Кислород особенно интенсивно влияет на ход металлургических процессов при сварке. Окисление ме­талла в сварочной ванне может происходить: при наличии в газовой фазе свободного кислорода или сложных газо­вых молекул (С02, Н20), способных при диссоциации выделять кислород; при наличии в шлаке оксидов, раство­римых в металлической ванне; при химически активных компонентах, вступающих в обменные окислительно-вос­становительные реакции с металлом сварочной ванны.

Окисление металла свободным кислородом газовой фазы протекает тем более интенсивно, чем больше сродство металла к кислороду. Оценить степень сродства металла к кислороду можно по прочности образующегося сщсида, которая зависит от его вида, температуры и от давления кислорода, взаимодействующего с оксидом.

С повышением температуры прочность оксида пони­жается, происходит его диссоциация и выделяется кисло­род. Однако это будет иметь место только лишь в том слу­чае, когда давление соприкасающегося с оксидом кисло­рода будет меньше давления кислорода, выделяющегося при диссоциации оксида. Если давления равны, то дис­социация оксида не происходит и наступает равновесие.

Давление кислорода в данной системе при нахождении ее в состоянии равновесия носит название упругости дис­социации данного оксида и обозначается ро2.

Установлено, что положение равновесия реакции окис­ления данного элемента (реакция диссоциации его оксидов)

всецело определяется величиной упругости кислорода в равновесной системе или иначе упругостью диссоциации оксида ро2- Чтобы судить о направлении реакции окисле^ ния по упругости диссоциации оксида данного элемента, надо упругость диссоциации pos сравнить с парциаль­ным давлением кислорода ро2факт в условиях реакции.

Парциальное давление представляет собой давление, которое оказывал бы газ, если бы он один находился в со­суде, в том количестве, в котором он находится в смеси.

Тогда парциальное давле­ние кислорода при О °С и 0,1 МПа составит при­мерно 0,021 МПа.

Если при комнатной температуре упругость диссоциации оксида ро3 меньше парциального дав­ления кислорода в атмо­сфере Рог факт» ТО состоя­ние оксида устойчиво, и металл на воздухе окис­ляется. Если ро2 выше Рог факт, то устойчивым CO - стоянием будет чистый ме­талл. Металлы с высокой упругостью диссоциации не окисляются на воздухе, например, золото, плати­на. ЕСЛИ р02 РО, факт» то состояние равновесия наступило, и реакция приоста­новится. У большинства металлов упругость диссоциации оксидов меньше парциального давления кислорода в ат­мосфере, поэтому они окисляются на воздухе.

Упругость диссоциации оксида и, следовательно, сродство элементов к кислороду зависит от температуры. Обычно упругость диссоциации оксидов с повышением температуры у всех металлов увеличивается, а сродство к кислороду уменьшается. Зависимость упругости дис­социации оксидов разных металлов от температуры пред­ставлена па рис. 48. Чем выше расположена кривая в этой системе координат, тем меньше упругость диссоциации представляемого ею оксида и тем бо­лее сильным раскислителем будет рассматриваемый эле­мент.

Для любого оксида область графика, лежащая выше соответствующей кривой, определяет устойчивое суще­ствование данного элемента в свободном состоянии, т. е. в чистом виде, а область графика, находящегося ниже этой кривой, определяет условие устойчивого существо­вания оксида данного элемента. Для удобства сопостав­ления упругости диссоциации оксида с парциальным давлением кислорода логарифм парциального давления кислорода в воздухе, равный — 1,68, нанесен на график в виде штриховой линии.

Так, при равных концентрациях и температуре 2000 VC наибольшим сродством к кислороду обладает Са, затем Mg, А1, Ті, Si, Мп, Fe, Ni и Си. Последние два элемента обладают меньшим сродством к кислороду, чем железо. Рассмотренное справедливо, если элементы окисляются свободно и независимо друг от друга, находясь в одинако­вых внешних условиях.

В реальных условиях сварки последовательность окис­ления элемента сплава и скорость протекания окисления зависят не только от степени сродства элемента к кисло­роду, но и от концентрации его в расплаве. При этом уста­новлено, что элемент будет окисляться тем легче, чем больше его концентрация.