A kén a szerkezete és tulajdonságai a hegesztési
A források foszfor és a kén a hegesztési tartományban SLE-RAT: folyósítószerek és elektróda bevonatok, amelyek közé tartoznak a járulékos tartja a kén szennyező komponensek, mint például a mangán-py dy, és az olvadt mag és az elektróda fémek.
Ábra. 9.31. Összefoglalás diagram olvadási-csont Fe - S, Co - S, Ni - S
A ezen hatás mechanizmusa prima NE kén letétbe tallium a következő. A acélok reagál vas-kén vas-szulfid Fes amelynek olvadási tempera-utazási CO-stavlyaet 1468 K, T. E. az olvadási hőmérséklet alatt az acél „300 K. vas-szulfid alig oldódik szilárd ötvözetet vas-házban.
Amikor FeS varrat kristályosítással felszabadul, és ennek a társ-egyesítő egyéb szennyező-E, mint egy alacsony olvadáspontú eutektikus kénsav állvány (ábra. 9,31), vagy külön zárványok
különböző típusú. Eutektikumok lehet kettős vagy hármas, például:
- FeS + Fe (Tm = 1228 K);
- 2FeS - Si02 + FeS (Tm = 1253 K).
Során irányított kristályosítás a hegesztési varrat, egy Proto repentieth hőmérséklet-tartományban szolidusz-likvidusz, ezek a fény-
kén olvasztható eutektikus növekvő krisztallitok tolják hegesztési varrat, hogy a határok között krisztallitok és helyezik el a csatlakozás (a központi része a hegesztési fürdő), és részévé válik az úgynevezett szemcseközi rétegek. Mire véglegességéről-TION a hegesztési varrat például a szemcseközi kristályosítással pro-felfújja lehet még folyékony állapotban (T3 <Тс). Если возникнут растягивающие напряжения от усадки шва и временных сварочных деформаций в шве, то возможно появление на этих участках горячих трещин кристаллизационного типа (рис. 9.32).
Ábra. 9.32. A makrostruktúra varrat központ (x200) a zónában a kristály-fúziós LTL elülső felületei (a jobb oldalon - forró szünet)
Az egyidejű jelenléte a hegesztési varrat szén és a szilícium növeli a tendencia, hogy a kristályosodás hegesztési repedések a hőmérséklet csökkentésével, majd megszilárdítjuk likvatov Uwe-lichenie hőmérséklet-tartományban törékenység.
Részei az ízületek kén likvatami tönkretétele nélkül kristályosodás csökkent mechanikai tulajdonságok, és potenciálisan hajlamosak a törésre mind magas és alacsony hőmérsékleten.
Különösen kén hátrányosan befolyásolja a tulajdonságait a rozsdamentes acélok és nikkel ötvözetek.
A kéntartalmának a csökkentése a hegesztési fémet kell bevezetni a hegfürdő ilyen elemeket, amelyek nagyobb affinitást mutatnak a kén, mint a vas. Szintén kialakítva szulfidok ezen elemek kell felelniük a következő követelményeknek: kerekítési egy magasabb, mint a vas vagy nikkel-MENT olvadási hőmérséklet és nem termel alacsony olvadáspontú eutektikumok szulfid. .. A bármilyen fokú növekvő kémiai tartósság kapott szulfidokat, azaz, azok entalpia bevezetett kéntelenítő svaroch-sósav fürdők, vannak elrendezve a következő sorrendben: A1, Ca, Na, Mn, Mg. Azonban, azok alkalmazása kötelező kén konjugátum halasztva nehézségek, mivel ezek az elemek több szezonon oxigén iránt affinitást mutató, azaz. E. köti őket be-oxidok, a gyakorlati ski nem távolítják kikristályosodását-Gosia varrat és alkotó zárványok. Ezen elemek közötti nai-érdekesebb ebből a szempontból, hogy a mangánt, mert:
Ábra. 9.33. Csökkentése aránya FeS a szulfid fázisban [FeS] / [MnS] növekedése-SRI koncentrációban [Mn] az acél
1) van egy viszonylag magas affinitást mutatnak a kén;
2) általában jelen van az acélok a hegesztett viszonylag nagy mennyiségű (0,5 0,65%) .;
3) gyengén oldható Mn és Fe egy tűzálló-alakítás és műanyag-szulfid MnS gömb alakú (Tm = 1893 K), egyenletesen osztja Advan-szignifikáns, térfogatok a szemek;
4) amikor a mangán-koncentráció száz, ha több mint 0,6%, ez hozzájárul átmenetek do kén FeS a MnS, t. E. A salak.
A mangán vegyületek elsődlegesen elemként küld kén
kedvező formája a létezés acél (ábra. 9.33). Továbbá, a mangán-szulfid enyhén oldható a fém és a salak egy jól; így jelentős mennyiségű bemegy a salak. A fennmaradó fém a MnS oszlik finoman diszpergált formában kellőképpen egyenletesen a gabona mennyisége és nem képez könnyen olvadó eutektikumok.
A hegesztési gyakorlatban kötődnek, és távolítsa el a kén általában kétféle módon: segítségével Mn és az MnO és a CaO. Tekintsük az első-RIM-desulfurizers elemek - mangán.
Alapvető mangán kötési reakciót a kén által az egyenlet
összehasonlítva a reakció (9,81), hogy az egyensúlyi állandó Ks növekszik a hőmérséklet, t. e. a növekvő reakcióhőmérséklet eltolódott Rhone-száz ennél nagyobb hozam (MnS) és [FeO] egyik előnye, a reakció (9,83).
Figyelembe véve reakció (9,81) és a (9.83), együtt, lehet szemet Megjegyezzük, hogy FeS átalakítás hozzájárulni MnS: a legjobb raskis-
fémhálóval (azaz, csökken [FeO] ..); növekedni tartalmazó betétek mangán a fém; A magas koncentrációjú (MnO) a salak. Az arány általában szén-acélok [Mn] / [S] jelentése 20. 25, amely elkerüli a kristályosodás repedések. Az ötvözött acélok, az arányt kell sokkal nagyobb, hogy az ízületek repedések nélkül.
A második elem-kéntelenítés szer kalcium. kalcium beadott adja a következő előnyöket.
Először is, a gáz reakcióba lép a kalcium-Menno egyidejűleg kénnel és oxigénnel az olvadt acélba, alkotó tulajdonságok kormányzati csak specifikus vegyület rá - oksisul - táplálja. Még igen alacsony koncentrációban fém (nem több, mint 0,0001%), kalcium miatt felületi aktivitás jelentősen befolyásolja a finomítási folyamat, különösen akkor, ha együtt adagoljuk a kalcium adalék ritkaföldfém elemek - a cériumot vagy lantánt.
Másodszor, ha használják a kalcium-desul elem - furatora lehetséges kötődési kén mész CaO. Ez a reakció kialakulásához vezet egy nagyon tartós és tűzálló szulfit da kalcium, gyakorlatilag nem oldódik a fém. Folyamat pro-Tek összhangban a reakció
[FeS] + (CaO) <=± (CaS) + [FeO]. (9.85)
Az egyensúlyi állandója reakció (9,85) növekszik a hőmérséklet növelésével, az eljárás intenzíven fejlesztett jobbra - keletkezése irányába a salak CaS. Legjobb dezoxidáló fém és a salak a bevezetőben kalcium-oxid hozzájárul, hogy csökkentse-niju FeS tartalom a fém. Növelése CaO-tartalma a salak eredményeket a növekedés a megoszlási állandó L = (S) / [S], amely a teljes átmenet fém salak kén.
Azt találtuk, hogy a szilícium jelenlétében és alumínium a fém-ZNA jelentősen felgyorsítja a kéntelenítő hegesztési tócsa folyamat-, mint kén eltávolítását egyidejűleg oxigénnel. Ez annak a következménye, mind a közvetlen párolgási formájában kénvegyületek AI2S3 (szublimációs hőmérséklet 1823 K) és a SIS (szublimációs hőmérséklet 1213 K), és bevonása az összetétele a keletkező salak-O részecskék.
Foszfor, mint a kén, a káros szennyező, rontja a mechanikai tulajdonságait acél, különösen alacsony tempera-kerek, azaz. E. okozó annak hideg törékenység. Ez azért van, mert
amely akkor képződik a acélok részlegesen oldható foszfor a ferrit foszfidok Fe3P (vagy Fe2P) reakcióval
3fe + P<=±Fe3P (15,63 % Р). (9.86)
A foszfor az egyik erősen szegregáló a szennyeződések CO-torye egyenetlenül oszlik el a fém. A szegregáció foszfo-ra szén-fokozódik. Így, a formáció legkoplav Coy terner eutektikus típusú Fe + P + C, tovább csökkentve a szilárdság és képlékenység a hegesztési hőmérséklet-tartományban Crunch -,
csontok acélok (Tm „1173 K). Ez különösen alacsony tempera-utazás foszfidocsoport olvadási eutektikus (Tm
923 K) és ennek megfelelően-venno van a kis ellenállású, hogy melegrepedés a hegesztés nikkel ötvözetek. én
Eltávolítása a foszfor a hegfürdő alapuló oxid-lenii álló foszfidok és az azt követő kötődését foszforsav-anhidrid P2O5 határozott komplex vegyület könnyen újra-séta a salak. foszfor oxidációs alakul ki a hegesztési a van van nincs összhangban a következő reakcióban:
2Fe3P + 5FeO <=* Р205 + 1 IFe. (9.87)
Aztán jön a kötődés folyamatát a salak foszfor anhidrit, igen. Erősségének növelésével affinitását a anhidridet P2O5 alap és az amfoter oxidok lehetnek elrendezve a következő sorrendben, szekvenciája:
Fe203 -> AІ203 -> FeO -> MnO -> MgO -> CaO, (9,88)
t. e. a legaktívabb tekintetében a foszfor-pentoxidot CaO, MgO és MnO. Az egyenletek térhálósító reakció-CIÓ foszforsav-anhidrid:
- legaktívabb folyamat
4SaO P205 + <=> (CaO) 4 - P205; (9,89)
- kevésbé aktív folyamat
4MpO P205 + <=> (MnO) 4 • P205. (9,90)
A foszfor-eltávolítási folyamat a hegesztési medence, a Union-Neve, például egyenletek (9,87 és 9,89), megkapjuk
2Fe3P + 5FeO + 4CaO <=± (CaO)4 • P2O5 + 11 Fe. (9.91)
Az egyensúlyi állandó ehhez a reakcióhoz a
([Fe3P] 2 (FeO) 5 (CaO) 4) '
ahol feltételezzük, hogy az acél [Fe] »1, megkapjuk
A kifejezést (9,92), ebből következik, hogy egy adott koncentrációban Phos-handicap a hegfürdő teljességét annak eltávolítását a salak függ a hálózati-tartalom a salak a következő vegyületek:
1) szabad oxidok CaO és FeO, növekvő tartalmával, amely reakció (9,89) van jobbra tolódik, azaz, az irányt fém tisztítására foszfor ..;
2) komplex vegyület, foszfor kötődését, például, (CaO) 4 * P205. Csökkentése szabad oxidok és a COM-plex vegyületek a salak hozzájárul a tisztítási fém foszfor. Ezt úgy érjük el, hígításával a salak megfelelő semleges-képző adalékokat, például folypát amely egyidejűleg hígítja a salak és javítja a teljes reaktivitást.
Amikor a hegesztés védőgázok foszforeltávolítási tallium NE varrás ez magában nagy nehézségek árán. A fő tényező, hogy fenntartsák a magas értékek a mechanikai tulajdonságok korlátozza foszfor csökkentésére az alapfém és a hegesztés - pre -
ahol a értéke e ^ ismert, mint a Langmuir vagy plazma-órás totoy és egy rendkívül fontos jellemzője a plazma. Természetesen lehetőség van, hogy átvegye az időskálán töltés szeparáció reciproka a frekvencia a plazma, azaz a. E.
mert az idő intervallum t »m részecskék, hogy egy csomó körüli ingadozás az egyensúlyi helyzet, valamint a plazma egésze fog viselkedni, quasineutral rendszert.
Mi most úgy a térbeli skála töltés szétválasztás. Egyszerű fizikai megfontolások, egyértelmű, hogy meg kell egyenlő azzal a távolsággal, amely eltolhatja a töltött részecske sűrűsége perturbáció miatt termikus mozgást egy időben egyenlő az időszak plazma oszcillációk. Így meghatározott térbeli skálán a szétválasztása a plazma töltés az úgynevezett elektron Debye hossza képernyő-nirovaniya G £> e, és alapvető szerepet játszik a plazma fizika. Ez méterben kifejezve, és úgy számítjuk ki, a képlet
ahol єo • 10 = 8,85 C / (B • m) - Elektromos állandó, Te és ne - rendre hőmérséklet, K, és a koncentrációja m, elektronok.
Tehát, a plazma kvázi-semlegesség az szükséges, hogy a jellegzetes méretei L szignifikánsan jobbak, mint a Debye szűrés sugara RA-:
Csak akkor, ha a feltétel (2.9) a töltött részecske rendszert úgy is tekinthetjük, mint a plazma, t. E. Anyag új közeggel-kvalitatív tulajdonságait. Ellenkező esetben könnyen összesített kapott
kupnost külön töltött részecskék, melyben a vákuumot alkalmazható tanulmány elektrodinamikával.
Példa 2.1. Határozza meg a Debye szűrés hossza a magas - ionizált plazma ívhegesztő körülmények között: P = 105 Pa, T = 104 K, NE = 1024 m 3.
Határozat. Behelyettesítve a numerikus értékek képletű (2,8), megkapjuk RDE
69l / і04 / 1024 - 6,9 • 10 „9 m.
Erre az esetben csak egy gáz kocka egy oldala kevésbé> / 2 x 1 -6,9h (F9 m
11 nm lehet meghatározni a különbség a koncentrációban az ionok és elekt-Trons. Ezért arra lehet következtetni, hogy a hegesztési ív atmoszferikus nyomású plazmát kvázi-semleges prefektúra.
Debye szűrés statisztikai fogalom, és akkor csak abban az esetben, ha a feltöltött felhő-hoditsya elég részecskéket. Nyilvánvaló, hogy ha a felhő a költségek csak egy vagy két töltött részecskék, a Debye szűrés nem alkalmazható. Kifejezést használja (2.8), ki tudjuk számítani száma Np> e részecskék „Debye gömb”:
Noe = «7 * 4 = 1-38 • 106 J-. (2.10)
Ahhoz, hogy a plazma volt kollektív tulajdonságok mellett az egyenlőtlenség-CIÓ (2.9) kell kielégíteni
Specifikus jellemzői a plazma előfordulhat csak akkor, ha az elosztó töltött részecskék, és van nem lesz egyenletes makroszkopikus elektromágneses mezők. Elektromágneses mezők a plazmában lehet létrehozni, és a külső, azok forrásait, de fontos, hogy ezeken a területeken befolyásolja az elosztó és a mozgás töltött részecskék a plazmában, indukáló feltölti és áramok, ami viszont tegye POP elektromágneses mezők, a változó teljes elektromágneses mező a rendszerben. Van egy úgynevezett önkonzisztens hatását töltött részecskék és az elektromágneses mező egymásra. Valójában, ez a és nyilvánvaló kollektív tulajdonságait a plazmában.