образом как элемент, переводящий серу в более благоприятную форму существования в стали, тогда как его десульфурирующая способность относительно мала.

В сварочной практике связывают и удаляют серу чаще всего двумя способами: с помощью Мп и МпО, а также СаО.

Сера образует с марганцем относительно прочный сульфид МпБ с температурой плавления —1620 °С. Сульфид марганца слабо растворим в металле и хорошо — в шлаке; поэтому он в значительном количестве переходит в шлак. Оставшийся в металле МпБ распределяется в мелкодисперсном виде достаточно равномерно и не образует легкоплавких эвтектик.

Основной реакцией связывания серы марганцем является

■ГеБ] 4- [Мп]^(Мп8) + ^е](VI. 45)

с константой равновесия

„ ^е] .(Мп5) Ас ~ [ИеЗ] - [Мп] '

Однако эффективность связывания серы в сульфид марганца по такой реакции мала, так как направо она заметно развивается лишь при пониженных температурах, когда скорости протекающих процессов весьма замедляются. В итоге в металле шва оказываются значительные количества РеБ. Поэтому реакция (VI 45) дополняется второй:

[РеБ1 + (МпО)^(МпЭ) 4- [РеО],(VI.47)

для которой константа равновесия

(МпЭ) • [РеО]

хс [FeS] • (МпО) '

откуда

^51-(Мп(м^Г3^-^-Щ

Для реакции (У1Л7) константа равновесия Кс растет с увеличением температуры, т. е. с ростом температуры реакция сдвигается в сторону большего выхода (МпБ) и [РеО].

Рассматривая реакции (У1.45) и (VI.47) совместно, можно отметить, что превращению РеБ в МпБ способствуют:

1)лучшая раскисленность металла;

2)увеличение содержания марганца в металле;

3)высокая концентрация (МпО) в шлаке.

Обычно принимают отношение в металле равным 20—25, что позволяет избежать кристаллизационных трещин. 264

Своеобразным поведением как десульфуратор отличается Са. По данным современных работ газообразный Са активно реагирует одновременно с серой и кислородом расплавленной стали, образуя (свойственные только ему специфические соединения — оксисуль-4иды. Даже при весьма низкой концентрации в металле ( 0,0001 %), щальций вследствие своей поверхностной активности оказывает (заметное влияние на процесс рафинирования, особенно при совместном введении Са и присадок редкоземельных элементов — церия и лантана.

Связывание серы известью основано на образовании весьма прочного сульфида кальция, практически нерастворимого в металле. Процесс протекает в соответствии с реакцией

[FeS] + íCaO)^(CaS) 4- [FeO|.(VI.49)

Константа равновесия реакции растет с увеличением температуры, т. е. при этом процесс интенсивнее развивается вправо, в сторону образования (CaS). Лучшее раскисление металла и введение в шлак «окиси кальция будет способствовать уменьшению содержания [FeS] в металле. Увеличение содержания (СаО) в шлаке приводит к росту

константы распределения щ , что обеспечивает более полный переход серы из металла в шлак.

Наряду с отмеченным установлено, что наличие кремния и алюминия в металле значительно ускоряет процесс его десульфурации, причем сера удаляется одновременно с кислородом. По-видимому, это следствие как прямого испарения серы в виде A12S3 (температура возгонки равна 1550 °С) и SiS (температура возгонки равна 940 °С), так и включения ее в состав образующихся шлаковых частиц.

Фосфор него удаление из металла шва. Фосфор, как и сера, является вредной примесью, ухудшающей механические свойства стали и вызывающей ее хладноломкость. В сталях фосфор образует частично растворимые в феррите фосфиды двух видов:

3Fe + P.=*Fe8P (15,63% Р); 2Fe + P=Fe2P (21,75% Р).

Фосфор относится к числу сильно ликвирующих примесей, т. е. таких, которые весьма неравномерно распределяются в металле. Ликвацию фосфора усиливает углерод. При этом возможно образование легкоплавкой эвтектики тройного типа Fe + Р + С, еще более снижающей прочность металла.

Удаление фосфора из сварочной ванны основано на его окислении и последующем связывании фосфорного ангидрида Р20Б в прочное легкоотшлаковываемое комплексное соединение. По возрастающей силе сродства к ангидриду Р20Б основные и амфотерные оксиды можно расположить в следующий ряд:

FeA А1203 - FeO ~ МпО - MgO - СаО.