Из защитных газов наибольшее применение имеют инертный аргон и активный углекислый газ. Ме­таллургические процессы при сварке сталей в этих газах существенно различаются.

При сварке под защитой инертных газов металлурги­ческие процессы протекают только между элементами, содержащими в металле сварочной ванны, так как инерт­ные газы не взаимодействуют с газовыми и конденсирован­ными составляющими атмосферы столба дуги.

Если при сварке содержится некоторое количество оксида железа (II) FeO, то при взаимодействии с углеро­дом происходит восстановление FeO с образованием оксида углерода (II), нерастворимого в стали, что при кристал­лизации ванны приводит к образованию пор в металле шва. Этому способствует также водород, растворимость которого в металле сварочной ванны с малой степенью окисленностн высокая.

Предотвращение возможности образования пор при сварке в инертных газах достигается двумя путями:

1) введением в состав сварочной ванны таких актив­ных раскислителей, как, например, марганец п кремний;

2) добавлением к аргону некоторого количества угле­

кислого газа (10—15 %) или 5 % кислорода, что приводит к интенсификации процесса образования оксида угле­рода (II), кипению сварочной ванны; бурно выделяющиеся из нее пузырьки захватывают и выносят из ванны нахо­дящиеся в пей газы. Кислород также уменьшает поверх­ностное натяжение металла капли; перенос"-металла "стд - нов ится_іщлкокапельііьім, л учша..е-допия форм и -

рования поверхности шва. (Содержание водорода в ванне также у Я ньшнтся, таїГкак кислород, соединяясь с водо­родом, образует нерастворимые в жидком металле соеди­нения.

При сварке в углекислом газе газ оттесняет от плавиль­ной зоны окружающий воздух и защищает расплавленный металл только от азотирования. За счет углекислого газа и кислорода, выделяющегося в высокотемпературном участке зоны сварки при диссоциации углекислого газа, металл активно окисляется по реакциям:

Fe + С02 FeO + СО f ;

Fe + О FeO I ;

Si + 20 ^ Si021;

С + О CO t,

а на участке пониженных температур зоны сварки по реакциям:

2FeO + Si 2Fe + SiO.,;

FeO + Mn -> Fe + MnO I ;

FeO + С Fe + CO f .

Непрерывный уход активных раскислителей в про­цессе сварки и кристаллизации в атмосферу и шлак при­водит к заметному уменьшению их в металле шва, по­этому при сварке в углекислом газе ннзкоуглеродистой стали проволокой Св-08 из-за протекания реакции окис­ления углерода в кристаллизационной части ванны швы получаются пористыми. Для подавления реакции образо­вания окиси углерода (II) при сварке в углекислом газе низкоуглеродистых конструкционных сталей применяют сварочную проволоку, содержащую кремний и марганец, марок Св-08ГС, Св-08Г2С. В этом случае наплавленный металл получается хорошо раскисленным при достаточном содержании кремния и марганца и с высокими прочност­ными и пластическими свойствами (табл. 20). Для предот­вращения порообразования за счет растворенного водо­рода оказывается полезной добавка в углекислый газ от 5 до 15 % кислорода. Кислород, соединяясь с водо­родом, растворенным в сварочной ванне, так же как и при сварке стали в инертных газах, образует нерастворимый в жидком металле гидроксил (ОН) или водяной пар (Н20).

Кроме того, опыт некоторых заводов показывает, что добавление к углекислому газу 20—30 % кислорода из­меняет характер переноса электрода металла.

Процесс крупнокапельного переноса переходит в мел­кокапельный или струйный. При этом увеличивается глу­бина проплавления: коэффициент плавления — на 15 %, коэффициент наплавки — на 25 %. Такое влияние до­полнительно введенного кислорода на процесс сварки в углекислом газе есть результат следующих факторов: потенциал ионизации кислорода 13,2, что приводит к уве­личению эффективного потенциала в сварочной дуге и, как следствие, — к увеличению температуры столба дуги (9); кислород уменьшает поверхностное натяжение ме­талла капли; перенос металла становится мелкокапель­ным, а в определенных условиях — струйным; энергич­нее протекают реакции окисления марганца и кремния, что сопровождается выделением теплоты.