2. Причиной возникновения пор может быть и водород, интенсивно растворяющийся в жидком металле и частично не успевающий в момент кристаллизации выделиться из него.

Влияние состава газов на образование пор при наличии ржавчины зависит от степени окисленности сварочной ванны.

• Если ванна окислена, то растворимость водорода в металле снижается. В этом случае повышение содержания закиси железа в системе «шлак — металл» способствует развитию в кристаллизующейся части ванны реакции окисления углерода – поры образуются окисью углерода.

• Если сварочная ванна хорошо раскислена, и металл содержит нужное количество кремния и других раскислителей, то создаются условия для активного поглощения ванной водорода. Тогда образование пор в шве следует связывать преимущественно с интенсивным выделением водорода из кристаллизующегося металла.

Для борьбы с пористостью, вызываемой образованием окиси углерода, нужно сохранять в ванне достаточное количество раскислителей, способных подавить реакцию окисления углерода в момент кристаллизации металла.

Чтобы предупредить водородную пористость, нужно обеспечить в газовой фазе более полное связывание водорода в соединения, нерастворимые в металле.

Для удаления водорода используют соединения фтора, которые взаимодействуют с атомарным водородом или парами воды и образуют нерастворимый в металле фтористый водород:

а затем

Технологические способы борьбы с порами предусматривают применение соответствующих режимов, замедляющих охлаждение металла ванны (например, повышение погонной энергии),

и мер, снижающих поглощение газов расплавленным металлом, особенно при его переносе через газовую фазу (например, применение короткой дуги и др.).

Рекомендуется зачищать свариваемые кромки металла и присадочную проволоку от ржавчины и других загрязнений.

Шлаковые включения в металле шва состоятиз различных оксидови частично —сульфидов.Преимущественно они образуются в самой сварочной ванне. Лишь небольшая часть включений отличается экзогенным характером и представляет собой частицы «запутавшегося» в металле шлака.

Шлаковые включения могут располагаться в междендритных пространствах, на границах столбчатых кристаллов, а также в местах их стыка.

Состав шлаковых включений может быть различным в зависимости от характера шлака.

Шлаковые включения часто представляют собой различные силикаты, находящиеся в смеси с оксидами или эвтектиками.

Включения, образующиеся при сварке с применением кислых шлаков, имеют мелкодисперсный характер и состоят в основном из силикатов.

Основные шлаки дают более крупные включения с меньшим содержанием силикатов.

Количество и величина шлаковых включений в металле при данном составе шлака и металла зависят от двух важных факторов:

1) Способности шлаковых частиц к коагуляции, т. Е. Укрупнению путем слияния;

2) Скорости всплывания шлаковых частиц в жидком металле.

Способность шлаковых частиц к коагуляции в свою очередь зависит от температуры металла, поверхностного натяжения на границе «шлаковая частица — жидкий металл», вязкости как включений, так и жидкого металла, и др. Чем выше температура металла и поверхностное натяжение частиц, меньше их вязкость, тем легче протекает их коагуляция.

Тугоплавкие включения, имеющие повышенную вязкость, плохо коагулируют и поэтому распределяются в металле в дисперсном виде (Si0₂; А1₂0₃).

Скорость всплывания шлаковых частиц зависит от их размера, вязкости жидкого металла, разницы в удельном весе частицы и металла и др. Скорость всплывания частиц тем больше, чем крупнее частица, меньше ее плотность и вязкость металла, в котором она движется. С этой точки зрения нежелательны мелкодисперсные, слабо коагулирующие включения (Si0₂; Al₂0₃), обладающие малой скоростью всплывания и загрязняющие металл.

На скорость всплывания шлаковых частиц заметно влияет наличие конвективных потоков в металле, выделение из металла пузырей, перемешивающих металл и увлекающих шлаковые частицы к поверхности металлической ванны. Значительная часть шлаковых частиц выталкивается к поверхности сварочной ванны растущими кристаллитами металла шва.

Форма и величина шлаковых включений оказывают заметное влияние на механические и физические свойства металла.

Крупные остроугольные включения (> 5 мкм) снижают выносливость металла— предел усталости.

Мелкие включения (< 5 мкм) округлой формыне влияют на предел прочности и пластичности при статических испытаниях, а также на предел усталости металла, но увеличение их сопровождается некоторымснижением ударной вязкости и повышением склонности швов к кристаллизационным трещинам.

Выделение включений FeO, FeS и других по границам зерен, особенно в виде сплошных прослоек, придает металлухрупкость, иногда красноломкость.

Посторонние включения заметно уменьшают коррозионную стойкость металла.

Однако мельчайшие, субмикроскопические включения, равномерно распределенные в металле (например, ТiO₂; А1₂0₃), могут быть и полезными,так как они становятся дополнительными центрами кристаллизации испособствуют измельчению структуры.

Ликвация в металле шва.

Ликвацией называется неравномерное распределение элементов, химических соединений и других составляющих в металле. К числу сильно ликвирующих элементов относятся углерод, сера и фосфор.

Методы регулирования первичной кристаллизации сварных швов.

Первичная структура шва оказывает большое влияние на многие свойства наплавленного металла,особенно если в последующемонне подвергается термической обработке, прокатке или ковке. Поэтому важно, чтобы первичная структура была мелкозернистой и по возможности равноосной, с незначительной химической неоднородностью. Тогда свойства металла будут достаточно высокими и без последующей обработки.

Рассмотрим пути регулирования процессов первичной кристаллизации.

1. Для уменьшения химической неоднородностииповышения стойкости металла к образованию кристаллизационных трещиннужноправильно подбирать соотношения между глубиной Н и шириной В сварочной ванны. Коэффициент формы ванны

зависит от многих факторов — способа и режима сварки, состава металла, сварочных материалов и т. д.

Узкая и глубокая ванна первого типа (рис. 149, а; <2) создает неблагоприятную для кристаллизации металла схему. Кристаллы, растущие по нормали к поверхности охлаждения, неизбежно встречаются в центральной части шва, образуя зону слабины. Поэтому швы, кристаллизующиеся по указанной схеме, склонны к образованию кристаллизационных трещин. Из такой ванны посторонние примеси удаляются труднее.

Наоборот, в широкой и неглубокой ванне (рис. 149, б;  > 2), условия для кристаллизации значительно лучше, так как последние порции жидкого металла, наиболее загрязненные примесями, оказываются вытесненными растущими кристаллами в самую верхнюю часть шва и не создают в металле слабины.

Однако дальнейшее увеличение ширины ванны, т.е. увеличение  (рис. 149, в), вновь усиливает опасность образования кристаллизационных трещин вдоль шва. Это объясняется большой абсолютной величиной поперечной усадки широких швов, концентрацией деформаций в средней части валика и неблагоприятным расположением дендритов.

2. Чтобы получить металл высокой прочности и пластичности, стойкий к возникновению кристаллизационных трещин, нужно измельчать его грубую столбчатую структуру. Этого достигают различными способами.Рассмотрим некоторые из них:

1) введение в сварочную ванну элементов-модификаторов (В; Ti; V; Nb; Zr и др.).Эти поверхностно-активные веществаснижают энергию образования зародышей — центров кристаллизации — и повышают их устойчивость. Одновременно, располагаясь на поверхности кристаллов, они снижают их поверхностную энергию, что также ограничивает рост кристаллов;

2) введение в сварочную ванну элементов, способствующих образованию избыточных фаз типа твердого раствора (-фаза), первичных карбидов и др., что имеет особое значение при сварке легированных сталей и цветных металлов;

3) воздействие на сварочную ванну ультразвуковых колебаний, механических вибраций или электромагнитное перемешивание металла ванны;

4) измельчение структуры металла швов путем искусственного повышения скорости охлаждения кристаллизующейся ванны.

…………………………………………………..