Особенности металлургических процессов при сварке.

Сварка отличается от других металлургических процессов следующими особенностями:

· Происходит при высокой температуре нагрева;

· Протекает с большой скоростью;

· Характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла;

· При сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла;

· На расплавленный металл в зоне сварки интенсивно воздействуют окружающие его газы и шлаки;

· В ряде случаев для образования металла шва используется присадочный металл, химический состав которого может значительно отличаться от состава основного металла.

· Высокая температура нагрева при сварке ускоряет процессы плавления электродного металла, основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом имеет место значительное испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки.

· Молекулы ряда элементов (О₂, Н₂, N₂) при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (т.е. диссоциируют). В атомарном состоянии эти элементы обладают более высокой активностью, чем в молекулярном. Вследствие этого, окисление элементов, насыщение металла азотом и поглощение водорода в процессе сварки протекают более интенсивно, чем при обычных металлургических процессах.

· Малые объемы расплавленного металла в сварочной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий (основной) металл обуславливают кратковременность протекающих химических реакций при высоких температурах процесса, поэтому не всегда эти реакции могут полностью завершиться. С другой стороны, сильно ускоряются процессы затвердевания и кристаллизации металла шва, что отражается на структуре твердого металла шва, получаемого после сварки, а также околошовной зоны основного металла.

Указанные особенности металлургических процессов при сварке затрудняют получение сварных швов высокого качества, особенно для металлов, чувствительных к быстрому нагреву и охлаждению, легко окисляющихся, склонных к образованию пористости, закалочных структур, трещин и других дефектов. Для сварки конструкций из таких металлов приходится применять специальную технологию и режимы, особые присадочные материалы, электроды, электродные покрытия, флюсы, в ряде случаев использовать предварительный и сопутствующий подогрев, а также последующую термообработку швов или целых изделий.

Рассмотрим основные реакции в зоне сварки, характерные для стали, как наиболее распространенного в промышленности металла.