IMG
68

Najskuteczniejszymi odtleniaczami stosowanymi do odtleniania stali są aluminium i tytan. Reakcję odtleniania stali aluminium i tytanem przedstawiają równania:

(4.49)

3[FeO] + 2[Al] = 3Fe + (Al, O,) 2 [FeO] + [Ti] = 2Fe + (TiO,)

W procesach spawalniczych odtlenianie jeziorka spawalniczego odbywa się za pomocą składników odtleniających zawartych w drutach i elektrodach spawalniczych pełnych i proszkowych oraz w otulinach elektrod i niektórych gatunkach topników aglomerowanych stosowanych do spawania łukiem pod topnikiem. Zwykle odtleniaczami są mangan, krzem i aluminium. Mangan jako pojedynczy odtleniacz stosowany jest w drutach elektrodowych do spawania łukiem pod topnikiem przy użyciu topników kwaśnych oraz w otulinach elektrod kwaśnych i rutylowych. Mangan łącznie z krzemem jest stosowany w drutach elektrodowych do spawania w atmosferze C0₂, w elektrodach zasadowych i topnikach aglomerowanych zasadowych. W tych ostatnich materiałach, a zwłaszcza w elektrodach rdzeniowych, znajduje się jeszcze aluminium, a nawet skuteczniejsze odtleniacze (na przykład Zr). Znaczenie węgla jako odtleniacza w procesie spawania stali jest ograniczone, ponieważ zawartość węgla w spoinach jest mała i nie przekracza 0,1%.

Procesy utleniania i redukcji żelaza zachodzą nieustannie w czasie spawania. Z uwagi na szybki przebieg reakcji i krótki czas procesu spawania nie przebiegają one w warunkach równowagi, jednak zgodnie z ogólnymi prawami fizykochemii. Dlatego też przez dobór odpowiednich składników spoiw i żużli można wpływać na charakter i kierunek przebiegu tych reakcji, osiągając założoną czystość spoin.

Jednocześnie z procesem odtleniania następuje wprowadzenie do stopiwa dodatkowych składników stopowych, na przykład Cr, Mo i Ni. Przechodzą one z metalu elektrody lub z żużla czy topnika. Składniki te umożliwiają osiągnięcie zaplanowanego składu chemicznego oraz właściwości mechanicznych i antykorozyjnych spoiny. Dlatego skład topnika ma istotny wpływ na skład spoiny. Stratę Si i Mn można uzupełnić, dodając proszki żelazostopów (na przykład Fe-50% Si i Fe-80% Mn) do topników przy spawaniu łukiem krytym (SAW) lub do otuliny elektrod przy spawaniu ręcznym elektrodą otuloną (MMAW). Aby uzyskać właściwy skład spoiny, należy znać straty pierwiastka, jakie występują w wyniku utleniania przy przechodzeniu przez strefę łuku i w żużlu. Uzysk zależy od rodzaju pierwiastka i metody spawania. Na przykład uzysk w wypadku spawania ręcznego elektrodą otuloną (MMAW) może wynosić około 100% w wypadku Ni i Cr, 75% dla Mn, 70% dla Nb, 45% dla Si i 5% dla Ti [30],

Oprócz odtleniania i wzbogacania stopiwa w składniki stopowe podczas spawania zachodzi również proces rafinacji stopiwa. Przebiega on jednocześnie z innymi procesami metalurgicznymi i polega na oczyszczeniu spoiny ze szkodliwych związków siarki i fosforu (FeS, P₂0₅), a także resztek żużla.

4.7.1.2. Odsiarczanie spoin

Siarka znajduje się w każdej stali. Tworzy tam siarczek żelaza FeS, a z tlenkiem FeO -niskotopliwąeutektykę, gromadzącą się między krzepnącymi dendrytami i będącą przyczyną pęknięć gorących. Siarczek żelaza jest stosunkowo dobrze rozpuszczalny w ciekłym żelazie. Dlatego proces odsiarczania polega na przeprowadzania siarczku żelaza w inny siarczek

178