флюсов, используемых при электродуговой сварке, а также шлаков, образующихся при сварке покрытыми электродами, основными ком-, понентами являются 5Ю2 и МпО. Эти компоненты составляют часто и основу неметаллических включений. Поэтому из большого числа работ, проведенных металлургами, известны лишь несколько 1164, 165, 167, 168, 232, 353], в которых исследованы системы, по своему составу близкие к сварочным. Кроме того, большинство исследований межфазного натяжения в системе металл — шлак выполнены при температурах, близких к температуре плавления металла. В свароч- ; ных же процессах температура системы металл — шлак значительно* выше; например, на стадии капли она достигает 2473—2573 К [237], а в сварочной ванне в случае сварки низкоуглеродистой стали под флюсом АН-348А она близка к 2043 К [297].

Применительно к сварочным процессам до настоящего времени проведено всего несколько исследований межфазного натяжения на границе металл — шлак [266, 270, 284 , 294 , 819, 321]. С. Б. Якобашвили и И. И. Фруминым определено межфазное натяжение сталей (Св-08, Св-08Г2С, ЗИ-701, Св-08ХГСМФ, 10X9, 10Ф13) на границе с некоторыми промышленными флюсами [319]. Кроме того, межфазное натяжение армко-железа на границе с флюсами (ЛПИ-2, ОСЦ-45, АН-42, 48-ОФ-6) исследовалось в работах [270, 319]. Изучению межфазного натяжения на границе металл — флюс, который представлял собой бинарный сплав на основе СаР2, посвящены работы [266, 319].

Следует отметить, что в силу особенностей применяемой методики в работе [319] при исследовании межфазного натяжения одновременно с изменением состава шлака менялась и температура, при которой ■ определяли величину межфазного натяжения. Это не позволяет категорически утверждать, что причиной изменения межфазного натяжения было изменение состава шлака или изменение температуры. Тем не менее проведенные эксперименты, являясь одними из первых работ по изучению межфазного натяжения применительно к сварочным процессам, имеют большое значение. В результате не только исследовано межфазное натяжение, но и установлена связь между величиной последнего и отделимостью шлаковой корки от валика, что имеет и практическое значение.

В работе [284] исследовано межфазное натяжение на границе металл — шлак, образующейся при расплавлении покрытых электродов УОНИ 13/55, АНО-9 и ВСЦ-44. Установлено, что от величины ом_ш зависит возможность выполнения сварки на спуск.

Межфазное натяжение в системе шлак (Сар2 — 5Ю2 — А12Оч — — MgO) — сталь типа ЭП690 изучалось в работе [294], а для флюсов АН-26, АН-18 и АНФ-14 — в работе [120]. Кроме того, нами исследовано [77, 79] межфазное натяжение стали Св-08 на границе с бинарными шлаками на основе БЮ2 и с тройными шлаками на основе 5Ю2—МпО. Установлено,что наиболее заметное влияние на величину Ом—ш в системе сталь Св-08 — бинарный шлак оказывают РеО, МпО, СаО и М^, причем СаО и MgO повышают ом_ш,а РеО и МпО — снижают. Замена 5Ю2 на №¡¡0, К20, А1203 и ТЮ2 изменяет величину-си_ш незначительно._1

В тройном шлаке введение вместо Si02 оксидов А1203, MgO и СаО повышает межфазное натяжение, причем глинозем изменяет ом_ш в меньшей мере, a MgO — в наибольшей. Введение в тройной шлак NaaO, К20, ТЮ2 и FeO приводит к снижению величины а„_ш. При этом чем дальше в приведенном ряду расположен оксид, гем сильнее его влияние на ом_ш. Повышение температуры системы приводит к снижению величины межфазного натяжения для всех исследованных систем, и снижение это весьма заметно.

Наши данные о влиянии компонентов шлака и температуры на межфазное натяжение в системе сталь Св-08 — шлак представлены в табл. 2.

Электрокапиллярные явления. В настоящее время ионная теория строения шлаков является общепризнанной, поскольку она позволяет лучше, чем молекулярная теория, объяснить различные экспериментальные данные. Ионная теория не отрицает существования как свободных, так и связанных оксидов, но она отрицает их молекулярную основу и утверждает, что структурными единицами являются не электронейтральные молекулы, а заряженные ионы. Это положение, подтверждаемое различными фактами, и в первую очередь электролизом и электропроводностью шлаков, доказывает, что расплавленные шлаки являются сильными электролитами [109]. Тогда взаимодействие металла со шлаком следует рассматривать как электрохимическое. Это имеет целый ряд экспериментальных подтверждений [111], одним из которых является наличие электрокапиллярных явлений в системе расплавленный металл — шлак.

Наличие скачка потенциала на границе расплавленный металл — шлак позволило предположить, а затем и экспериментально доказать, что наложение внешнего электрического поля приводит к изменению межфазного натяжения [112, 180].

В первых исследованиях электрокапиллярных явлений в системе черный металл —шлак использовался метод рентгеносъемки капли металла, лежащей под шлаком. Электрокапиллярные явления изучались в систем е чугун — шлак, шлак состоял из Si02, NaaO, СаО и А1203. При этом получены лишь катодные ветки электрокапиллярной кривой, причем изменен) е содержания углерода в металле и изменение состава шлака обнаружили влияние состава контактирующих фаз на изменение натяжения в зависимости от потенциала металла. Дальнейшие исследования подтвердили зависимость хода электрокапиллярных кривых от состава металла и шлака и выявили также лишь катодные ветви кривой для сплавов Fe—Р с содержанием фосфора 10,6 и 19,8 96, контактирующими со шлаками СаО—А1203—Si02 и СаО—А1203—Si02—Na20 [1801.

В более поздних работах, использовался метод максимального давления с обращенным капилляром, для систем чугун — шлак (СаО — SiOs — А1203) получены и катодная, и анодная ветви электрокапиллярной кривой [198—200]. Это позволило автору усомниться в надежности методики выполненных ранее работ. К недостаткам метода лежащей капли отнесены довольно большая поверхность и значительная сила поляризующего тока. В этих же работах [198 —200]

35