ТЕРМОДИНАМИКА РАСТВОРОВ КИСЛОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ Fe –Ni, СОДЕРЖАЩИХ БОР

Сплавы системы Fe – Ni широко используются в современной технике. Бор является одним из легирующих компонентов в этих сплавах. Одной из вредных примесей в сплавах системы Fe – Ni является кислород, который находится в металле как в растворенном виде, так и в виде неметаллических включений. Присутствие кислорода в этих сплавах приводит к снижению их служебных характеристик. Для практики производства сплавов представляет значительный интерес изучение термодинамики растворов кислорода в расплавах этой системы, содержащих бор. Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Fe – Ni, содержащих бор. Определены константа равновесия реакции взаимодействии бора с кислородом, растворенных в железоникелевых расплавах, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава. При взаимодействии бора с кислородом в расплавах системы Fe – Ni оксидная фаза, помимо B2 O3 , содержит FeO и NiO. Рассчитаны значения мольных долей B2 O3 , FeO и NiO в оксидной фазе для различных концентраций бора в расплавах системы Fe – Ni при 1873  К. В случае расплава железа при низких содержаниях бора мольная доля оксида бора составляет ~0,1. По мере увеличения в расплавах содержания никеля и бора мольная доля оксида бора в оксидной фазе возрастает и в случае чистого никеля близка к единице. Рассчитаны зависимости растворимости кислорода в изученных расплавах от содержания никеля и бора. Раскислительная способность бора существенно возрастает по мере увеличения содержания никеля в расплаве. Кривые растворимости кислорода в расплавах системы Fe – Ni, содержащих бор, проходят через минимум, значение которого смещается в сторону более высоких содержаний бора по мере увеличения никеля в расплаве. Определено содержание бора в точках минимума на кривых растворимости кислорода и соответствующие им минимальные концентрации кислорода.

1. Шлямнев А.П. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справочник. – М.: Интермет-Инжиниринг, 2000. – 232 с.

2. Лякишев Н.П., Плинер Ю.Л., Лаппо С.И. Борсодержащие стали и сплавы. – М.: Металлургия, 1986. – 192 с.

3. Бокштейн С.З., Василенок Л.Б., Каблов Е.Н. и др. Микролегирование бором и структурная стабильность никелевых сплавов // Металлы. 1986. № 6. С. 137 – 141.

4. Horton J.A., McKamey C.G., Miller M.K. etc. Microstructural characterization of superalloy 718 with boron and phosphorus additions // Superalloys 718, 625, 706 and various derivatives. E.A. Loria (Ed.). TMS. 1997. P. 401 – 408.

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

6. Slag Atlas. – Düsseldorf: Verlag Stahleisen GmbH, 1995. – 634 p.

7. Туркдоган Е.Т. Физическая химия высокотемпературных процессов. – М.: Металлургия, 1985. – 344 с.

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

9. Белянчиков Л.Н. Универсальный метод пересчета значений параметров взаимодействия элементов с одной основы сплава на другую на базе теории регулярных растворов. Часть II. Оценка параметров взаимодействия элементов в никелевых сплавах // Электрометаллургия. 2009. № 2. С. 29 – 38.

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

11. Снитко Ю.П., Суровой Ю.Н., Лякишев Н.П. О связи параметров взаимодействия с атомными характеристиками компонен- тов // Доклады Академии наук. 1983. Т. 286. № 5. С. 1154 – 1156.

12. Куликов И.С. Термодинамика оксидов. – М.: Металлургия, 1986. – 344 с.

13. Sigworth G.K., Elliott J.F., Vaughn G., Geiger G.H. The thermodynamics of dilute liquid nickel alloys // Metallurgical Soc. CIM. 1977. Annual Volume. P. 104 – 110.

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

15. Дашевский В.Я. Физико-химические основы раскисления железоникелевых сплавов. – М.: Физматлит, 2011. – 152 с.

16. Chiang T., Chang Y.A. The activity coefficient of oxygen in binary liquid metal alloys // Metall. Trans. 1976. Vol. 7B. P. 453 – 457.

17. Александров А.А., Дашевский В.Я. Влияние циркония на растворимость кислорода в жидком никеле и расплавах системы Ni–Fe // Металлы. 2016. № 5. С. 61 – 68.

18. Александров А.А., Дашевский В.Я. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Fe-Ni, содержащих ниобий // Металлы. 2012. № 4. С. 3 – 10.

19. Hultgren R., Desai P.D., Hawkins D.T. etc. Selected values of the thermodynamic properties of binary alloys. – Ohio: Metals Park, Amer. Soc. Metals. 1973. – 1435 p.

20. Александров А.А., Дашевский В.Я. Термодинамика растворов кислорода в расплавах системы Fe–Co, содержащих марганец // Металлы. 2014. № 1. С. 3 – 11.