при Т = 1100 -4- 1350° С величина Кп может быть определена по этой формуле. Характерно, что при Т = 1350° С (т. е. вблизи температуры плавления эвтектики Fe—FeO) уже за 0,01 сек на железе образуется окисная пленка толщиной около 4 мкм или 40 000 А. Такая пленка, безусловно, затрудняет образование соединения и должна быть при сварке давлением разрушена.

Углерод в стали тормозит окисление (рис. 49), особенно при высокой температуре (Г Э; 1000° С). Легирование железа, как правило, замедляет его окисление (см. § 3, гл. II). В этом отношении наиболее эффективен хром (при 18% Сг скорость окисления уменьшается почти в 100 раз, а при 12% Сг — приблизительно в 15 раз). Однако при малой толщине пленки (до 1000 А) хромистые стали в силу большого сродства хрома к кислороду окисляются даже быстрее углеродистых, и только после образования такой пленки начинает проявляться ее защитное, пассивирующее действие.

Таким образом, в условиях сварки давлением с нагревом без ц защиты углеродистых и легированных сталей возможно образование пленок окислов в сотни и тысячи атомных слоев, мешающих получению металлической связи между соединяемыми поверхно-

1,00 S0O В0О 1000 1200 °С

Рис. 48. Зависимость толщины окисной пленки, образующейся за 1 сек на чистом железе, от температуры

Аналогичная картина наблюдается металлов; например, на меди при Т— 800° С за 1 сек образуется пленка окисла толщиной 2,80 мкм (на чистом железе в этих условиях ее толщина достигает 6,3 мкм). К этому необходимо добавить, что скорость образования пленки для большинства (см. § 3, гл. II) металлов, образующих окислы •г-типа, практически не зависит от парциального давления кислорода в газовой фазе, а для металлов, образующих окислы /?-типа, константа скорости окисления изменяется с давлением сравнительно медленно.

Условия разрушения и удаления окислов в зоне сварки зависят от температуры сварки и свойств окислов. При сварке давлением принципиально возможны следующие случаи (рис. 50):

при сварке большинства

Дт,г1смг ч 0.251

900 950 1000 1050 1100

Рис. 49. Окалиностойкость нелегированных сталей с различным содержанием углерода (привес за 1 ч в зависимости гл температуры):

А — армко-железо; Б — сталь с 0,15% С; В — сталь с 0,47% С; Г — сталь с 0,90% С

а)сварка в твердой фазе (рис. 50, А) при температуре плавления окисла, значительно превышающей точку плавления металла (например, А1); сростом температуры твердость алюминия понижается, а твердость А1203 изменяется ма-

ло; уменьшение отношения

с нагревом может облегчить разрушение пленки;

б)сварка в твердой фазе, но при наличии легкоплавкого твердого окисла (рис. 50, Б), например, при сварке низкоуглеродистой стали Т^ 1200°С, отношение^

неблагоприятно и разрушение пленки при пластической деформации затруднено (см. рис. 113, а);

в)сварка в твердой фазе, но с расплавлением легкоплавкой окисной пленки (рис. 50, В), например, сварка низкоуглеродистой стали при температуре выше точки плавления эвтектики Ре— РеО (1370° С); жидкие окислы сравнительно легко удаляются из стыка;

г)сварка с оплавлением поверхности металла (рис. 50, Г), но с образованием пленки твердого окисла (например, стыковая сварка оплавлением высокохромистых сталей, дающих тугоплавкую пленку РеСг 204); удаление твердых окислов вместе с оплавленным металлом, по-видимому, легче, чем удаление твердого окисла на твердом неоплавленном металле;

д)сварка с оплавлением металла (рис. 50, Д) и расплавлением окисла, например, при стыковой сварке оплавлением конструкционных сталей; окислы легко удаляются вместе с жидким металлом.

Однако пленка жидкого металла сама по себе не защищает от окисления расположенный под ней твердый металл. Кислород успевает заметно диффундировать из жидкого металла в твердый, если скорость оплавления (скорость перемещения границы раз-деда жидкая — твердая фаза) мала. Например, при дугокон-тактной сварке, когда эта скорость близка к нулю, несмотря на наличие на торцах равномерного слоя жидкого металла, в стыке после осадки часто наблюдается полоска окисленного феррита [160].

Рис. 50. Схема образования окислов и распределения твердости в момент, предшествующий окончанию сварки давлением