3.Закись железа РеО (Тпл = 1370 °С; 7 = 5,9 г/сж3) — относительно слабый основной оксид, образующий комплексные соединения с кислотными оксидами (силикаты, титанаты, бораты и др.). Вступает в обменные реакции с элементами, у которых большое срод1 ство к кислороду. Растворима в шлаке и в металле.

4.Двуокись титана ТЮ. (Тп 1 == 1850 °С; 7 = 4,2 г'см?) — кислотный оксид, образующий с основными оксидами легкоплавкие подвижные комплексы — титанаты. Способствует получению короткого шлака, обладающего высокой газопроницаемостью. Нерастворима в металле.

5.Окись кальция СаО (Тпл = 2570 °С; 7 = 3,4 г/см?) — сильный основной оксид, образующий комплексные соединения. Очень прочна, диссоциирует весьма слабо. Связывает серу и особенно фосфор, облегчая их переход в шлак. Повышает вязкость шлаков. Нерастворима в металле.

6.Окись алюминия А12Оя (Тпл = 2050 °С; 7 = 3,6 4,0 г/см3) — амфотерный оксид, реагирующий с кислотными и основными оксидами. Повышает вязкость шлаков, склонна к образованию шпинелей. Нерастворима в металле.

7.Фосфорный ангидрид Р205 — кислотный оксид, образующий комплексные соединения. Особенно активен с СаО.

Главные системы сварочных шлаков. В зависимости от состава сварочные шлаки можно разбить на три группы:

1)шлаки оксидного типа, представляющие собой оксиды различных металлов;

2)шлаки солевого типа — фтористые и хлористые соли щелочных и щелочноземельных металлов;

3)шлаки оксидно-солевого типа, состоящие из солей и оксидов.1

Независимо от принадлежности к той или иной группе большинство шлаков состоит из основы, или «скелета», и добавок, или примесей. Основа шлаков представляется шлаковой системой. Изучают такие системы обычно с помощью соответствующих диаграмм состояния, которые строят для двойных и тройных систем. Так как шлаковые системы часто имеют сложный состав, выбирают основную тройную систему и затем устанавливают влияние на нее остальных составляющих шлака.

§ 40. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ РАСПЛАВЛЕННЫМ МЕТАЛЛОМ, ГАЗОВОЙ СРЕДОЙ И ШЛАКОМ

Одна из важнейших функций флюсов или электродных покрытий, применяемых при электродуговой сварке,— металлургическая обработка металла шва: его раскисление, легирование, модифицирование и рафинирование.

В связи с активным развитием окислительных процессов при дуговой сварке практически всегда есть потребность раскисления металла. Однако, чтобы получить наплавленный металл требуемого

состава и свойств, одной операции раскисления недостаточно, так как металл теряет некоторые полезные примеси в результате не только окисления, но и прямого испарения под действием высоких температур. Для компенсации этих потерь, а также для введения в наплавленный металл специальных добавок различных элементов с целью повышения качества металла, параллельно с раскислением осуществляют и легирование металла. Наконец, наряду с раскислением и легированием, обязательно нужно рафинировать металл, т. е. очищать его от вредных примесей (серы и фосфора), попадающих в металл из шлака.

Таким образом, взаимодействие газовой и шлаковой фаз с жидким металлом представляет собой сложный комплекс физико-химических процессов, из которых важнейшие — реакции окисления, раскисления, легирования и рафинирования металла.

Для улучшения структуры первичной кристаллизации, ее измельчения и упорядочения в металл шва вводят небольшие количества рпециальных добавок—модификаторов. Наиболее сильные из них — ЫЬ, Т1, Ъх, V.

При электродуговой сварке между расплавленным металлом, шлаком и газовой средой непрерывно происходят процессы интенсивного массообмена. Естественно, что результаты этих процессов прежде всего, и самым существенным образом, зависят от соотношения взаимодействующих масс. В общем случае влияние взаимодействующих масс металла и флюса на концентрацию элемента в металле шва может быть найдено из уравнения материального баланса элемента Э до и после сварки:

Шз. м [Э]э. м + ГПо. м (Э]0. м + Щ (Э)ф = Шщв [Э]шв 4- ГПШЛ (Э)щл,

где пгэ. м, т0. м, тф, тшв, гпщл — масса электродного металла, основного металла, флюса, металла шва и шлака соответственно.

[Э]э. м. [Э]0. м, (Э)ф, [Э]шв, (Э)шл — концентрация элемента в электродном металле, в основном металле, во флюсе, в металле шва и в шлаке соответственно.

Учтя, что — = Ь — константа распределения элемента между

шлаком и металлом шва, а = р; допуская, что гщ&т,

шлі

—— = 7, —— =1 —7, окончательно получим

го,Т1Э1Э.«+(1-7) [Э]0.м + Р(Э)ф

[Э]шв =-Г+ф.--.(VI.25)

Таким образом, для расчетного определения химического состава металла шва нужно знать концентрации элемента в исходных материалах, доли участия основного (1 — 7) и электродного (7)