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].
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:
. (1)
. (2)
Зависимости 
и 
, были определены по предлагаемой нами методике:
;
.
Используя выражение для коэффициента активности кислорода:
,
можно получить формулу для расчета растворимости кислорода в области образования растворов переменного состава:
. (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:
. (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:
. (5)
Константа равновесия реакции (5) (в мольных долях), была найдена термодинамически с использованием справочных данных:
.
Растворимость кислорода при этом определяется из формулы:
. (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: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=33207 (дата обращения: 21.11.2024).