Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ТЕРМОДИНАМИКА ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И РАСТВОРОВ КИСЛОРОДА В СИСТЕМЕ fe-cr-si

Стороженко И.Д. 1 Коврига Е.В. 1
1 Армавирский механико-технологический институт
1. Коврига Е.В., Данилин В.Н., Шевцов В.Е., Бондаренко В.И. Равновесие в системе железо-кремний-кислород-жидкие силикаты железа // Объединенный научный журнал. – М.: Изд-во Тезарус, 2003. –
№ 6 (64).
2. Красильников B.C., Явойский В.И., Григорьев В.П. и др. К вопросу о раскислительной способности кремния в присутствии хрома. – Изв. ВУЗов. Черная металлургия, 1975. № 9.

Изучение растворимости кислорода в данной системе осуществлялось при постоянном содержании хрома (8.6%) и переменной концентрации кремния, а также при постоянном содержании кремния (1.0 %) и переменной концентрации хрома. Полученные результаты представлены на рисунке 1 в сравнении с данными, приводимыми в литературе [1, 2].

storoz.tif

Растворимость кислорода в системе Fe-Cr-Si при 1600 °С

Анализируя данные рисунка можно сделать заключение о том, что добавление хрома к Fe-Si расплаву, увеличивает концентрацию в нем кислорода, при одном и том же содержании кремния, что свидетельствует о снижении раскислительной способности Si в присутствии Cr.

Исследования показали, что при постоянном содержании кремния в расплаве минимум на кривой растворимости кислорода отсутствует, и растворимость непрерывно возрастает, т.к. Si снизил содержание кислорода до такого уровня, что Cr ведет себя в этом случае как легирующий элемент, вносящий дополнительное количество кислорода.

Равновесие в расплавах системы Fe-Cr-Si-О определяется следующими реакциями и соответствующими им константами равновесия:

him050.wmf. (1)

him051.wmf. (2)

Зависимости him052.wmf и him053.wmf, были определены по предлагаемой нами методике:

him054.wmf;

him055.wmf.

Используя выражение для коэффициента активности кислорода:

him056.wmf,

можно получить формулу для расчета растворимости кислорода в области образования растворов переменного состава:

him057.wmf. (3)

При достижении насыщения шлакового расплава оксидом кремния (IV) происходит его выделение в отдельную фазу и в этом случае равновесие в системе определяется только реакцией и уравнением (2), из которого можно определить, растворимость кислорода:

him058.wmf. (4)

Растворимость кислорода в системе Fe-Cr-Si вычисленная по формулам (3) и (4) для 1600 °С, приводится на рисунке.

В связи с тем, что экстраполяция формулы (3) на нулевую концентрацию Si приводит к растворимости кислорода в соответствующих Fe-Cr расплавах, прогнозируемую растворимость кислорода в области образования растворов переменного состава можно считать вполне достоверной.

В области концентраций хрома свыше 50 % считали, что в шлаковой фазе образуются силикаты хрома. Равновесие определяется реакцией:

him059.wmf. (5)

Константа равновесия реакции (5) (в мольных долях), была найдена термодинамически с использованием справочных данных:

him060.wmf.

Растворимость кислорода при этом определяется из формулы:

him061.wmf. (6)

Из рассмотренного можно сделать заключение, что в области образования растворов переменного состава растворимость кислорода надо прогнозировать по формуле (3), до 50 %Cr – по (4), а выше – по (6).


Библиографическая ссылка

Стороженко И.Д., Коврига Е.В. ТЕРМОДИНАМИКА ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И РАСТВОРОВ КИСЛОРОДА В СИСТЕМЕ fe-cr-si // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 9. – С. 65-66;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33207 (дата обращения: 16.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252