Взаимодействие наплавленного металла с азотом

Азот попадает в зону сварки главным образом из воздуха. Растворимость атомарного азота при постоянной температуре определяется соотношением

[ %N ] = K_PN.

При наличии азота в газовой фазе в виде его растворимость определяется

[ %N ] = K .

Азот образует с железом химические соединения – нитриды

Fe₂N( 11 %N ) и Fe₄N( 5,9 %N) Возможно образование Fe₈N

Реакция образования нитридов идет с выделениям тепла

2Fe + 0,5N₂ = Fe₂N + 16,5 кДж/моль

4Fe + 0,5N₂ = Fe₄N + 18673,1 кДж/моль

Fe₂N начинает разлагаться в атмосфере чистого азота при температуре » 550⁰С. Дальнейшее повышение температуры ведет к диссоциации Fe₄N. При малых концентрациях нитрид железа устойчив даже при высоких температурах.

Растворимость азота в зависимости от температуры приведена на графике:

	Tпл		T

Однако если сравнить этот график с диаграммой состояния Fe – N, то на диаграмме концентрация азота гораздо выше. Это объясняется тем, что на диаграмме Fe – N учитывается присутствие нитридов железа. При кристаллизации растворимость азота резко падает и избыток азота выделяется в молекулярном виде, что приводит к интенсивному порообразованию при сварке. Поэтому одной из основных задач технологии сварки является защита сварочной ванны от атмосферного азота.

Концентрация азота значительно влияет на механические свойства

Увеличение количества Fe₂N увеличивает прочность и снижает пластические свойства. Введения сильных нитридов образующих элементов ( Ti, Al ) способствует связыванию азота и выпадению мелкодисперсных нитридов, что улучшает механические свойства.