Сі] (см. рис. 3.2).

Реакция стремится к новому равновесию, причем скорость ее возрастает с повышением температуры. После достижения Гшах температура начинает снижаться, а соответственно в об­ратном направлении должна изменяться и концентрация [Me"] в наплавленном металле, стремясь к содержанию [Сі]. Однако к моменту достижения Тmax концентрация [Me"] соответствует равновесному содержанию [Ср] для более низкой температуры,
поэтому при начальном снижении температуры [Сі] продол­жает расти, стремясь к равновесному состоянию [Ср]тах. Та­ким образом, температура начинает снижаться, а концентра­ция [Me"] в наплавленном металле продолжает расти.

Вследствие дальнейшего снижения температуры увеличение содержания [Me"] сначала приостанавливается, а затем, пройдя через максимальную концентрацию [СР], соответствующую рав­новесной температуре Гр, также начнет снижаться, но опять отставая от изменения температуры. Указанное отставание со снижением температуры должно увеличиваться, так как ско­рости реакций при более низких температурах уменьшаются. К моменту возвращения объема металла к температуре Гкр концентрация [Me"] не будет иметь значения [Сі] (см. рис. 3.5), а останется на каком-то уровне [Сг], что и создаст прирост эле­мента в наплавленном металле Л[С].

Подобный ход рассуждений справедлив и применительно к реакциям между газами и металлом в зоне плавления.