Используя выражения (49) и (51), можно сопоставить соотношение скоростей удаления окисных пленок на свободных и зажатых поверхностях (см. рис. 159). Так, для стали Ст. 3 суммарная скорость восстановления окисной пленки на свободной поверхности составит

Уа(св) = ЬС+Ъе = ЗVc.

Для зажатой поверхности иг = 0. Тогда

®а (эаж) — ®с

^а(заяе) — */з ^а(св)-

Для стали Х18Н9Т

и7(св) = 0,1ос 4- 0,7ьг = \,Ъьс = 0,5иа1св)

У\1эаж) — 0,1 Не = "т^- (се)-

Если при нагреве в вакууме карбонильного железа пренебречь восстановлением пленки углеродом из металла, так как для карбонильного железа ус ^ 0,01 ус, то скорость удаления окислов на его свободной поверхности составит VFe^cв) = Ьг — 2ис, что

блИЗКО К 0,7Уа (се).

Полученные соотношения хорошо согласуются с результатами эксперимента и объясняют, в частности: а) относительно небольшое влияние зажатия поверхностей на условия их очистки для нелегированной стали; б) резкое уменьшение скорости очистки зажатых поверхностей для аустенитной стали; в) близкие скорости очистки поверхности низкоуглеродистой стали и карбонильного железа.

Однако на основе предположения о существенной роли в механизме очистки от окислов железа и стали процессов, идущих на внешней поверхности пленки в результате взаимодействия с газовой фазой, трудно объяснить затухающий характер этих процессов во времени, установленный по результатам измерения электросопротивления контакта. Скорее можно было бы ожидать, что удаление пленки должно подчиняться линейному закону. Не исключено, что наблюдаемое несоответствие — кажущееся и вызывается уже отмеченным отсутствием линейной зависимости между действительной толщиной пленки и ее электросопротивлением.

Как следует из теоретических соображений, очистка от окислов поверхности алюминия при нагреве в вакууме очень затруднена. Стержни из алюминия АД1 нагревали до 500—550° С при 5 X X 10~б мм рт. ст. в течение 20 мин. Образцы имели естественную пленку окислов толщиной порядка 45 А, тонкую пленку (менее

20 А), полученную после кратковременной выдержки на воздухе образцов, зачищенных стальной щеткой, и толстую пленку, образовавшуюся в результате предварительного нагрева в течение 1 ч на воздухе при 350—400° С. Во всех случаях при нагреве образца на экране, расположенном в вакуумной камере, не было замечено следов какого-нибудь налета. По-видимому, при температуре опыта плотная пленка А1203 даже при ее малой толщине препятствует сублимации алюминия из твердой фазы. Следует отметить, что при нагреве алюминия до температуры плавления на экране быстро появлялся налет металла, испаряющегося из жидкой фазы.

Заметное понижение контактного сопротивления предварительно окисленных образцов меди (М2) при начальном сопротивлении около 15 000 мком в результате нагрева в вакууме порядка 5-Ю-5 им рт. ст. в течение 32 мин наступает уже при 400° С, однако электросопротивление достигает установившегося значения через 32 мин только в случае нагрева до температуры 800— 900° С. Осветление образца сопровождается появлением налета на экране, очевидно связанного с сублимацией. При нагреве в вакууме медных образцов с кольцевой выточкой (см. рис. 159), как и в аналогичных опытах с аустенитной сталью, на зажатых торцах (давлением 0,4 кГ/мм2) оставались следы окислов, несмотря на полную очистку наружной поверхности. Это можно объяснить исходя из предположения, что в данном процессе так же, как и при очистке стали, существенное значение имеет восстановление окислов за счет их взаимодействия с элементами-восстановителями, содержащимися в газовой фазе.

Отжиг в вакууме 5-10^5 мм рт. ст. предварительно окисленных стержней из титана ВТ1 при температуре 1000° С в течение 15 мин сопровождался очисткой поверхности образца.

Таким образом, для всех изученных металлов, за исключением алюминия, нагрев в вакууме, достижимом в сварочных установках, до обычно применяемых при сварке температур порядка (0,7— 0,8) Тпл приводит к очистке при нормальной продолжительности Р, Т, А, /-процессов (10—30 мин), в некоторых случаях — при условии обеспечения непосредственного контакта с газовой фазой в вакууме.

§3. ВЫРАВНИВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ Р,Т,А, /-ПРОЦЕССАХ

Поверхность твердого тела после любой технологической обработки шероховатая (см. § 1, гл. II). Сближение соединяемых поверхностей до образования между ними физического контакта при сварке с кратковременным нагревом (Р, 7-процессы) достигается в основном за счет пластической деформации, которая может идти при любых температуре и скорости (меньшей скорости