Задача получения наплавленного металла в виде чугуна, качественные показатели которого близки показателям основного металла, решается обычно технологией сварочного процесса, в котором в качестве постоянной не изменяющейся составляющей участвует чугунный присадочный металл (прутки, электроды). Поэтому получение чугунных прутков и электродов, переплав которых дает металл, обладающий необходимыми физико-химическими свойствами, является предметом постоянного изучения и совершенствования.

В практической работе частым явлением оказывается нестабильность показателей структуры и твердости наплавленного металла, а также пористости губчатого характера, которая периодически образуется и не исчезает в процессе газовой сварки, наплавки. При дуговой сварке ванным способом такие неполадки проявляются в значительно меньшей степени. Изучение природы указанных явлений показало, что металл расплавляемого чугунного прутка, принятый в сварочном технологическом процессе как составляющая постоянная и неизменяющаяся, в самом деле изменяется в зависимости от шихтовых материалов, способа выплавки и отливки металла прутков. Отсюда вывод: для того чтобы чугунные сварочные материалы отвечали поставленной задаче, необходимо стабилизировать процесс их изготовления.

Серые чугуны представляют собой сложную композицию сплава железа с различными элементами и в первую очередь с углеродом, кремнием и марганцем. В нашем случае такими основными элементами являются углерод и кремний. По своей структуре серые чугуны представляют собой также сложную композицию. При газовой сварке чугуна, которая преимущественно осуществляется общей ванной, как в любом плавильном процессе, протекают сложные физико-химические процессы. Поры в направленном металле могут быть вызваны в каждом конкретном случае различными причинами, однако механизм возникновения пузырьков в кристаллизующейся сварночной ванне всегда связан с изменением растворимости газов при изменении температуры. Жидкий металл растворяет значительно больше газа, чем твердый. По мере повышения температуры расплавленного металла растворимость газов неодинакова: сначала увеличивается, проходит через максимум, и при дальнейшем повышении температуры падает; при температуре кипения металла растворимость газов равна нулю.

При охлаждении расплавленного металла до температуры затвердевания растворимость газов постепенно уменьшается, но все же остается достаточно высокой. Однако для выделения этого избыточного количества газов и образования пор в наплавленном металле должны быть соответствующие условия. Имеются данные, согласно которым зарождение газовых пузырьков практически невозможно в гомогенном жидком расплаве. Зарождение пузырьков газов в жидком металле всегда происходит на границе раздела фаз: на поверхности раздела шлак—металл, на поверхности растущих кристаллов и т. д.

Если принять температуру, близкую к температуре кристаллизации, постоянной, то на величину этого критического зародыша преимущественно будут влиять два фактора: поверхностное натяжение и степень пересыщения жидкого металла растворенными газами. Газы в сварочной ванне возникают в результате реакции растворенных газов с плохо раскисленным металлом; высокого давления насыщенного пара отдельных компонентов сплава при темпратуре кристаллизации; захвата газов из пламени и окружающей атмосферы; термодиффузионных процессов в основном металле.