70 (133)

70 4. METALURGIA PROCESÓW SPAWALNICZYCH

W czasie spawania tlen przedostaje się do ciekłego metalu z powietrza, rdzy, żużla oraz dysocjacji H2O i CO2, powodując jego utlenianie. Jeżeli proces utleniania nie jest połączony z równoczesną redukcją, to następuje wypalanie składników metalu, czyli zubożenie stopiwa w pierwiastki. Dotyczy to w szczególności tych składników, których powinowactwo chemiczne do tlenu jest największe. Podczas spawania stali jej składniki wypalają się najintensywniej w następującej kolejności: C, Al, Ti, Si, Mn, Cr, Fe, Mo, natomiast nie wypalają się: W, Mo, Ni, Cu. Wypalanie się składników stopowych pogarsza właściwości mechaniczne stali, zaś tlenki - jeżeli nie zdążą wypłynąć do żużla jako zanieczyszczenia - pogarszają głównie plastyczność stopiwa. Tlen i tlenki powinny być w procesie spawania (a szczególnie lutowania) dokładnie usuwane.

Utlenianie żelaza dwutlenkiem węgla, głównie podczas spawania metodą MAG, przebiega zgodnie z reakcją

jcMe + yCC>2 —► MejO,. + y CO    (4.3)

natomiast reakcja utleniania metali parą wodną ma postać

*Me + yH₂0 — Me_xO, + yH₂    (4.4)

Intensywność reakcji między metalem i tlenem zależy od temperatury, ciśnienia cząstkowego składników, powierzchni styku reagentów i czasu reakcji. Przy małych kroplach ich całkowita powierzchnia jest znaczna, zatem ilość metalu narażonego na bezpośrednie działanie tlenu (również innych gazów) jest większa. Ponieważ temperatura łuku jest bardzo wysoka (ok. 3000+7000°C), to można przyjąć, że temperatura kropli jest wyższa o ok. 5(Kh-800°C od średniej temperatury jeziorka. Dlatego największe nasycenie metalu gazami następuje podczas przejścia drobnych kropelek w łuku.

4.3. Odtlenianie (redukcja tlenków)

Odtlenianie ciekłego metalu może się dokonywać następującymi trzema sposobami, przez:

—    wiązanie tlenu w nierozpuszczalne w ciekłym metalu tlenki, łatwo przechodzące do żużli;

—    redukcję tlenków takimi gazami, jak wodór i tlenek węgla i ich mieszaniny;

—    odtlenienie w próżni.

W pierwszym wypadku do odtleniania wykorzystuje się metale, których powinowactwo do tlenu jest większe niż odtlenianego ciekłego metalu związanego z tlenem. Najbardziej skutecznymi odtleniaczami są te metale, których tlenki są najaktywniejsze w temperaturze topnienia metalu, do którego są dodawane. Dla stali są to: Ti, Al, Si, V, Mn, C (w kolejności od najbardziej aktywnego do najmniej). W miarę potrzeby i w określonej ilości niektóre z nich wprowadza się do jeziorka metalu wraz ze spoiwem. Wpływ odtleniaczy na zawartość tlenu w żela-