Глава 2. Взаимодействие металла с азотом

Массовая доля [N 0,02

Рис. 2.92. Зависимость массовой доли азота в металле при сварке с принудительным формированием без углубления сварочной ванны (/) и с углублением на 10 мм от края ползуна (2)

края ползуна оно снижается до 0,005.0,01 %. Исследования, проведенные в таких сопоставимых условиях, позволили выявить [116—118), что при углубленной поверхности ванны содержание газообразующих материалов в сердечнике может быть существенно снижено без значительного повышения содержания азота в металле шва. Этот вывод в полной мере справедлив для случая сварки вертикальных швов металла небольших толщин не очень большой протяженности.

Выводы к главе 2

Процессы взаимодействия металла с азотом имеют большое значение при сварке электродами, порошковой проволокой, в защитных газах. Благодаря высоким температурам, большим удельным поверхностям и диссоциации молекулярного азота в дуге абсорбция азота на стадии капли происходит весьма интенсивно и зависит от степени диссоциации азота, температуры металла и растворимости в нем азота.

1. Повышение температуры капель в сплавах с отрицательным температурным коэффициентом растворимости азота (например, стали типа 0Х18Н9) приводит к снижению абсорбции азота, а в сплавах с положительным коэффициентом (например, низкоуглеродистая сталь) — к повышению абсорбции азота. Ин-

Выводы к главе 2

тенсивное испарение капель малоуглеродистой стали при нагреве выше 2600.2700 К вызывает снижение абсорбции азота.

2.Содержание азота в каплях на прямой полярности в сравнимых условиях, как правило, выше, чем на обратной. Это связано с их температурой, различным характером плавления электродной проволоки и поведением активных пятен на обеих поверхностях. Время и поверхность взаимодействия металла, незащищенного шлаком, играют второстепенную роль в абсорбции азота. Значение этих факторов возрастает при наличии слоя шлака на поверхности капли и сварочной ванны.

3.Повышение окислительного потенциала атмосферы дуги способствует более интенсивной абсорбции азота жидким железом при сварке в защитных газах.

Кислород в дуге вступает в цепную реакцию с азотом с образованием при сравнительно низких температурах (3500.4000 К) оксида азота (N0). Попадая на «холодный» жидкий металл капель или ванны, N0 диссоциирует. Образующиеся при этом атомарные азот и кислород активно растворяются в железе.

При плавлении кремнемарганцевых и хромоникелевых проволок в кислородсодержащей атмосфере на каплях образуется пленка шлака, препятствующая проникновению азота в металл.

4.В сварных швах на низкоуглеродистых сталях азот находится в твердом растворе внедрения и нитридах. При легировании сварочной ванны титаном и алюминием азот в сварных швах находится в основном в виде нитридов и карбонитридов этих элементов. В зависимости от способов сварки и эффективности зашиты расплавленного металла от воздуха массовая доля азота в металле швов находится в пределах 0,01.0,04 %.

Основным источником азота является атмосфера при сварке на воздухе и в защитных газах, а также покрытие электродов, сердечник порошковой проволоки, флюс. Содержание азота в металле низкоуглеродистых швов нужно ограничивать либо связывать его в нитриды.

5.Азот снижает ударную вязкость, повышает прочность и температуру перехода металла швов в хрупкое состояние, вызывает старение швов. Микролегирование сварочной ванны титаном и бором при определенном содержании бора и кислорода позволяет добиться оптимальных структур и высоких механических свойств металла швов.

6.При сварке покрытыми электродами зашита металла газошлаковая. Эффективность защиты от азота воздуха повышается