233 (38)

„Pierwotna” powierzchnia cięcia jest całkowicie równa i nie posiada żłobków cięcia”. Powstają one natomiast w wykrystalizowanej warstwie metalu w wyniku osadzania się na niej ciekłego FeO. Tlenek żelaza „wgryza” się do wysoko nagrzanej warstwy posiadającej niższą (od materiału podstawowego) temperaturę topnienia z powodu podwyższonej zawartości węgla.

9.1.1. Zmiany chemiczne i strukturalne powierzchni cięcia

W czasie cięcia tlenem stali występują następujące procesy:

-    kształtowanie powierzchni cięcia;

-    zmiany składu chemicznego w warstwie przyległej do powierzchni cięcia;

-    zmiany strukturalne w strefie wpływu ciepła.

Zasadniczy wpływ na te zjawiska mają składniki stopowe występujące w stali, przy czym na kształt powierzchni cięcia wpływa stałość posuwu palnika, jego stan techniczny, rodzaj gazu palnego oraz czystość tlenu.

Zmiany składu chemicznego zachodzące w warstwach powierzchniowych pof-le-gają głównie na wzroście zawartości węgla, niklu, molibdenu i miedzi oraz zubożenie w krzem, mangan i chrom. Zmiany zawartości niklu, molibdenu, krzemu, chromu i manganu wyjaśnia się różnym powinowactwem żelaza i składników stopowych do tlenu i ich selektywnym utlenieniem (rys. 9.2). Pierwiastki, których energie tworzenia tlenków są niższe od żelaza (poniżej linii tworzenia się tlenków żelaza) w procesie cięcia wypalają się, łącznie z żelazem, natomiast pierwiastki, których energie tworzenia tlenków są wyższe od żelaza nie wypalają się i wzbogacają ciętą powierzchnię.

Silne nawęglenie powierzchni początkowo wiązano z nawęglającym działaniem produktów rozpadu acetylenu i innych gazów podgrzewających. Hipoteza ta nie znalazła jednak potwierdzenia, gdyż nawęglanie powierzchni obserwowano również przy zastosowaniu gazów nie nawęglających (wodoru) oraz przy cięciu tlenem bez użycia gazu podgrzewającego. Nawęglanie powierzchni podczas cięcia tlenem i^iążepę więcj z selektywnWnjutlenianiwn|się żelaza i składników stali [30, 37, 38]. Zgodnie z wykresem na rysunku 9.2 krzywa tworzenia się tlenku węgla w wyższych temperaturach leży poniżej krzywej dla tworzenia FeO i powinno zachodzić wypalanie węgla. Jednakże z chwilą utworzenia się ciekłej warstewki FeO proces utleniania węgla kończy się, gdyż węgiel nie rozpuszcza się w ciekłym FeO i nie może dotrzeć do tlenu tnącego. Utlenianie zaś węgla do tlenku węgla tlenem dyfundującym przez warstwę FeO nie zachodzi, ponieważ szybkość dyfuzji tlenu przez warstwę ciekłego tlenku żelaza jest mała w porównaniu z szybkością procesu cięcia. Należy również podkreślić, że nawet gdyby szybkość dyfuzji tlenu przez warstwę FeO była dostateczna, to i tak nie zajdzie proces utleniania węgla, gdyż nie jest możliwe homogeniczne zarodkowanie pęcherzyków tlenku węgla w ciekłym metalu pod warstwą tlenku. Wynika z tego, że względny wzrost zawartości węgla w warstwach przypowierzchniowych w procesie cięcia tlenem spowodowany jest selektywnym utlenianiem się innych składników (Si, Cr, Mn, Fe), natomiast nie wypalaniem się węgla i jego pozostawaniem w ciekłej stali.

Oprócz zmian koncentracji pierwiastków wchodzących w skład danej stali możliwe jest również w procesie cięcia tlenowego wprowadzenie do stali azotu, stanowiącego zanieczyszczenie tlenu tnącego [30].

/-ni

233