Взаимодействие металла с О2 при сварке.
Источники О2:
- Свободный О2 из окружающей среды
- Оксиды на свариваемых кромках или на присадочном материале
- Оксиды находящиеся в шлаке и растворимые в металле
- Химически активные шлаки, которые в результате окислительно-востановительных реакций отдают О2 металлу.
Al,Mg –не растворяют О2 не в жидком не в твердом состоянии, О2 попадает в виде оксидных пленок или взвешанных частиц.
Fe,Cu,Ti,Ni-растворяют О2
Процесс растворения О2 в металле состоит:
- Обсорбция (поглащение О2 поверхностью металла
- Хим обсорбция (поглащенный О2 взаимодействует с металлом образуя растворы и химсоединения)
- Отвод продуктов химобсорции в глубь металла
Число степеней свободы
С=К+2-Ф
К – число независимых компонентов, определяется – общее число разновидностей молекул минус число независимых реакций между ними.
2МеО↔2Ме+О2
К=3-1=2 Ф=3 С=2+2-3=1
Кр=РО2=f(T)
Порциальное давление кислорода (РО2), отвечающееравновесному состоянию хим.реакции окисления(разложения оксида) носит название упругости диссоциации оксида.
∆G – изобарный потенциал (энергия Гибса)
∆G=2TlnП-RTlnKp – уравнение изотермы хим.реакйии, которое дает возможность определить направление хим.реакции, в зависимости от концентрации исходных веществ
R – универсальная газовая постоянная
П – неравновесное отношение
Т – температура
∆G0т – стандартные условия
∆G0т=-RTlnKp=-19.15TlgPO2
lgPO2= ∆G0т/19.15T=-∆HT0/19.15T+∆ST0/19.15
∆H – энтальпия
∆S – энтрапия
∂lnKp/∂T=∆H/RT2 больше 0- уравнение изобары хим.реакции, дает возможность определить направление реакции в зависимости от температуры.
Прочность связей О2 с металлом зависит от сродства последнего к О2
Аmaxp=-∆G – энергия необходимая на преодоление хим.сродства.
- ∆G убывает – прцесс окисления продолжаетсяя
- ∆G растет – идет процесс востановления
- ∆G=0 – равновесие хим.реакции
С повышением температуры сродство всех элементов кроме С к О2 падает
Тmax C,Al,Ti,Mn,Si,Fe,Ni
Tmin Al,Ti,Si,Mn,C,Fe,Ni
Т.к. связь упругости диссоциации с константой равновесия и изобарным потенциалом то в принципе сродство элемента к О2 можно оценивать по упругости диссоциации оксида
- lgPO2=lgPO2факт – реакция в равновесии
- lgPO2≥lgPO2факт – востановление
- lgPO2≤lgPO2факт – окисление