РАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ Fe – Co, СОДЕРЖАЩИХ УГЛЕРОД

Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Fe – Co, содержащих углерод. Определены константы равновесия реакций взаимодействия углерода и кислорода, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава при 1873  К. Рассчитаны зависимости растворимости кислорода в изученных расплавах от содержания кобальта и углерода. В железокобальтовых расплавах углерод характеризуется высоким сродством к кислороду. Раскислительная способность углерода существенно возрастает по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. В чистом кобальте она более, чем на по- рядок выше, чем в чистом железе. Продуктами реакции раскисления углеродом являются газообразные оксиды – монооксид  (СО) и  диоксид (СО₂ ) углерода. Протекание реакции взаимодействия углерода и кислорода, растворенных в расплаве, а, следовательно, раскислительная способность углерода зависят от общего давления газовой фазы над расплавом. Понижение давления газовой фазы существенно повышает раскислительную способность углерода. Минимально достигаемые концентрации кислорода для сплавов одного состава снижаются практически на порядок при понижении в 10 раз общего давления газовой фазы. Проведен расчет состава газовой фазы над расплавами системы Fe – Co и равновесных концентраций углерода и кислорода в расплаве при общем давлении газовой фазы, равном 1,0; 0,1 и 0,01  атм. Оптимальная концентрация кислорода (1  –  10  ppm) в расплавах системы Fe – Co в зависимости от общего давления газовой фазы (0,01  –  1  атм) достигается при содержаниях углерода от 0,01 до 1  %. Кривые растворимости кислорода в железокобальтовых расплавах, содержащих угле- род, проходят через минимум, положение которого смещается в сторону более низких содержаний углерода по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. Дальнейшие присадки углерода приводят к возрастанию концентрации кислорода в расплаве, причем, чем выше содержание кобальта в расплаве, тем резче возрастает концентрация кислорода после минимума по мере добавления углерода в расплав.

1. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. – М.: Металлургиздат, 1963. – 676 с.

2. Вагнер К. Термодинамика сплавов. – М.: Металлургиздат, 1957. – 179 с.

3. Григорян В.А., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. – М.: Металлургия, 1987. – 272 с.

4. Карасев Р.А., Самарин А.М. К вопросу об активности углерода и кислорода в расплавах железо – углерод – кислород // Изв. АН СССР. ОТН. 1953. № 8. С. 1130 – 1136.

5. Steelmaking Data Sourcebook. – N.Y.-Tokyo: Gordon & Breach Science Publ., 1988. – 325 p.

6. Sigworth G.K., Elliott J.F. The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys // Canadian Metallurgical quarterly. 1976. Vol. 15. No 2. P. 123 – 127.

7. Куликов И.С. Раскисление металлов. – М.: Металлургия, 1975. – 504 с.

8. Frohberg M.G., Wang M. Thermodynamic properties of sulphur in liquid copper-antimony alloys at 1473 K // Z. Metallkd. 1990. Vol. 81. No. 7. S. 513 – 518.

9. Katsnelson A.V., Dashevskiy V.Ya., Kashin V.I. Carbon activity in Fe-, Co-, Ni- and Mn-based melts at 1873 K // Steel Research. 1993. Vol. 64. No 4. P. 197 – 202.

10. Dashevskii V.Ya., Aleksandrov A.A., Kanevskii A.G., Makarov M.A. Solubility of oxygen in carbon-containing Fe-Ni Melts // Rare Metals. 2009. Vol. 28. October. Spec. Issue. P. 383 – 387.

11. Selected values of the thermodynamic properties of binary alloys / R. Hultgren, P.D. Desai, D.T. Hawkins etс. Metals Park, Ohio: Amer. Sos. Metals, 1973. – 1435 p.

12. Фурман И.Е. Совершенствование составов и способов литья кобальтовых стеллитов: Автореф. … канд. техн. наук. – Екатеринбург: ГОУ ВГГО УГТУ-УПИ, 2007. – 23 с.

13. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1986. – 544 с.

14. Гапонова О.П., Будник А.Ф. Сталi та сплави з особливими властивостями. – Суми: Сумський державний унiверситет, 2014. – 240 с.

15. Сергеев В.В., Булыгина Т.И. Магнитотвердые материалы. – М.: Энергия, 1980. – 224 с.

16. Hilzinger R., Rodewald W. Magnetic Materials. Erlangen, Germany: Publicis Publ. 2013. – 608 p.

17. Дашевский В.Я., Александров А.А., Леонтьев Л.И. Термодинамика растворов кислорода при комплексном раскислении расплавов системы Fe-Co // Изв. вуз. Черная металлургия. 2014. № 5. С. 33 – 41.