Сварочные электроды – 2,0. Сварочные электроды – 2,5. Сварочные электроды – 3,0

    А.Д.Рахманов

Кинетика образования зародышей газовых пузырьков при дуговой сварке

(Часть I)

      Согласно современным представлениям твердый металл можно рассматривать как трехмерную решетку положительных ионов, связанных между собой совокупным действием обобществленных электронов. При плавлении природа и прочность металлической связи в жидком металле изменяются сравнительно мало, особенно при температуре, близкой к точке плавления. Поверхностные частицы металла обладают избыточной энергией и образуют поле сил, которое способно взаимодействовать с силовыми полями частиц газа.

     При достаточно высокой энергии налетающих молекул газа обеспечивается их тесный контакт с металлом. Поверхностное силовое поле металла существенно облегчает их диссоциацию на атомы, которые ионизируются и диффундируют в глубь металла. Освободившиеся валентные электроны обобществляются с электронами проводимости, составляющими электронный газ.

     Наличие ионной или частично ионной формы  существования газов является основным фактором, объясняющим их растворимость в твердых и жидких металлах.

      Дегазация металла проходит те же этапы, но в обратном направлении. Как видно, процессы растворения и удаления газа протекают на поверхности металла, где равновесие характеризуется равенством скоростей прямых и обратных процессов. При температуре плавления металла (в частности, железа) скорости абсорбции и десорбции азота и особенно водорода весьма велика. В связи с этим как насыщение металла газом, так и его дегазация лимитируются диффузией газа в металле. Скорость протекания химической реакции               

[C] + [O]  ↔ CO, происходящей на границе металла, также ограничивается лишь диффузией реагентов к реакционной зоне.

      Для образования зародыша новой фазы в гомогенной системе  необходимо преодолеть определенный потенциальный барьер, высота которого зависит от степени перенасыщения газом жидкого металла и измеряется работой, необходимой для создания зародыша. С точки зрения классической термодинамики преодоление потенциального барьера без воздействия на систему извне невозможно. Поэтому возникновение зародышей обычно связывают с вероятностью обособления элементарных составляющих новой фазы при флуктуациях их концентрации в микрообъемах исходной гомогенной системы. Однако даже в сравнительно простом случае, например, при кипении жидкости, когда элементарными частицами двух фаз (жидкость – пар) являются одинаковые молекулы, кинетика зарождения пузырьков недостаточна ясна.

     Возникновение зародышей газовой фазы в жидком металле еще более сложный процесс. Трудно ожидать обособления большого числа одноименно заряженных ионов газа за счет флуктуации с их нейтрализацией и переходом в молекулярную форму, в которой газ находится внутри пузырьков. В жидком железе при температуре плавления на один ион растворенного водорода или азота приходится несколько сотен атомов железа. Если допустить, что некоторая часть газа находится в растворе в атомарной форме, то на один нейтральный атом будет приходиться значительно большее количество атомов железа. Поэтому вероятность образования зародышей за счет флуктуации концентрации нейтральных атомов, а тем более молекул будет ничтожно малой.

( часть1 - часть2 - часть3 - часть4 - часть5 - часть6 - часть7 )

Сварочные электроды – 4,0. Сварочные электроды – 5,0.  СпецЭлектрод