72 (124)

72 4. METALURGIA PROCESÓW SPAWALNICZYCH

mosferycznym) w ciekłym metalu lub na jego powierzchni i rozpuszczalnością tlenu w metalu znajdującym się w próżni, a ściślej - w atmosferze gazowej o niskim ciśnieniu, w której odbywa się proces. Ta specyficzna atmosfera jest stosowana w spawaniu wiązką elektronów, lutowaniu niektórych metali i stopów, ceramiki oraz zgrzewaniu dyfuzyjnym. Usuwanie tlenu w próżni może odbywać się także przez dysocjację termiczną i/lub odparowanie tlenków.

4.4. Rola azotu w procesie spawania

Cząsteczka dwuatomowa azotu N2 jest bardzo stabilna i nie ulega łatwo dyso-cjacji. Jednak w obecności tlenu azot może przenikać do metalu, gdy w łuku utlenia się na tlenek azotu NO, który w obniżonej temperaturze albo utlenia się do NO2, albo rozpada na azot i tlen. Azot nie rozpuszcza się w roztopionej miedzi (dlatego może być używany jako gaz osłonowy do jej spawania) i takich pierwiastkach jak: Ag, Au, Zn, Cd, Pb, Al, Ni, jest słabo rozpuszczalny w Cr, W i Mo, natomiast dobrze w Fe, Co i Mn. W znacznych ilościach rozpuszcza się w Ti, Zr, Ni, V, Hf i Ta.

Azot przedostaje się do atmosfery łuku i do stopiwa z powietrza. Azot atomowy rozpuszcza się zarówno w kroplach, jak i w jeziorku ciekłego metalu w ograniczonych ilościach. Maksymalna rozpuszczalność N2 w stali wynosi ok. 0,1% w temperaturze 590°C, a w temperaturze pokojowej zaledwie 0,001%. Tak znaczne zmniejszenie rozpuszczalności jest przyczyną wydzielania się azotku Fe₄N powodującego starzenie stali nieuspokojonych i (w mniejszym stopniu) półuspokojonych, zwłaszcza po ich odkształceniu na zimno i po spawaniu. Starzeniu towarzyszy wzrost wytrzymałości i twardości stali konstrukcyjnych i stopiwa oraz pogorszenie właściwości plastycznych, szczególnie udamości. Jeżeli zawartość azotu w stali przekracza 0,04%, to skutki procesu jej starzenia są szczególnie silne. Stale zestarzone są bardzo podatne na pękanie kruche. Nieznaczne dodatki do stali Al i Ti polepszają ich właściwości, nie tylko na skutek wiązania azotu, ale także wydzielania azotków i węglikoazotków, które w stalach mikrostopowych (z dodatkiem V, Nb, Ti) rozdrabniając strukturę, podnoszą ich wytrzymałość i plastyczność.

Ze względu na swoje działanie azot jest wprowadzany w ilości do 0,2% do wysokostopowych stali austenitycznych i austenityczno-fenytycznych typu du-plex w celu stabilizacji austenitu i zaoszczędzenia niklu. W stalach o strukturze austenitycznej zjawisko starzenia i kruchości nie występuje.

4.5. Rola wodoru w procesie spawania

Wodór w spoinach pochodzi przede wszystkim z dysocjacji wody oraz z węglowodorów i rdzy znajdujących się na przedmiotach spawanych i materiałach dodatkowych. Zawartość wodoru rozpuszczonego w metalach zmienia się