качественное совпадение изменении интенсивности легирования металла шва из флюса с характером изменений [3 при разных параметрах режима, что указывает на глубокую и надежную связь химического состава металла шва с коэффициентом эффективности массообмена.

Весьма важно отметить, что расчетные выражения для определения концентрации элементов в металле шва составлены в предположении, что взаимодействие между массами металла и шлака протекает до состояния термодинамического равновесия. Это обстоятельство позволяет с большим основанием, чем это делалось до на-Сг;стоящего времени, использовать

для расчета протекающих при сварке процессов термодинамические равновесные константы.

Окислительные процессы. Оксиды металла могут быть растворимы или нерастворимы в жидком металле. В первом случае они образуют растворы с повышенным содержанием кислорода, что резко ухудшает качество металла. Например, в железе растворяется закись железа РеО, в меди — Си20, в никеле —N¡0, в титане — ТЮ2. Удаление остатков кислорода из металла связано с большими трудностями.

Оксиды, нерастворимые в металлах, образуют отдельную фазу и сравнительно легко удаляются в шлак, позволяя свести до минимума содержание кислорода в металле. В железе растворяется только его собственный оксид РеО, другие же оксиды, например МпО; 5Ю2; А12Оэ; ТЮ2, в нем практически не растворяются.

Углерод и водород, находящиеся в металле, дают газообразные оксиды, нерастворимые в жидком металле и большей частью успевающие покинуть его до затвердевания (СО, Н20). Однако в известных условиях часть их может остаться в металле и вызвать пористость.

Возможны следующие три основных вида окисления составляющих металла и шлака:

1)прямое окисление;

2)окисление низших оксидов до высших;

3)окисление на основе обменных реакций.

Прямое окисление в общем виде может быть представлено реакцией

Ме + 1о2 егМеО.

Рис. 120. Влияние среднего времени существования ванны на величину р и химический состав металла шва {da = 5 мм).

Здесь происходит непосредственное окисление элемента свободным кислородом с образованием соответствующего оксида. Такие процессы за редким исключением сопровождаются выделением тепла, т. е. они экзотермичны (табл. 34).

Тепловой эффект реакций прямого окисления для некоторых элементов

Поставщиками свободного кислорода в зону сварки, помимо воздушной атмосферы, могут быть двуокись углерода С02, пары воды, карбонаты и высшие оксиды, диссоциирующие при нагреве и выделяющие свободный кислород.