Металлургические процессы в сварке

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В СВАРКЕ

Особенности сварочной металлургии

1. Малый объем сварочной ванны и в тоже время достаточно
большие относительные количества реагирующих фаз в ней.

2. Высокие температуры в различных областях сварочной зоны и
большой перегрев расплава в ванне.
3. Движение жидкого металла, интенсивное перемешивание
расплавленных продуктов и их непрерывное обновление и обмен
в сварочной ванне.
4. Высокие скорости охлаждения и кристаллизации
наплавленного металла.

Multiple Choice

Коррозия металлов-это…

• Физический процесс

• Механический процесс

• Окислительный процесс

• Технологический процесс

• Подготовительный процесс

Multiple Choice

Углеродистая сталь-это:

• Сплав Fe+C+Mn+Si+S+P

• Сплав Fe+C+Mn+Si+S

• Сплав Fe+C+Si+P

• Сплав Fe+C+Mn

• Сплав Fe+C+Si

Вредные примеси в составе углеродистой
стали:

A. Кремний
B. Марганец,кремний
C. Сера,фосфор
D. Фосфор,кальций
E. Марганец

Multiple Choice

Вредные примеси в составе углеродистой стали:

• Кремний

• Марганец,кремний

• Сера,фосфор

• Фосфор,кальций

• Марганец

Металлургическиепроцессы

При сварке проходят в основном следующие

металлургические процессы:
- окисление;
- раскисление;
- легирование;
- рафинирование.

Окисление

Металл сварочной ванны может
окисляться за счет кислорода,
содержащегося в газовой среде и шлаках
в зоне сварки.

Кроме того, окисление может

происходить и за счет оксидов
(окалины, ржавчины), находящихся на
кромках деталей и поверхности
электродной проволоки.
При недостаточной защите сварочной
ванны окисление происходит за счет
кислорода воздуха.

Окисление

Кислород с железом образует оксиды: FeO, Fe3O4, Fe2O3.
Наибольшую опасность для качества шва представляет
оксид FeO, способный растворяться в жидком металле.

Высшие оксиды железа не
растворяются в жидком металле и,
если они не успевают всплывать на
поверхность сварочной ванны, то
остаются в металле шва в виде
шлаковых включений. Железо
может окисляться также за счет
кислорода, содержащегося в СО2 и
парах воды Н2О

Раскисление

Раскислением называют процесс восстановления железа из его оксида и
перевод кислорода в форму нерастворимых соединений с последующим
удалением их в шлак. Раскислителем является элемент, обладающий в
условиях сварки большим сродством к кислороду, чем железо. В качестве
раскислителей применяют кремний, марганец, титан, алюминий, углерод.

Раскислители вводят в сварочную
ванну через электродную
проволоку, покрытия электродов и
флюсы.

Легирование

Легирование – процесс введения в сплав элементов, придающих
ему требуемые свойства. Путем легирования металла шва его
пополняют элементами, содержание которых уменьшилось
в следствие выгорания их при сварке. Легирующие элементы
входят в состав проволоки электрода, его покрытие, во флюс.

Чем лучше раскислен
наплавленный металл, тем
большее количество
легирующего элемента им
усваивается.

Рафинирование

Рафинирование – это процесс удаления вредных примесей из
сварного шва (сера, фосфор). Серу удаляют в ведением
марганца, который образует химическое соединение
(сернистый марганец), нерастворимое в жидком металле,
которое полностью переходит в шлак. Фосфор также входе
химических реакций переходит в шлак.

Multiple Choice

Какое свойство приобретает сталь после нормализации?

• Пластичность

• Упругость

• Снижается внутренне напряжение

• Твердость

• Ударную вязкость

Multiple Choice

Какие вредные примеси присутствуют в сталях:

• S,P,H

• Mg,Ni

• Si,Mn,C

• Si,Ni

• Mo,P

Загрязнение металла
шва

Взаимодействие с азотом

Азот воздуха, попадая в столб дуги, разогревается
и частично диссоциирует. В атомарном состоянии
азот растворяется в жидком металле. В процессе
охлаждения азот выпадает из раствора и
взаимодействует с металлом, образуя ряд
соединений - нитридов Fe2N, Fe4N. Атомарный азот
может соединяться и с кислородом, образуя оксид
азота NO, который, растворяясь в каплях
электродного металла, переходит в сварочную
ванну. Содержание азота в металле шва вредно
влияет на его механические свойства, особенно
пластичность. Кроме того, насыщение металла
азотом способствует образованию газовых пор.
Снижение азота проводят для защиты
расплавленного металла от воздух или введения
в него химических элементов, удаляющих азот в
виде неметаллических включений.

Загрязнение металла
шва

Взаимодействие с водородом
Водород может попасть в зону сварки из влаги
покрытия электрода или флюса, ржавчины на
поверхности сварочной проволоки и детали,
из воздуха. Атомарный водород хорошо
растворяется в жидком металле, и с
увеличением температуры нагрева
растворимость увеличивается. При
охлаждении и кристаллизации сварочной
ванны выделяющийся водород не успевает
полностью удаляться из металла шва. Это
приводит к образованию в нем газовых пор.
Кроме того, атомы водорода, диффундируя в
имеющиеся полости и не сплошности в
затвердевающем металле, приводят к
повышению в них давления, развитию в
металле внутренних напряжений и
образованию микротрещин.

Загрязнение металла
шва

Взаимодействие с серой
Сера является вредной примесьюв
сталях. В сварочную ванну она
попадает из основного металла,
сварочной проволоки и иногда из
покрытия электродов или флюса. В
металле сера может находиться в
виде соединений - сульфидов. Особо
вреден сульфид железа FeS, хорошо
растворимый вжелезе. Наличие в
металле шва серы снижает его
механические свойства и сильно
повышает склонность к образованию
трещин.

Загрязнение металла
шва

Взаимодействие с серой

Десульфурация, очистка металла от серы,
имеет целью уменьшение общего содержания
серы в шве и особенно FeS.

Десульфурацию проводят в ведением в
сварочную ванну элементов, имеющих
большее сродство к сере, чем железо.
Образующийся сульфид элемента должен
плохо растворяться в металле и хорошо в
шлаке. Таким элементом является марганец,
обладающий большим сродством к сере.
Сульфид марганца не растворяется в
металле, имеет малую плотность и легко
всплывает в шлак сварочной ванны. Такого же
эффекта достигают введением кальция.

Загрязнение металла
шва

Взаимодействие с фосфором

Фосфор также вредная примесь в сталях. Пути
попадания его в шов теже самые, чтоидля
серы. В металле фосфор находится в виде
соединений - фосфидов желез ас
температурой плавления много ниже, чему
железа (1170°С).

Фосфор в металле шва располагается по
границам зерен в виде легкоплавкой
прослойки и приводит к сильной
неоднородности металла, росту зерен и
снижению пластичности, особенно при низких
температурах, вызывая хладноломкость
металла. Удаление фосфор проводят его
окислением и последующим связыванием в
прочное соединение, удаляемое в шлак.

Multiple Choice

Влияние шлаков на сварочный шов:

• Шлаковые включения делают металл неоднородным, ухудшают его свойства.

• Шлаковые включения делают металл однородным .

• Шлаковые включения делают металл жаростойким.

• Шлаковые включения делают металл пластичным.

• Шлаковые включения делают металл стойким против коррозии.

Эффективный способ защиты расплавленного металла
от вредных элементов:

A. Газовая защита (сварка в защитных газах).
B. Применение флюсов.
C. Добавление в обмазку легированных добавок.
D. Применение контактной сварки.
E. Увелечение скорости сварки.

Multiple Choice

Эффективный способ защиты расплавленного металла от вредных элементов:

• Газовая защита (сварка в защитных газах).

• Применение флюсов.

• Добавление в обмазку легированных добавок.

• Применение контактной сварки.

• Увелечение скорости сварки.

Показателикачествасварки
деталей