наличием значительного количества С02. Поэтому окислительные процессы развиваются далее по реакции

3FeO +- C02-»-Fe304 + СО.

Учитывая, что сварочный процесс протекает при более высоких температурах, чем рассмотренные, можно предположить следующее:

1)при окислении металла устойчивой формой оксида железа будет FeO;

2)раскисление металла углеродом идет только до образования окиси углерода, так как при высоких температурах этот продукт

очень устойчив, т. е. по 1-й реакции (VI.29). Константа равновесия для этой реакции

„ [СО] • [Fe] Ас [FeO] • [С] •

Отсюда определим равновесную концентрацию закиси железа в металле, считая, что содержание железа в стали близко к единице, и выразив концентрацию окиси углерода через парциальное ее давление рсо:

[FeOj,%

о.м

0.2 ОА 0.6 0,6

Рис. 126. Кривые зависимости содержания РеО от содержания С в стали (равновесные концентрации).

[С]

Если полагать приближенно, что в процессе сварки в области высоких температур peo = 1 ат, то

(VI.30)

На рис. 126 показаны кривые зависимости равновесного содержания закиси железа от содержания углерода в стали для различ-ных'температур. Как видим, с увеличением содержания углерода в металле интенсивно уменьшается содержание в нем закиси железа. В то же время с ростом температуры процесса раскисляющая способность углерода повышается и раскисление идет значительно полнее, чем при низких температурах. Однако, несмотря на хорошую раскисляющую способность,углерод как раскислитель находит ограниченное применение. Это объясняется двумя обстоятельствами: »

1) возможностью образования пор в металле шва,' особенно на участках, кристаллизующихся в последнюю очередь и сильно насыщенных углеродом. Естественно, что здесь наиболее бурно может протекать реакция выгорания углерода;

2) возможностью повышения содержания углерода в металле шва, которое не всегда допустимо.

Раскисление водородом представляется следующим

уравнением:

[FeO]4-[H2]í-[H20]4-[Fe], где константа реакции

у. [H2Q]-[Fe] ЛС [FeO] - [Н2] '

Рассуждая аналогично предыдущему, получим

К — рн,о Ac-[FeO).pHa-

Отсюда концентрация закиси железа, отвечающая состоянию равновесия,

[FeOl=^¡^.(VI.31)

Восстановление металла водородом имеет много общего с восстановлением его окисью углерода. Однако водород слабее, чем СО, раскисляет металл. Тепловые эффекты при этом следующие:

СО + ~ Оа = СОа + 68200 кал;

Н2 + у 02 = Н20 + 57 800 кал.

Недостатком водорода как раскислителя является его высокая растворимость в металлах, которая может привести к образованию пор и трещин.

Говоря об эффективности раскисления на основе обменных реакций, следует иметь в виду, что даже в условиях, когда процесс плавки стали протекает достаточно длительно, состояние равновесия реакций раскисления не достигается. При сварке отклонения от равновесности концентраций будут еще большими (в сторону более высокого содержания закиси железа). Учитывая эти особенности, в сварочной практике часто применяют одновременно несколько раскислителей.

Для сравнения раскисляющей способности некоторых элементов на рис. 127 приведены кривые зависимости равновесной концентрации закиси железа от содержания соответствующего эле-мента-раскислителя при температуре 1600 °С. Очевидно, что наибольшей раскисляющей способностью обладает Al, затем — Ti, далее, при малых концентрациях раскислителя (не более 0,2%),— —Si, С и, наконец, Мп и Ст.

Диффузионное раскисление основано на частичном переходе закиси железа из жидкого металла в шлак, так как ее распределение