Технология сварки никеля и его сплавов.

(Часть 4 )  

В контакте с кислородом на поверхности никеля образуется пленка из оксида никеля NiO, растворимость которого в твердом металле ничтожно мала. В жидком металле – значительна. При температуре 1438^оС оксид никеля образует с никелем эвтектику, в которой содержится до 1,1% NiO.

Растворимость водорода в никеле изменяется с изменением температуры. В твердом никеле при рн₂=100 кПа растворимость водорода плавно возрастает от 1,78 см³/100 г при температуре 210^оС до 17,9 см³/100 г при температуре 1400^оС. При дальнейшем повышении температуры растворимость водорода в никеле продолжает возрастать.

Азот практически нерастворим в твердом никеле вплоть до температуры плавления. В жидком никеле, особенно в условиях дугового разряда, растворимость азота может достигать больших значений.

Уменьшение растворимости азота и водорода может приводить к образованию пор в результате выделения этих газов при охлаждении.

В связи с высокой растворимостью водорода в жидком никеле критическая концентрация его в защитной атмосфере, способная вызвать пористость, велика и для реальных условий сварки труднодостижима (40% и более). Поэтому возникновение водородной пористости при сварке никеля высокой чистоты маловероятно. Основной и наиболее опасный источник пор в условиях дуговой сварки в аргоне никеля высокой чистоты –азот. Присутствие в защитной атмосфере азота более 0,05% приводит к появлению пор в металле швов.

При  сварке технического никеля марок НП-2, НП-3 и НП-4, содержащего углерод (0,15–0,2 процента), образование пор возможно в связи с развитием следующей реакции

[NiO] + [C] = [Ni] + CO ↑.

При сварке никеля с высоким содержанием кислорода в атмосфере, содержащей водород, может произойти такая реакция

[NiO] + [H₂] = [Ni] + H₂O ↑.

Интенсивное развитие реакции восстановления Ni из NiO будет возрастать при охлаждении, так как активность [NiO] в жидком металле будет повышаться в связи с уменьшением растворимости. Реакции восстановления NiO могут не только служить причиной пор, но и вызывать охрупчивание никеля в процессе эксплуатации из-за образования микротрещин под действием высокого давления образующихся газообразных продуктов реакции.

Поскольку при сварке окисление никеля не исключено, то для получения соединений с достаточно высокими свойствами и свободных от пор и трещин необходимо обеспечить раскисление жидкой ванны. Эта задача может быть решена частично путем применения флюсов, способных связывать оксиды никеля, или путем введения в ванну сильных раскислителей (алюминия, титана и др.).

( часть1 - часть2 - часть3 - часть4 - часть5 )