Презентация к уроку "Соединения металла с газами"

ТЕМА УРОКА

Соединения

металла с газами

ЦЕЛИ УРОКА:

• образовательная: изучить особенности взаимодействия металла с газами при сварке;
• развивающая: развитие навыков применение теоретический знаний на практике;
• воспитательная: воспитать трудолюбие и ответственное отношение к работе.

Для регулирования происходящих химико-металлургических процессов в сварочной ванне необходимо знать, как химические элементы (в частности газы) взаимодействуют с металлом сварочной ванны.

Это необходимо для правильной очистки свариваемых кромок выбора электродов, защиты сварочной ванны, режимов сварки и т.д., что, в свою очередь, позволит получить качественное сварное соединение.

Актуализация опорных знаний:

1. Каковы особенности металлургического процесса при сварке?

2. Дайте определение сварочной ванны.

3. Какие явления протекают при образовании сварочной ванны?

4. Что происходит при расплавлении металла?

5. Что должны обеспечивать должны обеспечивать процессы, происходящие при сварке?

Металл сварочной ванны взаимодействует с различными элементами, находящимися в воздухе, воде, ржавчине, окалине кромок основного металла, а именно с газами.

Порообразование

КИСЛОРОД попадает в сварочную зону и воздуха, влаги электродного покрытия и неочищенных от кромок. Он взаимодействует с жидким металлом сварочной ванны, окисляет железо и элементы, содержащиеся в стали.

Железо с кислородом образует три соединения (оксида), имеющих весьма важное значение в металлургических процессах, происходящих при сварке плавлением: оксид железа FeO, содержащий 22,27% О2, оксид железа Fe3O4, содержащий 27,64% O2, оксид железа Fe2O3, содержащий 30,06% O2.

Из всех трех оксидов растворим в железе только 1- FeO. Остальные оксиды в железе практически нерастворимы и на его свойства влияния почти не оказывают.

В зоне сварочной дуги имеются газовая, шлаковая и металлическая фазы. При наличии в газовой фазе сложных газов, таких, как, например, СO2 и Н2O, которые при диссоциации ( растворение, распад) выделяют кислород, также происходит окисление металла сварочной ванны.

Образующийся оксид, железа растворяется частично в шлаке и частично в расплавленном металле, вследствие чего в сварном шве образуются поры . В твердом железе растворимость кислорода невелика.

Процесс удаления кислорода из металла называется раскислением. Раскисление металла при сварке производится элементами, которые более активно взаимодействуют с кислородом, чем железо. К ним относятся марганец (Mn), кремний (Si), титан (Ti), алюминий (Al) и др.

Элементы, обладающие большим сродством к кислороду, чем железо, способствуют его восстановлению из окислов.

При этом элементы, обладающие большим сродством к кислороду, окисляются полностью и в первую очередь, чем другие элементы, имеющие меньшее сродство к кислороду.

Сродство элементов к кислороду, а следовательно, и их сила раскисления не являются постоянной величиной или свойством, присущим только какому-то отдельному элементу, а зависит от концентрации элемента-раскислителя в рассматриваемый момент, температуры, при которой протекает реакция, и других факторов.

Раскисление марганцем и кремнием:

FeO мет + Mn мет = MnO шл + Fe мет

2FeO мет + Si мет = SiO 2шл +2 Fe мет

Закись марганца и двуокись кремния плохо растворяются в железе, поэтому всплывают на поверхность сварочной ванны и переходят в шлак.

Реакции окисления и восстановления проходят одновременно и не до конца, а до определенного состояния равновесия.

Попадание кислорода в сварочную ванну приводит к уменьшению прочности шва .

АЗОТ в зону сварки попадает из воздуха. Он понижает пластичность металла шва и может способствовать образованию трещин и пор. Для уменьшения попадания азота в шов необходимо производить сварку короткой дугой и обеспечить хорошую защиту сварочной дуги.

ВОДОРОД попадает в зону сварки из атмосферной влаги, электродного покрытия, ржавчины и тп. Он способствует образованию пор и микротрещин, что снижает прочность шва.

Предотвращение попадания газов в сварочную ванну:

• Перед сваркой очистить кромки от ржавчины, влаги, краски и тп.
• Перед сваркой прокалить электроды.
• Обеспечить хорошую защиту сварочной ванны (покрытие электрода, защитный газ, флюс).

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ:

• Как кислород попадает в сварочную ванну?

• Какой процесс называется раскислением?
• Как влияет азот на сварной шов?
• Как влияет водород на сварной шов?
• Назовите способы предотвращения попадания газов в сварочную ванну.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Проработка изученного материала по конспекту с использованием рекомендуемых источников информации.