Удаление серы и фосфора

Взаимодействие с водородом

Взаимодействие с азотом

Азот в зону сварки попадает из воздуха. Под действием высокой температуры он частично переходит в атомарное состояние, хорошо растворяясь в жидком металле. При охлаждении сварного шва образует с железом и другими элементами химические соединения — нитриды

Fe₂N, Fe₄N и др. Нитриды, располагаясь в металле шва в виде тонких игл, повышают его прочность и твердость, но резко снижают пластичность. В результате металл шва становится хрупким, и в нем могут образовываться трещины и даже поры, если при затвердевании металла пузырьки азота не успели выйти. Для уменьшения попадания азота в шов необходимо производить сварку самой короткой дугой и обеспечить хорошую защиту дуги от воздействия воздуха.

Водород попадает в зону сварки из атмосферной влаги, а также из воды, ржавчины и других загрязнений, находящихся на кромках свариваемого металла.

При высокой температуре сварочной дуги молекулярный водород диссоциируется на атомарный. Водород не образует химических соединений с железом, но хорошо растворяется в жидком металле и выделяется из металла при его затвердении, образуя в шве поры, что способствует возникновению микроскопических трещин.

Для предотвращения попадания водорода в сварочную ванну необходимо:

1) перед сваркой очищать кромки металла и электродную проволоку от влаги, ржавчины и других загрязнений;

2) обеспечить хорошую защиту сварочной ванны.

Сера и фосфор являются вредными примесями стали. Они загрязняют основной металл и сварочную проволоку. При содержании серы выше допустимых пределов значительно снижаются механические свойства и появляются горячие трещины в металле шва (красноломкость). Для уменьшения содержания серы в металле шва и удаления сульфида FeS выбирают сварочную проволоку с содержанием марганца и кремния. Марганец, кремний, которые, соединяясь с серой, переходят в шлак. При этом происходят следующие реакции:

FeS + Mn = MnS + Fe;

FeS + MnO = MnS + FeO.

Образовавшиеся в результате реакции сернистые соединения MnS нерастворимы в жидком металле и полностью переходят в шлак.

Фосфор, как и сера, попадает в шов из основного металла, сварочной проволоки и электродного покрытия. При увеличении содержания фосфора в металле снижаются его механические свойства, повышается хрупкость металла, и появляются холодные трещины (хладноломкость). Фосфор находится в стали в виде фосфитов железа Fe₃R Fe₂R. Удаление фосфора из металла производится с помощью компонентов, которые выводят фосфор на поверхность и удаляются со шлаком. Реакции по удалению S и Р из сварного шва называются рафинированием.

Легированием называется процесс введения в металл шва дополнительных элементов, улучшающих его свойства, а также для придания сварному шву особых свойств (повышенной прочности, твердости, жаростойкости, коррозионной стойкости и др.).

Легирующие элементы (рис 14): медь, никель, кобальт, вольфрам, молибден, хром, марганец, ванадий, кремний, титан, алюминий и другие предварительно вводятся в электродную проволоку, электродные покрытия.

		Рис.14

Влияние легирующих элементов. В значительной степени повышению конструкционной прочности при легировании стали способствует увеличение прокаливаемости.

Избыточное легирование (за исключением никеля) после достижения необходимой прокаливаемости приводит к снижению вязкости и способствует хрупкому разрушению стали.

Хром в количестве до 2 % оказывает благоприятное влияние на механические свойства конструкционной стали.

Никель — наиболее ценный легирующий элемент. Его вводят в количестве от 1 до 5 %.

Марганец вводят в сталь до 1,5 %. Он заметно повышает предел текучести стали, но делает сталь чувствительной к перегреву.

Кремний значительно повышает предел текучести стали и при содержании более 1 % снижает вязкость и повышает порог хладноломкости.

Молибден и вольфрам в количестве 0,2—0,4 % и 0,8— 1,2 % соответственно, в комплексно-легированных сталях способствуют измельчению зерна, увеличивают прокаливаемость и улучшают некоторые другие свойства.

Ванадий и титан вводят в небольшом количестве (до 0,3 % V и 0,1 %Ti) в стали, содержащие хром, марганец, никель, для измельчения зерна.

Бор вводят для увеличения прокаливаемость и в очень небольших количествах (0,002—0,005 %).

Контрольные вопросы:

1. Какие процессы протекают в сварочной ванне?

2. Что такое раскисление?

3. Что называют рафинированием?

4. Как влияют легирующие элементы на свойства металла?

Контрольное задание:

1. Определите возможность использования данного материала на практике при выполнении сварочных работ..

Дата добавления: 2014-12-10