6.1. Общие сведения и особенности сварочной металлургии

По своей природе сварка является металлургическим процессом. Металлургия сварки характеризуется теми физико-химическими процессами, которые протекают в сварочной зоне. Они определя­ются взаимодействием расплавленного металла со сварочными флюсами, шлаками и газами, а также охлаждением и кристал­лизацией металла шва и превращениями основного металла в зоне термического влияния. Эти процессы протекают на всех стадиях дуговой сварки; в период плавления электрода, перехода капли жидкого металла через дуговой промежуток и в самой сварочной ванне. Однако в отличие от общей металлургии, характерной для сталеплавильных агрегатов, условия протекания металлургических процессов при сварке отличаются рядом особенностей, влияющих как на ход их развития, так и на получаемые результаты. Такими особенностями являются:

1. Малый объем сварочной ванны и в то же время достаточно большие относительные количества реагирующих фаз в ней.

2. Высокие температуры в различных областях сварочной зоны и большой перегрев расплава в ванне.

3. Движение жидкого металла, интенсивное перемешивание расплавленных продуктов и их непрерывное обновление и обмен в сварочной ванне.

4. Вьісокие скорости охлаждения и кристаллизации наплавлен­ного металла.

Ъ этих условиях наблюдается активное взаимодействие расплав­ленного металла с окружающей газовой средой и флюсами, нагре - гы ми до высоких температур - Протекание процессов происходит с большой скоростью. Однако в связи с кратковременностью сущес­твования расплава и постоянного обновления взаимодействующих фаз чаще всего они не доходят до полного завершения и боль­шинство реакций в сварочной зоне не достигает равновесного состояния. К тому же создаются условия, препятствующие полному очищению металла шва от различных неметаллических вклю­чений, оксидов и газов, которые из-за быстрого затвердевания расплава не успевают выходить на поверхность сварочной ванны и удаляться в шлак. С другой стороны, высокие скорости охлаждения и кристаллизации металла существенно отражаются на строении получаемых швов, приводят к мелкозернистой структуре их, умень­шению химической неоднородности, а в результате — повышению свойств литого металла шва.

Имеющие место металлургические процессы связаны с проте­канием определенных химических реакций, в результате которых может происходить окисление или раскисление металла шва, легирование его определенными элементами, растворение и выде­ление в шве газов и др. Некоторые из них ведут к ухудшению свойств получаемых соединений и являются нежелательными (например, окисление), другие способствуют повышению качества и свойств соединений и часто проводятся преднамеренно, например, раскисление. Поэтому в том или ином случае назначения условий сварки необходимо исходить из анализа прохождения всего комп­лекса физико-химических процессов, имея в виду, что общим результатом их должно быть получение металла шва с определен­ными свойствами и определенного химического состава. Это опре­деляется не только составом присадочного и основного металла, но и в значительной степени зависит от характера и интенсивности реакций, протекающих в процессе сварки.