§ 34. Особенности металлургии сварки

Кристаллизация металла шва. Кристаллизация жидкого металла при охлаждении начинается с не полностью оплавленных зерен основного металла, расположенных на границе расплавления, к решетке которых и пристраиваются атомы кристаллизующейся фазы. После затвердения металла шва (кристаллизации) на участках расплавления образуются зерна, состоящие частично из основного металла и металла шва, обеспечивающие в сварном соединении непрерывную металлическую связь "основной металл - шов - основной металл". При движении сварочной дуги вдоль свариваемых кромок в передней части ванны происходит процесс плавления, а в тыльной - процесс кристаллизации. Таким образом, происходит формирование сварного шва. Протяженность сварочной ванны зависит от типа источника тепла, его тепловой мощности, режимов сварки и теплофизических свойств свариваемого материала.

Диссоциация простых и сложных газов. В результате столкновений и ударов в зоне высокой температуры сварочной дуги происходит распад молекул газа ка атомы. Молекулярный водород, кислород и азот распадаются и переходят в атомарное состояние Н₂ ↔ 2Н; O₂ ↔ 20; N₂ ↔ 2N. Атомарный кислород, азот и водород обладают большей активностью и интенсивнее растворяются в металле, ухудшая его свойства; снижают его пластичность и повышают хрупкость.

В состав многих покрытий и флюсов вводится плавиковый шпат CaF₂, который, разлагаясь при высокой температуре, выделяет фтор (CaF₂ → CaF + F). Выше уже отмечалось, что фтор ухудшает условия горения сварочной дуги вследствие большого сродства к электрону. При температуре дуги порядка 6000 К диссоциация фтора достигает очень больших размеров. Однако диссоциированный фтор выполняет весьма важную положительную роль в металлургическом процессе сварочной ванны: он связывает водород в молекулы, обладающие высокой стойкостью.

Многие покрытия и флюсы в своем составе имеют карбонат кальция СаСO₃ (мел и мрамор), который, разлагаясь, выделяет углекислый газ.

С увеличением температуры наряду с разложением большого количества карбоната кальция происходит также диссоциация углекислого газа.