Глава 2. Взаимодействие металла с азотом

Массовая доля (N1, %

Рис. 2.26. Зависимость массовой доли азота в каплях от парциального давления азота; 7— [N1 =/( ); 2— [Щ =/(^Р^2 ); 3 — равновесная растворимость при 1870 К, рассчитанная поданным работы [3]; РКг + /Лг = 1 атм

Рис. 2.27. Зависимость массовой доли азота в каплях от давления азота в камере

тов приведены на рис. 2.27. При давлении 0,01.0,2 атм абсорбция азота значительно выше, чем при таких же парциальных давлениях его в смеси с аргоном и общем давлении Рк + РАу -

~ I атм. В диапазоне давлений 0,01.,,0,2 атм изменяется характер дугового разряда, наблюдается расширение столба, снижается температура дуги и падает напряжение в столбе и приэлектрод-ных областях, ухудшается провар. В таких условиях дуга является в значительной мере паровой — носителями зарядов становятся ионизированные пары материала электрода и изделия. При понижении давления увеличивается степень диссоциации молекулярного азота (см. рис. 2,7), свободный пробег и время жизни атомов азота и вероятность их столкновения с металлом. Это, по-видимому, способствует ускорению адсорбции азота расплавленным металлом.

Влияние силы тока н полярности. Сварка выполнялась в потоке смесей аргона и азота, гелия и азота и в чистом азоте. В смесях объемная доля N3 составляла 16.18 %, а суммарный расход смесей — Аг + N2 = 334,4 - Ю"6 м3/с; Не + N3 = 277,8 х

2.5. Исследование абсорбции азота каплями нержавеющей стали

Рис. 2.28. Зависимость массовой доли азота в каплях стали (0Х18Н9) от силы тока при сварке в потоке Лг+ N¡1 1 — прямая полярность: 2 — обратная полярность

Массовая доля [N1, %

х 10*мУс; N2 = 241,7-10 6 м3/с. Массовая доли |М,% Одновременно с калориме-трированием производились скоростная киносъемка процесса плавления электрода, переноса капель и осцил-лографирование, В каплях, собранных в калориметре, химическим путем определялось содержание азота. Схема опыта приведена иа рис. 2.22.

На рис. 2.28 и 2.29 представлены средние содержания азота в каплях при сварке в потоке газовых смесей. С повышением силы тока при сварке на прямой и обратной полярностях количество азота в каплях электродного металла уменьшается. Особенно четко эта зависимость проявляется на прямой полярности. На обратной полярности количество азота несколько снижается при увеличении тока от 90 до 150 А. Дальнейшее повышение тока мало влияет на содержание азота в каплях.

На рис. 2.30 и 2,31 приведены данные о влиянии силы тока и полярности на теплосодержание капель

электродного металла. Наиболее высокое теплосодержание капель наблюдается на обратной полярности по сравнению с теплосодержанием капель на прямой полярности. С повышением температуры капель увеличивается их испарение, снижается парциальное давление азота на границе расплавленный металл—газ, уменьшается содержание азота в каплях, что и наблюдается в экспериментах.

Рис. 2.29. Зависимость массовой доли содержания азота в каплях стали 0Х18Н9 от силы тока при сварке в потоке Не + + N1 (/ и 2) и 1Мг (3 и 4): 1,3— прямая полярность; 2,4— обратная полярность