Металлургические процессы при сварке

1.

2.

1. Химические реакции в сварочной
ванне
1. Окисление металла кислородом
ухудшает механические свойства металла, вызывает
пористость шва. Кислород растворяется в сварочной
ванне или находится в атомарном состоянии.
2Fe+O₂ = 2FeO
Fe+H₂O=FeO + H₂ (остаётся в виде газов,
О₂
О₂ N₂
пузырей в сварочной ванне)
Кислород в сварочную ванну попадает Н₂
из воздуха, влажных деталей, оксидов и
SiO MnO
др.
2. Азотирование
FeO Si Mn
Fe + N= FeN (нитрид повышает твёрдость,
хрупкость, способствует образованию пор)
Избавление от азота: (применение алюминия, титана)
Al + N =Al N (Шлак)

3.

3) Раскисление –процесс
восстановления железа из его
окислов
Основные раскислители: кремний, марганец,
алюминий, титан, углерод, ферросплавы
(ферромарганец, ферросилиций, ферротитан). Они
находятся в обмазке, сварочной проволоке, флюсе.
О₂
О₂ N₂
Н₂
SiO MnO
FeO Si Mn
MnO, SiO₂ всплывают в шлак

4.

4) Рафинирование – удаление
избыточного количества вредных примесей
и газов из металла шва
Вредные примеси и газы: сера,
фосфор, кислород, азот, водород.
Дефосфорация - рафинирование от
фосфора, который приводит к холодным
трещинам «хладноломкость»
Десульфорация – рафинирование от
серы, которая приводит к горячим
трещинам «красноломкость»
Для избавления от S и P в обмазку
добавляют различные материалы и
металлы: рутил, плавиковый шпат,
кальций и др.
FeS + СаО = FeO + CaS.

5.

Вопросы
1. Какие реакции происходят в сварочной ванне?
2. С какими вредными газами соединяется железо при
сварке?
3. Как попадает кислород в сварочную ванну, к чему
приводят реакции с кислородом.
4. К чему приводит реакция железа с азотом, как
избавится от азота?
5. Как называется процесс восстановления железа из его
окислов?
6. Какие раскислители вы знаете?
7. Как называется процесс удаления избыточного
колличества вредных примесей из сварочной ванны?
8. Какие вредные примеси присутствуют в металле шва?
9. Какая вредная примесь приводит к хладноломкости и
как называется процесс избавления от этой примеси?
10. Какая вредная примесь приводит к красноломкости и
как называется процесс избавления от этой примеси?

6.

Тема: Кристаллизация
сварочной ванны
1. Кристаллизация- это процесс
образования зёрен из расплавленного
металла при переходе его из жидкого
состояния в твёрдое.
2. Первичная и вторичная кристаллизация
Протекает при
высоких
скоростях
охлаждения
Закачивается
при низких
температурах
Процесс кристаллизации состоит из двух стадий:
образование центров кристаллизации (зародышей)
и рост кристаллов вокруг центров.

7.

3. Кристаллы (кристаллиты) растут по
различным схемам
а) послойный рост
, ячеистый
и дендритный

8.

4. Условия образования крупнозернистой
и мелкозернистой структуры
Крупнозернистая структура образуется
в результате более медленного
прогрева при газовой сварке, что
приводит к большему росту зёрен.
Металлы и сплавы с крупнозернистой
структурой обладают повышенной
твёрдостью и хрупкостью.
Мелкозернистая структура обладает
большей пластичностью

9.

5. Строение сварного соединения
Зоны сварного соединения
1
2
3
4
1- металл шва
2- зона сплавления
3- зона термического влияния
4- основной металл
Поперечный разрез

10.

6. Зона термического влияния

11.

Зона термического влияния имеет несколько
структурных участков, вызванных
температурой нагрева пределах 450ᵒ-1500ᵒ,
отличающихся между собой формой и строением зёрен.
1
2
3
4
5
6
1- участок наплавленного
металла
2- участок неполного
расплавления
3- участок перегрева, сильно
нагретого металла с
крупнозернистым строением
повышенной хрупкостью и
пониженной вязкостью и
пластичностью.
4- участок нормализации:
мелкозернистая структура,
7
повышение механических
свойств.

12.

1
2
3
4
5
6
5- участок неполной
перекристализации:
наряду с мелкими зёрнами
находятся
крупные, понижающие
механические свойства
участка.
6- участок рекристаллизации:
восстановление формы и
размеров зёрен,
деформированных при
холодной правке
7- участок синеломкости:
структура изменений не имеет
7

13.

Назвать зоны термического влияния

14.

Только читать
Реакции с серой и фосфором. Сера является вредной примесью в
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 в железе. Наличие в
металле шва серы снижает его механические свойства и сильно
повышает склонность к образованию трещин. Поэтому
десульфурация, очистка металла от серы, имеет целью уменьшение
общего содержания серы в шве и особенно FeS. Десульфурацию
проводят введением 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. Процесс идет по реакциям
Такого же эффекта достигают введением кальция по реакции FeS +
СаО = FeO + CaS.
Оксид кальция получают разложением в дуге мрамора СаСО3.

15.

Только читать
Реакции с фосфором. Фосфор также
вредная примесь в сталях. Пути
попадания его в шов те же самые, что и
для серы. В металле фосфор находится в
виде соединений - фосфидов железа с
температурой плавления много ниже,
чем у железа (1170°С):
Затем происходит связывание оксида
фосфора по реакциям