Исследование изменения содержания отдельных компонентов в шлаке СаО—А1203—5Ю2 на границе с железом показало, что при замене5Ю2 наСаО и А1203 межфазное натяжение несколько увеличивается [231], причем наблюдаемое увеличение более значительно при замене 5Ю2 на СаО. Замена 5Ю2 на СаО вызывает рост межфазного натяжения и в случае контакта бинарной шлаковой системы СаО — А1203 с чугуном. Такие же результаты получены и при исследовании межфазного натяжения на границе шлакового расплава СаО—А1203 со сталями ЗОХГСА, 40ХНМА [112]. И здесь введение 5Ю2 приводило к снижению межфазного натяжения, а введение 1^0 вызывало некоторый рост его величины. Увеличение межфазного натяжения при замене 5Ю2 на СаО и А12Оэ является результатом изменения заряда поверхности металла. Как показали исследования, замена 5Ю2 на СаО в шлаке СаО—5Ю2—А120:, при малом содержании в шлаке РеО приводит к существенному снижению отрицательного заряда поверхности железоуглеродистого сплава, контактирующего со шлаком, что вызывает рост межфазного натяжения. Подобное снижение величины заряда поверхности металла происходит и при замене 5Ю2 на А1203 [1791.

Более заметное влияние на межфазное натяжение на границе железа и его сплавов с различными шлаками оказывает введение в шлак закиси железа [77, 135 , 262]. Замена закисью железа СаО, как, впрочем, и любых других компонентов, входящих в состав шлака, приводит, хотя и в разной мере, к снижению межфазного натяжения. Уже небольшие добавки значительно изменяют последнее. Так, при наличии в шлаке, состоящем в основном из СаО и 5Ю2, РеО в количестве 1,3 % межфазное натяжение составляет 1060 мДж/м2, однако повышение концентрации РеО всего на 2,9 % вызывает уменьшение •межфазного натяжения на 200 мДж/м2 [223].

Значительной капиллярной активностью на границе металл — шлак обладает закись марганца. Исследование межфазного натяжения в системах, в которых шлаки состояли из МпО, 5Ю2 и А1203, а металлической фазой было железо и сплав Ре—Б), выявило, что замена в шлаке как 5Ю2, так и А1а03 на МпО приводит к снижению межфазного натяжения [168, 165]. Уменьшается его величина и при замене СаО на МпО в шлаке, состоящем из МпО—5Ю2—СаО [165]. Замечено, что влияние МпО на стм_ш несколько меньше влияния РеО. Более высокая капиллярная активность закиси железа подтверждается ростом межфазного натяжения между железом и шлаком при замене в шлаке (РеО—МпО—Ре203) закиси железа на МпО. Введение МпО вместо РеО в силикатный расплав 5Ю2—РеО—МпО—М£0 также повышает межфазное натяжение 1232].

В нескольких работах исследовалось влияние оксида натрия на межфазное натяжение [86, 88, 223, 230]. Замена 5Ю2 на Ыа20 в шлаковом расплаве 5Ю2—Ыа20 приводит к снижению ом_ш сплава Ре—51. Подобное влияние №20 на межфазное натяжение отмечалось [230] и при замене оксидом натрия СаО в системе чугун — шлак (СаО—А1203—БЮ,.). Однако, по данным [88, 223], Ыа20 не обладает высокой капиллярной активностью на границе металл — шлак, а

наблюдаемое некоторое снижение межфазного натяжения при повышении содержания Na20 в шлаке объясняется ростом концентрации в нем FeO.

Влияние ТЮ2 на межфазное натяжение, исследованное А. А. Дерябиным и Л. Н. Сабуровым, показало, что обогащение шлака из СаО, А12Оя и Si02 диоксидом титана приводит к незначительному снижению межфазного натяжения между железом и шлаком.

Кроме состава контактирующих фаз, величина межфазного натяжения зависит от температуры, при которой находится система металл — шлак, и, по-видимому, состава газовой фазы на границе со шлаком, покрывающим металл.

Изучению влияния температуры на межфазное натяжение посвящено сравнительно мало работ [77, 79, 112], а влияние окислительно-восстановительного потенциала газовой среды изучалось, насколько известно, лишь в одной работе [222]. Исследования показали, что с повышением температуры межфазное натяжение может значительно изменяться. По данным [27, 77 , 791, с ростом температуры оно убывало, а в работе [163] отмечено некоторое повышение межфазного натяжения сплава Fe—Мп—Р на границе со шлаком (Si02—МпО — Са—MgO).

Исследованию зависимости адгезии между шлаком СаО—А1203 и платиной от состава газовой фазы посвящена работа [222], в которой установлено, что увеличение восстановительного потенциала газовой фазы приводит к росту работы адгезии. Поскольку работа адгезии равна сумме поверхностных натяжений обеих фаз минус межфазное натяжение на границе раздела, то ее увеличение свидетельствует о снижении именно межфазного натяжения, так как поверхностное натяжение шлака практически не зависит от парциального давления кислорода Ро2 в газовой фазе и влияние Ро, на адгезию целиком обусловлено особенностями границы металл — шлак.

Связь между межфазным натяжением и составом газовой фазы авторм работы [222] объясняют, используя данные физики твердого тела, нестехиометричностью оксидов и зависимостью соотношения между числом атомов металла и кислорода от окислительно-восстановительного потенциала окружающей среды, хотя нестехиометрич-ность шлаковых расплавов пока не имеет экспериментальных подтверждений. Однако если нестехиометричность оксидных шлаковых расплавов имеет место, то увеличение восстановительного потенциала газовой фазы должно привести к появлению в шлаке квазисвободных электронов. При этом увеличится обмен электронами между металлом и шлаком, а это вызовет усиление взаимодействия контактирующих фаз и снижение межфазного натяжения.

Таким образом, выявлена зависимость величины межфазного натяжения от состава металла и шлака, температуры системы и состава газовой среды. Однако результаты исследований межфазного натяжения зачастую не могут быть полностью применены к сварочным процессам, в первую очередь вследствие отличия сварочных шлаковых систем от металлургических. Если металлургические шлаки состоят чаще всего из SiÔ2, СаО, А1203, MgO, то для большинства сварочных