Zmiany składu chemicznego i struktury zachodzące w procesie cięcia plazmowego

Cięcie jest zwykle jedną z początkowych i podstawowych operacji procesu wytwarzania konstrukcji spawanych oraz wykonywania gotowych elementów konstrukcji. Coraz częściej do przygotowania elementów używa się cięcia termicznego, a w szczególności cięcia łukiem plazmowym. Proces cięcia łukiem plazmowym polega na stopieniu i wyrzuceniu ciekłego metalu ze szczeliny cięcia silnie skoncentrowanym plazmowym łukiem elektrycznym, jarzącym się między elektrodą nietopliwą a ciętym przedmiotem. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu gazu plazmowego na zmiany strukturalne i zmiany składu chemicznego powstałe w wyniku procesu cięcia łukiem plazmy z zastosowaniem powietrza w stali niestopowej. Wykazano, że w wyniku procesu cięcia plazmą z zastosowaniem powietrza na powierzchni cięcia powstaje warstwa bezpostaciowa o bardzo dużej zawartości azotu (około 1,6%) i twardości rzędu 750 HV 0,2. To silne naazotowanie jest spowodowane dyfuzją azotu z gazu plazmowego. Jednocześnie w wyniku oddziaływania gazów łuku plazmy z zastosowaniem powietrza na ciekły metal dochodzi do nawęglenia powierzchni cięcia (do około 0,5%) i wypalenia składników stopowych, w myśl teorii selektywnego utleniania pierwiastków chemicznych. Po procesie cięcia plazmą z zastosowaniem powietrza struktura materiału wykazuje cechy pośrednie między strukturą powstałą po procesie cięcia tlenem a plazmą z zastosowaniem azotu. Najmniejszy wpływ na materiał cięty wywiera proces cięcia plazmą z zastosowaniem mieszanki argon-wodór.