Общие сведения по свариваемости.

Инертная при обычных температурах медь при нагреве реагирует с кислородом, серой, фосфором и галогенами. С водородом она образует неустойчивый гидрит СuН, с углеродом образует ацетиленистую медь Сu₂С₂ (взрывчатую); с азотом медь не реагирует, что позволяет азот использовать как защитный газ для сварки чистой меди. Образование химических соединений переменной валентности и растворимость этих соединений в жидкой меди приводит к довольно сложным диаграммам плавкости и к изменению химического сродства в зависимости от фазового состояния.

Медь в условиях сварки может окислятся за счет газовой атмосферы или за счет обменных реакций с компонентами флюсов или электродных покрытий. Сродство меди к кислороду возрастает при растворении закиси меди в жидкой меди, особенно сильно при малых концентрациях Сu₂О и резко снижает до нормального при распаде жидкого раствора в процессе образования эвтектики Си - Сu₂О; Сu₂O как отдельная фаза легко восстанавливается до меди:

Сu₂О + 2Н -> 2Сu + Н₂О;

Сu₂О + СО -> 2Сu + СО₂.

Газы, образующиеся в результате реакции, не растворяются в твердой меди и нарушают металлическую связь между зернами, приводя к образованию трещин - «водородная болезнь» меди. Твердые растворы меди с кислородом имеют исчезающе малые концетрации при низких температурах. Поэтому медь в процессе сварки необходимо тщательно раскислять или вести сварку в среде инертных защитных газов или в вакууме. Остаточные концентрации раскислителей влияют на свойства металла шва (электропроводность, теплопроводность, коррозионную стойкость), и поэтому при сварке изделий из чистой меди задача раскисления металла шва решается с трудом.

Повышенные концентрации серы будут снижать стойкость металла к образованию горячих трещин. Коррозионная стойкость меди также снижается.

Водород влияет на качество сварных соединений из меди и её сплавов, вызывая пористость в металле шва и образование трещин. Гидрид меди в виде кристаллов краснокоричневого цвета образуется при взаимодействии атомарного водорода с медью. Разлагается водой, кислородом, серной и соляной кислотой, а также свободными галогенами (Р2; С12; Вг2; 12). Таким образом, в условиях сварки его образование мало вероятно, если вообще не исключено. Растворимость водорода в жидкой и твердой меди значительна. Водород растворяется в меди в соответствии с законом Сивертса и растворимость его зависит от температуры и парциального давления в газовой атмосфере при сварке. Растворимость водорода в меди в процессе кристаллизации изменяется относительно больше, чем растворимость в железе (почти в 2 раза); это приводит к тому, что при высокой скорости кристаллизации сварочной ванны при сварке меди, обладающей большой теплопроводностью, газ не успевает выделятся из металла, образуя поры, или, концентрируясь в микронесплошностях, создает высокое давление, приводящее к нарушению металлической связи образованию трещины. Если правильно разработана технология сварки и исключена возможность насыщения водородом сварочной ванны (сухие газы, прокаленные флюсы и т. д.), то не исключена возможность возникновения дефектов за счет водорода, находящегося в состоянии твердого раствора внедрения в основном металписеские температурные градиенты в зоне сварки вызывают термическую диффузию водорода, направленную против потока тепла, т.е. из основного металла к линии сплавления. Концентрация водорода на линии сплавления увеличивается, и коэффициент сегрегации водорода, зависящий от режима сварки (1Д; Уд; б), достигает больших значений. Таким образом, водород, содержащийся в основном металла, также может создавать дефекты в сварном соединении. Поэтому при сварке ответственных изделий из меди, в которых необходимо высокая плотность металла, к основному металлу необходимо предъявлять жесткие требования по содержанию в нем водорода. Электрошлаковый переплав или вакуумная плавка значительно снижают содержание водорода в меди.

Растворимость водорода в меди зависит от содержания в ней кислорода, понижающего растворимость водорода, но в то же время возникновение «водородной болезни не исключается. Компоненты, легирующие медь также влияют на растворимость и содержание водорода в медных сплавах.