PPT《第七章 液态金属与气相的相互作用》

第七章 液态金属与气相的相互作用

第七章 液态金属与气相的相互作用

二、气体的溶解度 在一定温度和压力条件下,气体溶入金属的饱和浓度,称为该条件下气体的溶解度. 气体在金属中的溶解度与压力、温度、合金成分等因素有关.对于一定成分的合金,影响气体溶解度的因素主要是温度和压力.

第七章 液态金属与气相的相互作用

第七章 液态金属与气相的相互作用 此外,金属发生相变时,由于金属组织结构的变化,气体的溶解度将发生突变.液相比固相更有利于气体的溶解.当金属由液相转变为固相时,溶解度的突然下降将对铸件和焊件中气孔的形成产生直接的影响. 氮和氢在铁中的溶解度与温度的关系如图7-8所示.可以看出,氮和氢在液态铁中的溶解度均随温度的升高而增大,在2200℃和2400℃左右,其溶解度分别达到最大值,继续升温后由于金属蒸气压快速增加,气体的溶解度急剧下降,至铁的沸点 (2750℃)溶解度变为0.当液态铁凝固时,氮和氢的溶解度突然下降;

在晶型转变温度,溶解度也发生了明显的突变.

第七章 液态金属与气相的相互作用 氢在其他金属中的溶解度变化如图7-9所示.可以看出,第Ⅱ类金属 (吸氢过程是放热反应)不同于第Ⅰ类金属 (氢的溶解是吸热反应),随着温度的升高,氢在第Ⅱ类金属的溶解度减小,即第Ⅱ类金属在低温下吸氢量大,高温时吸氢量小. 氮在铝、铜及其合金中的溶解度一般都非常低.因此,在铝、铜合金精炼时,可借助于氮气去除金属液中的有害气体和杂质.氮与铜、镍不发生作用(既不溶解,也不形成氮化物),故焊接这类金属时,可用氮作保护气体. 氧通常以原子氧和FeO两种形式溶入液态铁中.氧在液态铁中的溶解度随温度的升高而增大,如图7-10所示.室温下α-Fe几乎不溶解氧.因此,铁基金属中的氧绝大部分以氧化物 (FeO、MnO、SiO

2、Al2O3 等)和硅酸盐夹杂物的形式存在.

第七章 液态金属与气相的相互作用

第七章 液态金属与气相的相互作用

(二)合金成分对溶解度的影响气体的溶解度除了受制于温度和压力外,还会受到合金成分的影响. 合金元素对氢、氮、氧在铁液和铁基合金中溶解度的影响分别见图 7-

11、图7-12和图7-13.由图可见,氢和氮的溶解度随碳含量的增高而降低,因此铸铁的吸气能力比钢低;

当铁液中存在第二种合金元素时,随着合金元素含量的增加,氧的溶解度下降.一般来说,液态金属中加入能提高气体含量的合金元素,可提高气体的溶解

第七章 液态金属与气相的相互作用

(三)其他因素的影响 1电流极性的影响 电流极性决定了电弧气氛中阳离子N+和H+的运动方向 (见图7-6),从而影响气体的溶解量.直流正接时,熔滴处于阴极,阳离子将向熔滴表面运动,由于熔滴温度高,比表面积大,故熔滴中将溶解大量的氢或氮;

直流反接时,阳离子仍向阴极运动,但此时阴极已是........