Физико-химические процессы в системе «металл-газ». окисление и раскисление металла при сварке

1. Физико-химические процессы в системе «металл-газ». Окисление и раскисление металла при сварке

1) Диссоциация газов.

2) Насыщение расплавленного металла газами.

3) Взаимодействие металла с кислородом.

К числу важнейших процессов взаимодействия газов с металлами при сварке плавлением относятся диссоциация газов, их растворение в жидком металле, различные химические реакции в газовой среде и взаимодействие с металлом газов.

При высокой температуре сварки происходит диссоциация многоатомных газов с поглощением тепла. Для 2-х атомных газов:

ккал/моль

ккал/моль

ккал/моль

Константа равновесия процесса диссоциации например, водорода, при постоянном давлении К_р=или из уравнения Нернста можно определить

Для 3-х атомных газов: ккал/моль

Насыщение расплавленного металла газами происходит как в каплях, так и в сварочной ванне. В ванне эти процессы протекают менее интенсивно, т.к. температура ванны ниже температуры капель и отношение поверхности реакции к объему для ванны значительно меньше, чем для капли.

Для большинства металлов количество растворяющегося газа зависит от температуры:

,

где и К – константы, Е – теплота растворения, Т – абсолютная температура.

Растворимость газа повышается с увеличением температуры, а при температуре кипения падает до нуля.

Кислород взаимодействует со многими металлами, а с железом образует 3 окисла FeO, Fe₂O₃ и Fe₃O₄. Максимальная растворимость в железе определяется по уравнению Углерод и кремний снижают растворимость кислорода в железе, а также связывают его:

а также восстанавливают железо из окислов:

Кислород ухудшает все свойства стали, в том числе прочность и пластичность, стойкость против коррозии.

8.2 Рекомендуемая литература

1) [3] стр.227-230.

2) [3] стр.231-232.

3) [3] стр.232-234.

8.3 Контрольные задания для СРС (тема 8) [3]

1) Диссоциация газов.

2) Насыщение расплавленного металла газами.

3) Взаимодействие металла с кислородом