Модифицирование металла при сварке.

Одна из важнейших функций флюсов или электродных покрытий. Металлургическая обработка включает:

§ раскисление;

§ легирование;

§ модифицирование;

§ рафинирование.

В связи с активным развитием окислительных процессов при сварке плавлением всегда есть потребность раскисления Ме. Однако, чтобы получить наплавленный Ме требуемого состояния и свойств одной операции раскисления недостаточно, т.к. Ме теряет некоторое количество полезных примесей не только при раскислении, но и под действием прямого испарения при действии высоких температур. Для компенсации этих потерь, а также введения в наплавленный Ме специальных добавок параллельно с раскислением осуществляют легирование Ме. Наряду с раскислением и легированием обязательно нужно рафинировать Ме (очищать Ме от серы и фосфора). Для улучшения структуры первичных кристаллов, её измельчения и упорядочения вводят небольшие количества специальных модификаторов. Для сталей: Nb, Ti, Zr, V.

Химическая неоднородность сварного соединения.

Макрохимическая неоднородность. Макроскопическая неоднородность может возникать при сварке разнородных Ме. При разнородных составах свариваемого и присадочного Ме, при многослойной сварке, в результате химических реакций состав Ме шва отличается от состава капли Ме, причём изменение состава увеличивается от слоя к слою. Основной причиной неоднородности однослойного Ме шва является неполное перемешивание Ме в ванне или в отдельных её частях.

Виды микрохимической неоднородности:

1. Внутрикристаллитная.

2. Межкристаллитная в зоне сплавления.

3. Зернограничная.

4. Внутризёренная.

3, 4 относятся к деформированному и рекристаллизованному Ме, к Ме ОШЗ.

Внутрикристаллитная неоднородность проявляется как различное содержание примеси в последовательно кристаллизующихся точках кристаллита.

Химическая неоднородность в зоне сплавления и ОШЗ. Рекристаллизационные процессы, имеющие место при сварке в ОШЗ всегда сопровождается перераспределением примесей. Это и приводит к развитию значительной химической неоднородности, особенно на границе с жидким Ме в зоне полуоплавившихся зёрен. Процессы, связанные с перераспределением примесей в твёрдом состоянии, называются сегрегационными.

Назначение электродных покрытий, типы покрытий.

Электродное покрытие при среднем диаметре электрода 3 – 5 мм имеет толщину на сторону 1 мм. Их относительный вес к весу стержня 30 – 35%. При плавлении таких электродов вне зависимости от режима сварки соотношение между реагирующими компонентами Ме и покрытия остаётся постоянным. Изменение состава капли Ме при изменении режима сварки намного меньше, чем при сварке под флюсом (зависит от режима сварки). В зависимости от назначения электродов, состояния и свойств свариваемого Ме, электродные покрытия имеют совершенно различный состав. Учитывая какие шлакообразующие и газообразующие материалы используются в электродном покрытии выделяют 4 группы электродов.

Рудно-кислые.

В качестве шлакообразующих материалов используются окислы FeO, MnO, SiO₂, TiO₂. В качестве газообразующих – органические соединения: крахмал или декстрин. В качестве раскислителей используют ферромарганец. Таким типом покрытий обладают следующие электроды: СМ-5, АНО-2.

Рутиловые.

Это покрытие обеспечивает шлак со значительным содержанием рутила. В качестве других шлакообразующих применяется магнезит (MgO) и полевой шпат (CaO). В качестве газообразующих используются карбонаты (CaCO₃) + небольшие добавки органических соединений. В качестве раскислителя используют ферромарганец. Пример электродов: МР-3, МР-4, АНО-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-6.

Фтористо-кальциевые.

Это покрытие построено на базе карбоната кальция CaCO₃ (мрамор) и плавикого шпата (CaF2). Газовая защита создаётся в следствии диссоциации CaCO₃. Для раскисления применяется FeSi, FeTi. Пример электродов: УОНИ 13/45, СМ-11.

Целлюлозное.

Эти покрытия создают защиту от воздуха значительным количеством органических соединений при меньшем количестве шлакообразующих. Раскислители: FeMn, FeSi. Пример электродов: ВСЦ-1, ВСЦ-2.