Заметно снижается [253] пластичность и трансформаторной стали, контактирующей с сульфидом железа, причем снижение это несколько усиливается с увеличением темпа деформации, т. е. с уменьшением времени контакта расплава с металлом. Прочность, как и в случае арм-ко-железа, снижается больше при низких значениях ед.

Снижение пластичности и прочности металла наблюдается [73, 74J и в случае контакта расплава FeS с образцами из сталей 15ХМНФ, 9ХФ и 10Х17Н13МЗТ, при этом более заметное снижение пластичности происходит у стали 9ХФ и менее заметно — у сталей 10Х17Н13МЗТ и 15ХМНФ. С увеличением темпа деформации снижение пластичности под воздействием расплава FeS уменьшается для стали 10Х17Н13МЗТ и увеличивается для сталей 9ХФ и 15ХМНФ. Для всех этих сталей, хотя и в разной степени, наблюдается и уменьшение прочности металла под воздействием сульфида железа.

Практически никакого изменения прочности металла не происходило при контакте стали 10Х18Н10Т с расплавом FeS. Влияние последнего на пластичность данной стали уменьшалось с увеличением скорости деформирования.

Сопоставив полученные данные, нетрудно заметить, что эффект снижения прочности и особенно пластичности под воздействием FeS проявляется тем сильнее, чем лучше смачивается данный металл расплавом сульфида.

Для проверки влияния вещества расплава на прочность и пластичность металла проведены дополнительные эксперименты, в которых в качестве расплава использовали бинарный сплав, состоящий из 80 % Si02 и 20 % Na20 (по массе). При воздействии силикатного расплава на армко-железо, которое не полностью им смачивается (6 = 46°), пла- • стичность металла не изменяется. Такая же зависимость отмечена и для сталей.

Таким образом, при контакте с расплавом FeS наблюдается [52} изменение прочности и пластичности металла.

В связи с тем что в условиях сварки время контакта расплавленной среды с твердым металлом не превышает нескольких секунд, очевидно, что на процесс образования кристаллизационных трещин в металле шва могут повлиять только два наиболее быстротечных фактора: коррозионный и адсорбционный. Чтобы выявить роль каждого из них в процессе разрушения твердых металлов, нами исследовалось коррозионное влияние расплава FeS на металл.

Эксперименты проводились следующим образом. Из исследуемого металла готовились таблетки толщиной 2,5 мм и диаметром 7 мм, которые полировались и помещались в стаканчик из нержавеющей стали, куда насыпалось 3 г FeS. После этого в барокамере в среде аргона стаканчик заваривался и помещался в больший стаканчик из нержавеющей стали, который также заваривался. Подготовленная таким образом герметичная ампула помещалась в печь Таммана, нагретую до 1373 К. Обычно после 25—30 с порошок полностью расплавлялся, поэтому время 30 с принималось за начало отсчета. После заданной выдержки ампулу вынимали из печи, охлаждали на воздухе и разрезали. Из таблетки готовили шлиф для металлографических исследований. '

Изучалось коррозионное воздействие расплава FeS на армко-железо и стали 9ХФ, 15ХМНФ, 10Х18Н10Т, 10Х17Н13МЗТ и трансформаторную сталь ЭЗА. Обнаружено, что при 1373 К сульфид железа вызывает коррозионное поражение всех исследованных металлов, при этом минимальное время взаимодействия составляет около 15 с.

В случае сталей, содержащих значительное количество углерода (9ХФ, 15ХМНФ), процесс проникновения FeS в металл в большой мере «подавляется» диффузией углерода из металла в расплавленный сульфид. Это приводит к обезуглероживанию поверхностного слоя и в итоге к образованию избыточной ферритной фазы. С увеличением содержания углерода в металле этот процесс становится более заметным.

В аустенитных сталях 10Х18Н10Т и 10Х17Н13МЗТ, содержащих сравнительно мало углерода и достаточно много сильного карбидооб-разующего элемента хрома, процесс обезуглероживания поверхностного слоя металла заметно не проявляется.

Как уже указывалось, при взаимодействии расплава с твердым металлом разрушение последнего в условиях сварки обусловлено коррозионным и адсорбционным воздействием расплава. Преобладание того или иного процесса определяет и механизм разрушения.

Коррозионное воздействие может быть вызвано следующими факторами [178]: растворением твердого металла в расплаве; термическим переносом массы; изотермическим переносом массы; межкристал-литным разрушением; образованием твердых растворов и соединений; взаимодействием с примесями в расплаве. Из перечисленных процессов при сварке незначительную роль должны играть термический перенос массы, так как в расплаве FeS нет существенного перепада температур, а также изотермический перенос массы, поскольку в рассматриваемом случае отсутствует одновременный контакт расплава с двумя твердыми металлами, способными образовывать друг с другом твердые растворы или интерметаллиды. Остальные четыре процесса могут протекать при взаимодействии расплавов с металлами.

Растворение твердого металла в расплаве FeS, связанное с разрушением кристаллической решетки твердого металла, по-видимому, имеет место при взаимодействии всех изученных систем, однако оно различно для различных металлов. Наиболее характерен этот вид коррозионного воздействия для стали ЭЗА.

В первый период контакта расплава FeS с металлом равномерная коррозия наблюдается и для сталей 9ХФ и 15ХМНФ. В этих случаях в результате взаимодействия с FeS происходит обезуглероживание поверхностного слоя металла. Проникновение расплава FeS по границам зерен для этих сталей начинается только после обезуглероживания поверхностного слоя, длительность которого зависит от содержания уг* лерода в металле. Поэтому для стали 15ХМНФ этот процесс начинается уже через 15 с выдержки, а для стали 9ХФ, содержащей значительно больше углерода,— только через 5 мин.

Таким образом, из всех видов коррозионного воздействия расплава на твердый металл наибольшую опасность представляет не общая коррозия, а локальная и микролокальная. Последние могут начать-