В процессе сварки наряду с рядом других процессов имеет место взаимодействие между металли­ческими составляющими (металл — металл) и оксидом металла, находящегося в капле и металлической ванне со шлаком.

Осаждающим раскислением принято называть раскисле­ние, происходящее в жидком металле капли или ванны за счет элементов, имеющих большее сродство к кислороду, чем свариваемый металл, что видно из реакций (54) и (55). По этому признаку, при прочих равных условиях (концентрация, температура, состав шлаковой и газовой фазы), элементы, участвующие обычно в процессе сварки, можно расположить по убывающей способности к раскис­лению (сродству к кислороду) в следующий ряд: А], Zr, Ті, Si, V, Mn, Cr, Mo, W, Fe, Co, Ni, Си. Этот же ряд может служить критерием оценки способности каждого элемента легировать металл. Рассмотрим это примени­тельно к стали.

Элементы, находящиеся в ряду справа от железа, практически полностью усваиваются сварочной ванной; элементы, расположенные слева от железа, в той или иной степени окисляются и лишь частично легируют металл шва. При данном количестве вводимого элемента степень легирования будет тем ниже, чем дальше элемент распо­ложен слева от железа, т. е. чем больше его сродство к кислороду. Такие элементы, как Ті, Zr, А1, при дуговой сварке толстопокригьшн электродами практически пол­ностью окисляются, а в металле шва обычно имеются только следы этих элементов. А такие элементы, как W и Мо, в большей степени усваиваются сварочной ванной.

Для оценки степени использования данного элемента в процессе сварки или наплавки введено понятие коэффи­циента перехода легирующего элемента и коэффициента его усвоения. Коэффициент перехода определяется от­ношением содержания рассматриваемого элемента в на­плавленном металле к содержанию этого элемента раз­дельно в материалах, участвующих в процессе сварки (проволоке, покрытии, флюсе, шихте, порошковой про­волоке и т. д.).

Коэффициент усвоения характеризуется отношением содержания легирующего элемента в металле шва к сум­марному его содержанию в материалах, участвующих в процессе, в том числе в основном металле. Эти коэффи­циенты определяются расчетом или по графикам и табли­цам, составленным расчетным или опытным путем. В табл. 19 приведены коэффициенты перехода и усвоения некоторых элементов при сварке высоколегированных сталей электродами марки КТИ-5, имеющими стержень из проволоки Св-Х18Н11М.

Диффузионное раскисление заключается в том, что между основными оксидами (например, FeO), находя­щимися в расплавленном металле, и кислыми оксидами (например, Si02), находящимися в шлаке на границе металл—шлак, происходит взаимодействие

FeO + Si02 ч=* Fe-SiOa. (60)

При этом образуется силикат железа (комплексное соединение), которое в составе шлаков всплывает на по­верхность металлической ванны. Чем выше концентрация

кремнезема в шлаке над жидким металлом, тем интенсив­нее протекает диффузионное раскисление. В результате оксид железа (П) из металлической ванны переводится в шлак и тем самым кислород выводится из металла шва.

При большом содержании силиката кремния в шлаке и малом содержании оксида железа (II) в жидком металле реакция (60) может пойти справа налево и металл будет окисляться за счет оксида железа (II). Поэтому в шлаке должно находиться достаточное количество кремнезема, чтобы обеспечить диффузионное раскисление, а не окисле­ние. Однако чрезмерное содержание в шлаке SiO делает шлак длинным, малоподвижным и, как следствие, хими­чески малоактивным. Поэтому, когда по ряду соображений в покрытие или флюс требуется ввести большое количество кремнезема, вместе с ним вводят флюсующие материалы, придающие шлаку жидкотекучесть и тем самым способ­ствующие диффузионному раскислению.