димому, вызвано оттеснением воздуха от расплавленного шлака за счет выделения из него соединений фтора.

Таким образом, взаимодействие металлов с газами в системах металл — газ и металл — шлак — газ является многофакторным процессом. Тем не менее эти факторы необходимо учитывать при разработке технологических процессов и сварочных материалов с целью уменьшения вредного влияния газов на свойства сварного соединения.

2. Образование газовых зародышей

Металл сварочной ванны всегда содержит некоторое количество газа, который попадает в него уже в процессе получения, или вследствие нарушения защиты во время сварки, или может образоваться в металле в результате химической реакции, как, например, СО. При некоторых условиях можно наблюдать пересыщение металлического расплава газами, т. е. сварочная ванна или ее часть будет находиться в метастабильном состоянии. Переход системы из метастабильного состояния в стабильное произойдет только втом случае, если газ, находящийся в металле, выделится из него в атмосферу или образует газовые пузыри в объеме металла. Рассмотрим второй процесс, который приводит к образованию дефектов и потому представляет наибольший интерес.

Интенсивность образования газовых зародышей (пузырей) в гомогенной среде определяется так же, как и в случае образования неметаллических включений по формуле

_ _1б£Г_ _ °М_ГМф

1=.Ае Зк ^(пс/с8г (1у5)

где ом_г — поверхностное натяжение металла на границе с газом. Остальные обозначения те же, что и в уравнении (III.4) Критический радиус газового зародыша определяется так же, как и радиус устойчивого зародыша неметаллического включения,

Гкр = ргДПп С/С, •(1У-6)

Особенностью образования газовых зародышей по сравнению с зарождением неметаллических включений является то, что при сравнительно близких значениях молекулярных масс (СО —28, Ы2 —28, Н2 —2, МпО —71, 5Ю2 — 60 и т. д.) плотности газов меньше в тысячи раз. К тому же и поверхностное натяжение металлов выше, чем межфазное натяжение.

Поэтому интенсивность образования газовых зародышей при той же степени пересыщения будет гораздо ниже, чем интенсивность образования неметаллических включений. Или, другими словами, для образования газовых зародышей требуется большее пересыщение, чем для образования неметаллических включений.

Поскольку работа образования газового зародыша в гомогенной среде \WroM равна изменению свободной энергии (III.3), то величина / находится в экспоненциальной зависимости от

1#гом И будет Тем больше, Чем Меньше №гом-

Величина предэкспоненциального множителя А, по данным различных исследователей [37, 89, 94], колеблется в пределах от 1010 до 10зв. Столь большие расхождения объясняются тем, что вычислить корректно эту величину довольно сложно, так как при этом следует учесть все связи и степени свободы в зародыше, состоящем из большого числа молекул. Поэтому, пожалуй, более надежно о вероятности появления зародыша новой фазы в расплаве судить по величине №ГОм-

Значения гкр и №ТОм, определенные по формулам (1У.6) и (II 1.3), в зависимости от состава металла, степени пересыщения его газом, вида газа и температуры расплава представлены в табл. 11. Необходимые для расчетов данные о поверхностном натяжении металлов были взяты из работ [62, 64, 68], а значения плотности газов принимались для Т «= 293 К. Как видно, величины гкр и №Гом уменьшаются с увеличением степени пересыщения металла газом и температуры расплава, но при всех пересыщениях и различных температурах работа, необходимая для образования газовых зародышей различными газами, будет различной. Причем для различных металлов наименьшую работу образования зародыша имеет вполне определенный газ. Следовательно, для каждого металла образование газового зародыша будет стимулироваться определенным газом [177].

Расчеты показывают, что во всех случаях размеры критических зародышей находятся в интервале 10~7—Ю-6 м. Такие зародыши должны содержать (106—1011) молекул газа. Очевидно, что вероятность образования подобных зародышей мала, так как требует, чтобы в данный момент в небольшом объеме металла находилось большое количество молекул газа. Подсчет интенсивности образования газовых зародышей в гомогенной среде свидетельствует о том, что вследствие высоких значений поверхностного натяжения металла и довольно больших размеров критического зародыша их появление в расплаве может происходить только при 20—30-кратном пересыщении металла газом. На практике вряд ли могут быть