Физико-химические основы литейного производства - 25 стр.

                       Практическое занятие 5. Растворы

Расчеты равновесий в металлических растворах

     Технология металлургического производства за последние десятилетия
коренным образом изменяется. Широкое использование кислорода вызвало
быстрое развитие конвертерного производства стали. Наряду со значительным
увеличением производительности при этом способе уменьшается содержание
азота, который в обычных марках стали является вредной примесью. При
воздушном дутье pN2 = 0,79 (воздух содержит 79 % N2). При 1600° C
равновесное содержание азота в железе [N] = 0,043√0,79 = 0,038 % (см. гл. V,
закон Генри для двухатомных газов). Эта величина уменьшается при дутье,
обогащенном кислородом. Если, например, оно содержит 40 % О2 и 60 % N2, то
pN2 = 0,6 и [N] = 0,043√0,6= 0,033 %.

     Азот, однако, не всегда является вредной примесью. В некоторых марках
нержавеющих сталей он используется как легирующий элемент.

     Рассчитаем равновесные концентрации азота в легированном железе при
1600° C и рN2 = 1. Очевидно, что, при данном давлении его активность в
расплаве будет такой же, как и в чистом железе. Вместе е тем присутствие
атомов легирующих элементов, взаимодействие которых с азотом отличается
от взаимодействия с железом, должно привести к изменению коэффициента
активности азота. Это проявляется в изменении его концентрации в сплаве
[N]спл по сравнению с концентрацией в чистом железе [N]Fe. При постоянстве
pN2 , и, учитывая, что его раствор в железе разбавленный, получим

      aN = [N]Fe = f СП [N]спл.

        Проведем расчеты для разбавленного раствора азота в железе,
легированном Cr, Mn и Ni. Для сплава Fe-Сr-Mn

     aN = [N]Fe = f (Cr) N × f Mn N
                                        25