Результаты проведенных расчетов [70] с учетом влияния на величину 0м-ш температуры, плотности тока и состава шлака сведены в табл. 15. Из нее видно, что в случае, когда на металле — положительный потенциал, работа зарождения пузырьков на границе металла со шлаками или жидкими неметаллическими включениями, состоящими из 5Ю2 — СаО, 5Ю2 — К20 и БЮа — Ыа20, будет меньше, чем в случае, когда на металле — отрицательный потенциал. Если шлак содержит 60 % БЮ2 и 40 % МпО, то работа зарождения практически не зависит от величины и полярности тока, протекающего через границу металл — шлак.

Как видно, изменение полярности тока при сварке, вызывающее изменение величины межфазного натяжения, может существенно влиять на интенсивность зарождения пор в сварочной ванне, при этом характер и степень влияния будут зависеть от состава шлака и неметаллических включений.

Тот факт, что влияние полярности и рода тока на процесс порообразования во многом определяется влиянием внешнего электрического поля на межфазное натяжение, подтверждается результатами исследований образования пор при сварке на переменном токе. Как известно [1], в этом случае величина пористости сварного шва занимает промежуточное положение между значениями пористости при сварке на прямой и обратной полярностях. Величина межфазного натяжения на границе металл —шлак при поляризации переменным током [71] практически не изменяется (табл. 16) по следующей причине.

Таблица 16. Величина межфазного натяжения иа границе металл — шлак ом_ш при поляризации переменным током

Известно, что изменение величины межфазного натяжения связано с изменением плотности заряда и потенциала металла, а также состава приэлектродных областей. Причем в системах с оксидными расплавами существенное влияние на межфазное натяжение будет оказывать изменение концентрации ионов.

При наложении внешнего электрического поля эти изменения будут зависеть [50, 292] от рода тока, его предельной и фактической величины, частоты тока, исходной концентрации раствора и т. д.

В условиях сварки изменения концентрации при поляризации границы металл — шлак переменным током будут значительно ниже, чем при поляризации ее постоянным током [71]. Поэтому не следует ожидать и существенного изменения величины межфазного натяжения в системе металл — шлак при прохождении в ней переменного электрического тока.

Из уравнений (1У.5), (1У.6), (IV.27), (1У.28) следует, что скорость образования газовых зародышей зависит от величины поверхностного натяжения металла и, следовательно, от наличия в металле поверхностно-активных элементов. Очевидно, что введение поверхностно-активных элементов будет снижать величину работы зарождения газовых пузырьков. Поэтому введение в железо таких компонентов, как 02, Б, 51, Р, Эе и других, снижающих поверхностное натяжение металла [48, 88, 239, 310], облегчит появление газовых зародышей.

Особое .место в ряду поверхностно-активных элементов занимает кислород, так как он обладает наибольшей поверхностной активностью в железе и сплавах на его основе. К тому же в последнее время при сварке самых различных материалов начали широко применять защитные газовые среды с добавками 02 [165, 222]. Одна из причин такого применения — снижение пористости сварного шва. Рассмотрим более подробно влияние кислорода на процесс зарождения пор при сварке сталей.

Ранее было отмечено, что при наличии 02 в металле вследствие его высокой поверхностной активности изменяется скорость перехода азота и водорода через границу металл — газ. Поэтому наличие кислорода в металле может повлиять на степень пересыщения его газахми. Однако присутствие кислорода в металле может изменить и величину энергии зарождения газового пузырька. Как установлено в [98], при наличии кислорода^ в металле на межфазной границе всегда создается двойной электрический слой, появление которого должно изменить условия образования и роста газового пузырька.