В результате газовой резки стали в кромке реза наблюдается увеличение содержания тех элементов, которые обладают меньшим сродством с кислородом, чем железо, в частности углерода, меди и никеля. Содержание же элементов, обладающих большим срод­ством с кислородом, нежели железо, например марганца и кремния, снижается (рис. 90).

Наибольший интерес с точки зрения влияния на структуру и механические свойства стали в кромке реза представляет увеличение содержания углерода.

В настоящее время существуют в основном две гипотезы, наибо­лее достоверно объясняющие механизм науглероживания кромки при газовой резке стали.

Одна из них объясняет науглероживание кромки реза тем, что при горении углерода стали будет образовываться преимущественно окись углерода. С образованием же последней в резе создаются

условия для процесса цементации поверхности кромок, при котором
поглощение углерода металлом кромки должно протекать по реакции
3Fe 4- 2СО Fe*C + С02.

Возражением против этой гипотезы может быть, очевидно, только то, что количество образуемой СО будет недостаточно для полной цементации кромок, так как основное количество углерода из сгоревшего металла остается в шлаке, около 2,5% переходит в кромку и только 3—6% удаляется с газами.

По второй гипотезе, вытекающей из приведенного выше механиз­ма окисления железа, процесс науглероживания кромки протекает за счет избирательного окисления железа или фаз, богатых железом, и выноса углеродистой компоненты в шлак или за счет науглеро­живания корольков шлака, привариваемых при стенании послед­него вниз к поверхности реза.

Механизм этого процесса можно представить следующим обра­зом. Врезаясь в металл, кислородная струя выносит большую часть шлака и неокисленного металла в разрез, причем при продвижении струи вперед вследствие возникновения фронтального давления происходит оттеснение части шлака и жидкого металла назад за струю и отложение на гребешках кромки реза наплывов с высоким содержанием углерода. В результате приварки наплывов к кромке реза происходит науглероживание последней, а в результате мест­ной диффузии углерода внутрь кромки — выравнивание содержа­ния этого элемента в кромке и в прилегающих к ней слоях металла. [9]

резки тем, что способствует повышению количества несгоревшего железа в шлаке, привариваемого к кромкам и затрудняющего удаление шлака из образуемого разреза.

Марганец по своим теплофизическим свойствам близок к железу и низкоуглеродистой стали. Его температура плавления 1250° С, а тепловые эффекты образования окислов МпО — 389,2 (93,1); Мп203— 993,6 (232,7) и Mn3Oj — 1406,6 кДж/моль (336,5 ккал/г-мол). При содержании марганца до 4% сталь режется хорошо. При более высоком содержании марганца (до 14%) процесс резки протекает несколько хуже, но все же удовлетворительно. Основное затрудне­ние при резке марганцовистых сталей с повышенным содержанием глерода — их склонность к образованию закалочных трещин, в связи с чем резку этих сталей рекомендуется производить с предва­рительным подогревом до температуры ^300° С.

Кремний в количествах, в которых он содержится в низкоугле­родистой пли низколегированной стали, на процесс резки не влияет. Кремний незначительно влияет на процесс резки и в том случае, когда содержание его в стали достигает 1,5—2%. Однако при содер­жании его свыше 4—5% из-за чрезмерной вязкости шлака, богатого окислом кремния (Si02), рез зашлаковывается и процесс резки весьма затрудняется или становится"вовсе невозможным.

Сера и фосфор в тех незначительных количествах, в кото­рых эти вредные примеси содержатся в стали, на процесс резки не влияют.

Хром, так же как примесь кремния, в стали повышает вязкость шлака, и уже при его содержании до 2—3% способствует зашлако­выванию кромок реза. При содержании до 4—5% Сг, когда на нагре­ваемой поверхности стали присутствуют отдельные разобщенные окисиые частицы, процесс резки еще возможен. Однако при более высоком содержании хрома вся поверхность стали оказывается покрьной тугоплавкой окисной пленкой (/длСггОз = 2200° С), изолирующей сталь от контакта с кислородом, в связи с чем резка становится невозможной.

Хром способствует также прокаливаемости стали при резке, и при неблагоприятных условиях охлаждения (резкие переходы в сечениях, прямые углы линии реза и др.) образованию глубоких трещин.

Никель, имея высокую упругость диссоциации окисла (МЮ), т. е. обладая низким сродством с кислородом, весьма слабо окис­ляется кислородной струей при резке, чем и объясняется невоз­можность газовой резки этого металла. Однако, присутствуя в стали кг к примесь, никель при содержании его до б—7% процессу газовой резки стали заметно не препятствует. Значительно хуже процесс резки протекает при высоком содержании никеля, достигающем 30%. В этом случае благодаря избирательном} окислению компонентов стали образуемый при резке шлак содержит } частки, богатые оплавленным, но не окисленным никелем, выносимым кислородной струей из реза и частично остающимся на разрезанных кромках.

Молибден в тех малых количествах (0,15—0,25%), в которых он содержится в низколегированных конструкционных сталям на процесс резки не влияет. Он не оказывает заметного влияния и ’грИ более высоком содержании (до 0,6—0,9%) при резке специальных молибденовых и хромомолибденовых сталей, однако даже при низьом его содержании в стали резко повышается прокаливаемость кромок реза и их склонность к образованию трещин.

Вольфрам при обычном содержании в специальных сталя> (до 1,0—1,4%) на процесс резки заметно не влияет. Однако подобно хрому и молибдену вольфрам увеличивает прокаливаемость стали в зоне теплового влияния резки и ее склонность к образованию глубоких трещин.

Ванаддй в незначительных количествах, в которых он присут­ствует в стали, на процесс резки не влияет.

Медь и алюминий в незначительных количествах, в которых эти элементы могут иногда содержаться в низколегированных ста­лях, на процесс резки не влияют.