69 (135)

4.2. UTLENIANIE METALI PODCZAS SPAWANIA 69

ność dysocjacji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Duże znaczenie dla procesu metalurgicznego spawania ma dysocjacja pary wodnej znajdującej się np. w otulinie elektrod, topniku, rdzy na powierzchni spawanego metalu, która przebiega wg reakcji

2H₂0~2H₂ + 0₂    (4.1)

Podczas spawania stali związkiem chemicznym, powszechnie używanym jako gaz osłonowy, jest dwutlenek węgla, który dysocjuje na silnie redukujący tlenek węgla i tlen

2C0₂ <- 2CO + 0₂    (4.2)

Powstały w obu reakcjach tlen cząsteczkowy ulega dalszej dysocjacji na tlen atomowy, podobnie jak wodór i azot. Z trzech dwuatomowych gazów (0₂, H₂ i N₂) w rzeczywistych warunkach spawania łukowego najtrudniej dysocjuje azot. Jego energia dysocjacji jest ok. dwukrotnie większa niż energia dysocjacji innych gazów (tabl. 3.1), natomiast temperatura dysocjacji jest znacznie wyższa niż temperatura dysocjacji wodoru i tlenu (rys. 4.1). Zatem wpływ dysocjacji azotu na jego stężenie w ciekłych metalach przy spawaniu jest prawdopodobnie nieznaczny. Gazy te w postaci atomowej uczestniczą (nie zawsze z korzyścią) intensywniej niż w postaci cząsteczkowej w procesach metalurgicznych zachodzących w ciekłym jeziorku metalu i wpływają na właściwości złącza spawanego, np. na kruchość, utlenianie składników stopowych, skłonność do pękania, porowatość, twardość. Rozpuszczalność gazu dwuatomowego rośnie z temperaturą liniowo, natomiast gazu atomowego (zdysocjonowanego) - kwadratowo.

Temperatura, *C

Rysunek 4.1. StopieiVdysocjacji tlenu, wodoru i azotu w funkcji temperatury

4.2. Utlenianie metali podczas spawania

Tlen nie jest składnikiem stopowym metali, lecz uczestniczy w większości procesów metalurgicznych. W metalach znajduje się przeważnie w postaci tlenków, np. tworzy z żelazem związki FeO, Fe₂C>3 i Fe30₄, ale tylko FeO rozpuszcza się w ciekłej stali w ilości do 0,2%. W dobrej jakościowo stali martenowskiej zawartość tlenu wynosi do 0,02%. Rozpuszczony tlen w metalu może powodować powstanie porów.