5К, кал/г-г .г

г-1—■—■——і і-Г"к

Рис. 2.42. Влияние силы и полярности тока на теплосодержание капель электродного металла. Проволока Св-08А диаметром 2 мм; атмосфера; а —Не + + N1; 6 — Аг + N1: /— прямая полярность; 2 — обратная полярность. Заштрихованы области соответствуют температурам моксиматьной растворимости азота [7] и силе тока, при которых достигаются температуры максимальной растворимости азота в низкоуглеродистой стали

1.На прямой полярности в обеих газовых смесях с увеличением тока происходит некоторое повышение содержания азота в каплях до определенных значений силы тока, а при дальнейшем увеличении силы тока содержание азота в каплях уменьшается. Максимальное содержание азота в каплях наблюдается при сварке на токах, при которых капли нагреваются до температур максимальной растворимости азота в железе (см. рис. 2.42).

2.Так же, как и в случае плавления проволоки Св-0Х18Н9, при плавлении проволоки Св-08А на прямой полярности существенного различия в содержании азота в каплях, полученных в смесях Не + N3 и Аг + N2, не наблюдается.

3.Содержание азота в каплях при сварке на любой полярности превышает растворимость, рассчитанную по Сивертсу для случая равновесия металла с молекулярным азотом и Рк -0,1 атм (приблизительно равно 10 кН/м2) при /*м = 0,1 атм и Т= 2600 К 5М = = 0,018 % N. при Рщ = 0,1 атм и Т- Тм 5^= 0,014 % [N1, однако они не превышают максимальной растворимости азота при = = 1 атм (приблизительно равно 100 кН/м2).

4.Во многих опытах капли, переплавленные в герметичной камере, были пористыми, и, как правило, их пористость при сварке на прямой полярности была значительно выше, чем при сварке на обратной полярности. Остаточное содержание азота в каплях на прямой полярности превышало это содержание на обратной.

5. Проведенные опыты подтверждают справедливость предположения В.И. Явойского о том, что лимитирующим звеном в абсорбции азота металлом является процесс диссоциации азота. В условиях взаимодействия металла, не защищенного шлаком, с газовой фазой, в которой часть азота находится в активной атомарной форме, кинетика плавления электрода играет второстепенную роль. Снижение времени взаимодействия при увеличении силы тока может в некоторой степени способствовать уменьшению содержания азота в каплях.

2.7. Оценка роли механизма «электрического» растворения азота в малоуглеродистой стали при дуговой сварке плавящимся электродом *

Внедрение ионов низких н средних энергий в металлы. Для количественной оценки роли механизма «электрического» растворения газов при дуговой сварке была экспериментально определена эффективность внедрения ионов при энергиях, характерных для сварочной дуги. Моделирование производилось с ионами инертных газов, так как они в обычных условиях нерастворимы в металлах. Это позволило выделить эффект «электрического» растворения в чистом виде.

Работы [70—75] были посвяшены исследованию «электрического» внедрения ионов инертных газов в тугоплавкие металлы — вольфрам и молибден — в области энергий, превышающих энергию ионов в сварочной дуге. При этом установлено, что эффективность внедрения ионов увеличивается с уменьшением атомного веса инертного газа. С ростом энергии бомбардирующего иона возрастает эффективность внедрения и глубина проникновения в кристаллическую решетку металла. Глубина внедрения иона ограничивается потерей энергии вследствие упругих и неупругих столкновений с атомами металла. В этом случае, если скорость внедрившегося иона больше скорости орбитальных электронов атомов металла, то преобладают неупругие столкновения из-за возбуждения связанных электронов. Более низко-эиергетические ионы, обладающие энергией порядка 10"18Дж, испытывают в основном упругие столкновения. Максимальная энергия, передаваемая внедрившимся ионом атому кристалличе-

* Работа выполнена [ВТ. Устиновым^