Задаваясь температурами, с помощью уравнения (VI. 11) можно определить соответствующий им состав газов. На рис. 109, а приведен результат таких расчетов для интервала 1800—4000 ^К. Как видим, в области температур более 4000 °К углекислый газ почти полностью диссоциирован, а вблизи поверхности сварочной ванны (при температуре 1800—2000 °К) диссоциация его незначительна.

В зависимости от парциального давления кислорода направление реакции (VI. 10) может определять окислительный или восстановительный характер среды. Если ротеО) ро,(со41 то будут развиваться окислительные процессы, т. е.

Ме + С02 ~ МеО + СО. При ро,(МеО) Ро,(со„) среда проявляет восстановительные свойства: МеО + СО-Ме-1- С02.

«и

Й 60 а

| 40

1600

ох

"60 «и

40

5 зо

3400 Т."Кбор дао 1000 Т.°С

Рис. 109. Кривые зависимости состава газов СО-температуры.

»г, СО, 02 и содержания СО от

Парциальное давление кислорода в реакции (VI. 10) зависит от температуры, давления и соотношения концентраций С02 и СО:

Ро,(сОі) = /

(VI. 12)

Это значит, что с увеличением температуры Т и отношения |

а также с уменьшением давления р в системе, растет окислительная способность среды. Однако наличие твердого углерода (например, в виде угольного электрода) весьма существенно снижает эту способность, так как энергично развивается реакция

С02 + С*=±2СО— 41,1 ккал1моль.(VI. 13)

На рис. 109, б дана кривая зависимости содержания СО от температуры в присутствии твердого углерода. Уже при 1100°К со-

держание СО в газовой смеси приближается к 100%. Следовательно, создается восстановительная для металла среда и становится возможной реакция типа

МеО + СО.^Ме + СО?.

Образование эндотермических соединений. Наряду с диссоциацией простых и сложных молекулярных газов, для высоких температур характерно окисление азота воздуха, которое сопровождается поглощением тепла:

N2 + Оа« 21\Ю — 43,2 ккал/моль.(IV. 14)

Образующаяся окись азота может существовать в нераспавшемся виде и в области низких температур. Она играет существенную роль как окислитель и, по мнению некоторых исследователей, служит передатчиком азота расплавленному металлу.

Насыщение расплавленного металла газами происходит как в каплях, так и в сварочной ванне. В ванне эти процессы протекают менее интенсивно, чем в каплях, по двум причинам:

1)температура ванны ниже температуры капель;

2)для ванны отношение поверхности реакции к объему значительно меньше, чем для капель.

При этом если газ находится в атомарном состоянии, то его растворимость.в металле непосредственно следует закону Генри (пропорциональна давлению газа), а растворимость двухатомных газов, находящихся в молекулярном состоянии, подчиняется закону Си-вертса (пропорциональна корню квадратному из давления газа). Для большинства металлов количество [С], растворяющегося газа зависит от температуры:

[С]г = ае кт,(VI. 15)

где а и /г — константы;

Е — теплота растворения; Т — абсолютная температура.

Из уравнения (VI. 15) следует, что с увеличением температуры металла повышается и растворимость газа в нем, причем в каплях эта растворимость может достигать значительной величины. Однако нельзя забывать, что при температурах, близких к температуре кипения металла, растворимость газа заметно падает и в момент кипения становится равной нулю.1 1

Механизм растворения газов в жидком металле слагается из отдельных, протекающих последовательно стадий:

1)адсорбции атомов газа поверхностью металла;

2)взаимодействия адсорбированного газа в поверхностном слое с металлом — образования растворов и химических соединений (обычно эти процессы называются хемосорбцией);

3)отвода продуктов хемосорбции в глубь жидкого металла.