filebar
Методические пособия по сварочным работам

Заполнение объема пузырька окисной частицей

Для расчета это окажется возможным, т. е. при условии, что 70% объема пузырька займет окисная частица. Тогда суммарный объем водорода в оболочках, окружающих частицы окисных включений, должен быть невелик. Так, например, при содержании в металле 0,006% окиси алюминия объем водорода, связанного с окисными частицами, оказывается близким к 0,0013 см3/100 г, что, действительно, не превышает 1% общей концентрации водорода, растворенного в металле, и совпадает с имеющимися литературными данными, на которые ссылаются авторы работы.

Всплывание пузырьков различного радиуса без учета влияния окисной частицы и с окисной частицей, заполняющей 50% объема пузырька. Скорость всплывания пузырьков резко уменьшается с уменьшением радиуса и значительно реагирует на присутствие в пузырьке частицы окисла, заполняющей 50% объема пузырька. Скорость всплывания пузырька в этом случае уменьшается почти в 3,5 раза.


Если каждая частица заключена в пузырьке радиусом 5 мкм, то суммарный объем водорода в пузырьках, возникших на базе частиц, окажется равным 4,6 сл3/100 г (при температуре 700° С) или более 1,3 см3 100 г при температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст. Скорость всплывания таких пузырьков, без учета влияния заключенных в них частиц, не превышает 16 см/ч, а при наличии частиц, заполняющих объем пузырька, снижается. В связи с малой скоростью всплывания такие частицы можно рассматривать как взвеси, для удаления которых из расплава требуется большое время. Таким образом, при наличии в металле дисперсных окисных частиц в пузырьках, возникших на их поверхностях, во взвешенном состоянии может удерживаться значительный объем водорода. При увеличении размеров частиц и сокращении их количества при одинаковом содержании окислов в металле пузырьки будут укрупняться и всплывать с большей скоростью. С позиции высказанной точки зрения, предусматривающей возможность существования в металле дисперсных частиц окислов, окруженных молекулярным водородом, можно дать объяснение некоторым экспериментальным фактам, не находившим ранее удовлетворительного объяснения.

При наличии в расплаве большого числа мелкодисперсных частиц окиси алюминия диффузионное удаление водорода может тормозиться в связи с адсорбцией водорода на поверхности частиц, начинающих играть роль своеобразных экранов, задерживающих выход атомов водорода к зеркалу ванны. При достаточно высокой концентрации водорода в растворе можно ожидать появления вокруг частиц сплошных оболочек из молекулярного водорода. С этого момента должно устанавливаться равновесие между содержанием водорода в растворе и давлением молекулярного водорода в оболочках, образующихся вокруг частиц. Диффузионное выделение водорода будет тормозиться вследствие диффузии водорода в оболочки и растворения водорода из оболочек в жидком металле в соответствии с условиями равновесия.

Более интенсивное диффузионное выделение водорода при перегреве расплава до температур перехода низкотемпературной модификации окиси в корунд можно объяснить нарушением равновесия между растворимостью водорода в жидком металле и давлением водорода в пузырьке. Граница перехода низкотемпературной модификации окиси в высокотемпературную примерно 1000° С. Растворимость при этой температуре достигает 2,5 см3 водорода на 100 г металла. Поскольку столь высокое содержание водорода в растворе маловероятно, то вполне естественно ожидать растворение водорода, заключенного в пузырьках, и диффузионное удаление водорода через зеркало ванны, поскольку пузырьки перестают играть роль экрана.

Особый интерес вызывает вопрос о влиянии мелкодисперсной взвеси окислов на результаты определения водорода по методу первого пузырька. При наличии в металле относительно небольшого количества окисных включений и образования на их базе сравнительно крупных пузырьков результаты определения водорода могут быть достаточно достоверными и вполне сопоставимыми с полученными при вакуумной экстракции из твердого металла. По мере увеличения числа частиц (даже при том же содержании окислов) пузырьки будут уменьшаться в объеме и получаемые при анализе данные будут заниженными.
Яндекс.Метрика