Как видим, наиболее активными по отношению к (фосфорному ангидриду выступают СаО, MgO и МпО.

Окисление фосфора развивается в сварочной ванне в соответствии со следующими реакциями:

2Fe2P + 5FeOí=t Р205 + 9Fe(VI.50)

2Fe3P + 5FeO «=t Р20Б + 1 lFe.(VI. 51)

Затем идет процесс связывания фосфорного ангидрида.Наиболее активен процесс

ЗСаО + Р205 •* (СаО)3 • Р205(VI. 52)

4СаО + PsOb ^ (СаО)4 . Р205.(VI .53) Менее активны процессы

ЗМпО + РА — (МпО)3 • Р205;(VI.54)

4МпО + РА «(MnO)4 • Р205.(VI.55)

В общем виде, объединив, например, уравнения (VI.50) и (VI.51), (VI.52) и (VI.53), получим:'

2Fe2P + 5FeO + ЗСаО «=* (СаО)3 • Р206 + 9Fe; (VI .56) 2Fe3P + 5FeO + 4СаО *=± (СаО)4 • Р2Ов + 1 lFe. (VI.57)

Константа равновесия для реакции (VI.56)

К(Са3Р2Ов) ■ [Fel»

Лс~ [Fe2P]2 • (FeO)5 • (СаО)3 '

откуда, полагая [Fe]^¿l, получим

= VirSf.^O)»^-(VI.58)

Аналогично можно решить и уравнение (VI.57) относительно [Fe3PJ.

Из выражения (VI.58) следует, что при данной концентрации фосфора в сварочной ванне полнота его удаления в шлак будет зависеть от содержания в шлаке:

1)свободных оксидов (СаО) и (FeO), с увеличением содержания которых реакции (VI.56) и (VI.57) сдвигаются вправо, т. е. в направлении очищения металла от фосфора;

2)комплексного соединения, связывающего фосфор, например (СаО)3 ■ Р20Б или (СаО)^ • Р20Б. Уменьшение их содержания в шлаке способствует очищению металла от фосфора. Этого достигают разбавлением шлаков соответствующими нейтральными добавками, например плавиковым шпатом, который одновременно разжижает шлак, а также повышает его общую реакционную способность.

Таким образом, основные шлаки могут обеспечить необходимое очищение металла шва от фосфора.

^Кислые шлаки значительно хуже удаляют фосфор из металла. Имеющиеся в них основные оксиды СаО, МпО и FeO связаны в силикаты, что вызывает развитие реакций (VI.56) и (VI.57) влево. При этом увеличивается содержание фосфора в металле шва и тормозится его удаление в шлак. Константа равновесия реакций (VI.56) и (VI.57) с ростом температуры уменьшается, что свидетельствует об интенсификации реакции перехода фосфора из шлака в металл. Поэтому при пониженных температурах следует ожидать более активного перехода фосфора в шлак. В этом отношении короткие шлаки эффективнее длинных.

§ 41 ПРОЦЕССЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МЕТАЛЛА ПРИ СВАРКЕ

Первичная кристаллизация металла. Переход металла из жидкого состояния в твердое сопровождается перегруппировкой атомов из неупорядоченного их расположения в упорядоченное, закономерное, определяемое кристаллической решеткой. Процесс образования кристаллов в металле при его затвердевании называется кристаллизацией. Как установил еще Д. К. Чернов, кристаллизация состоит из двух элементарных, одновременно протекающих процессов:

1)зарождения зародышей, или центров кристаллизации;

2)роста кристаллов из этих центров.

Первоначально вырастают оси кристаллов, характеризующиеся симметрией 1,2-го и последующих порядков. Затем заполняются межосевые пространства и образуются кристаллы, «скелет» которых имеет дендритное, или древовидное, строение. На основе этих общих представлений сложились две теории кристаллизации металлов — непрерывной и периодической кристаллизации.

Теория непрерывной кристаллизации разработана Г. Тамманом на основе исследований кристаллизации органических веществ при различных температурах. Г. Тамман установил, что при переохлаждении жидкого расплава в нем самопроизвольно зарождаются центры кристаллизации и начинается рост кристаллов. В связи с этим скорость кристаллизации определяется как числом центров (ч. ц.) кристаллизации, зарождающихся в единицу времени, так и линейной скоростью роста кристаллов (с. к.) в единицу времени. Соотношение этих величин определяет размер образующихся кристаллов.

При переохлаждении п — 0 (рис. 132) значения ч. ц. и с. к. также равны нулю, т. е. кристаллизация невозможна из-за отсутствия переохлаждения. С появлением небольшого переохлаждения ч. ц. и с. к. вначале возрастают. Здесь положению / отвечает относительно небольшое число центров при максимуме скорости роста кристаллов. В этом случае следует ожидать образования