— Жидкая фаза--

Твердая фаза

вательно с наибольшей вероятностью, в тех местах, где РЛ/Г будет наибольшим. При любом значении в отношение /г3//г будет наибольшим в зазорах между свариваемыми деталями, на границах зерен неоплавившихся кристаллов основного металла, во Рис. 3.1. Схема зарождения газо- впадинах между растущими кривого пузырькасталлами при зубчатом фронте

кристаллизации. Именно в этих местах наиболее вероятно зарождение пузырьков газа.

В процессе образования газового пузырька работа /. создается при выделении атомарных газов из жидкости и твердой фазы в газовую полость с образованием молекулярных газов по реакциям (3.2) и (3.5), а также вследствие химических реакций (3.1), (3.3) и др.

Значение Ь в первом приближении можно считать пропорциональным пересыщению жидкой и твердой фаз газом в зоне образования пузырька:

1= А,ДС« + МОК(3.15)

где к\ и к2 — коэффициенты пропорциональности; ДСЖ, ДСТВ — пересыщение жидкого и твердого металла газом;

ЛСЖ=СЖ- 5Ж;(3.16)

ДСТВ = Ств- 5ТВ.(3.17)

Подставив уравнение (3.15) в уравнение (3.14) и обозначив V „

— = К — характерный размер газового пузырька, получим минимальное значение Я (при прочих равных условиях):

а[1-^/Г(1-со5в)]3

При обычных условиях сварки (Рж = ) атм) уравнение (3.18) еще более упрощается.

Из выражения (3.18) следует, что чем выше пересыщение, тем мельче зарождающиеся пузырьки газа (соответственно большее их количество на единицу объема жидкости либо поверхности твердой фазы).

Зарождение газового пузырька внутри жидкости (Рл - 0) возможно при значительно больших его первоначальных размерах и требует большей затраты энергии (см. уравнение (3.14)).

Согласно уравнению (3.18) размер зародыша зависит также от диффузионного потока газа из твердой фазы. Очевидно, что если газ будет диффундировать из твердого тела в жидкую фазу, то вероятность зарождения пор значительно увеличится.

Исследование направления диффузионных потоков газов в сварочной ванне описано в работе [24].

При непрерывном движении границы раздела фаз, связанном с кристаллизацией жидкой фазы и С0ж С^, диффузионный поток газа в твердой фазе вблизи границы раздела всегда направлен в твердую фазу, т. е. в этом случае поток не влияет на зарождение пузырьков.

При неподвижной границе во время остановки раздела фаз направление потока практически определяется разностью:

где С0ж — средняя концентрация газа в жидкой фазе; Ст*в —

концентрация газа в твердой фазе вблизи границы раздела; к — коэффициент распределения.

Если С0ж —~~ 0, то диффузионный поток в твердой фазе

у границы раздела направлен в сторону твердой фазы; если С*

С0ж - ——-0, то он направлен в сторону жидкой фазы. Содер-

жание газа на границе раздела С'п первого кристаллизационного слоя определяется выражением

Ств =С»п+ВТве^,(3.19)

где Ста — концентрация водорода в твердой фазе; — начальная концентрация водорода в твердой фазе; бтв и Ьп — некоторые постоянные.

В момент времени т[ = 0 (т[ — время процесса остановки)

Из выражения (3.19) следует, что Ст*е монотонно возрастает с увеличением V2! от Ож/З до предельного значения, соответствую-