Введение
1. Термодинамический анализ процессов раскисления и легирования металлических расплавов и дальнейшее направление развития вопроса термодинамического прогнозирования этих процессов 15
1.1. Влияние элементов-раскислителей на активность кислорода в металлических расплавах 17
1.2. Методы определения параметров взаимодействия 21
1.3. Методы определения коэффициентов активности компонентов в металлических расплавах 26
1.4. Теоретическая постановка вопроса о термодинамическом прогнозировании растворимости кислорода в металлических расплавах 31
1.4.1. Определение концентрационной зависимости коэффициента активности элемента-раскислителя (легирующего элемента) в бинарном расплаве 32
1.4.2. Метод Определения параметров взаимодействия первого и второго порядков элементов по кислороду 33
1.4.3. Нахождение зависимости параметров взаимодействия от температуры 34
1.4.4. Учет сложности состава продуктов раскисления в области низких концентраций элементов-раскислителей 35
1.4.5. Концентрационная зависимость коэффициентов активностей элементов в тройных расплавах 36
2. Методика проведения исследований 38
2.1. Экспериментальная плавильная установка 38
2.2. Методика изучения растворимости кислорода в металлических расплавах 39
2.3. Химический состав материалов, используемых для приготовления сплавов и методика анализа элементов 41
2.4. Оценка воспроизводимости эксперимента 41
2.5. Математическая обработка экспериментальных данных с целью определения оптимальной концентрации элемента-раскислителя 42
3. Анализ теоретических и экспериментальных данных по термодинамике растворов кислорода в двойных и тройных системах 44
3.1. Термодинамика растворов кислорода в железо-хромистых расплавах.. 44
3.1.1. Результаты эксперимента 44
3.1.2. Термодинамические расчеты 47
3.1.2.1. Равновесие в системе Fe-Cr-О - жидкая оксидная фаза переменного состава 47
3.1.2.2. Равновесие в системах Fe-Cr-0-FeCr204 и Fe-Cr-0-Cr2Os.. 50
3.1.2.3. Термодинамика растворов кислорода в области высоких концентраций хрома в расплаве 52
3.2. Термодинамика реакций взаимодействия марганца и кислорода, растворенных в жидком железе 56
3.2.1. Результаты эксперимента 56
3.2.2. Равновесие в системе железо - марганец - кислород - оксид марганца (И) 58
3.2.3. Равновесие в системе железо-марганец-кислород-оксидная фаза переменного состава типа xFeO уМпО 66
3.3. Растворимость кислорода в сплавах системы железо-кремний 71
3.3.1. Результаты эксперимента 71
3.3.2. Равновесие в системе железо - кремний - кислород - оксид кремния (IV) 73
3.3.3. Равновесие в системе железо-кремний-кислород-жидкие силикаты железа 81
3.4. Взаимодействие марганца и кислорода, растворенных в железо-никелевых расплавах 88
3.4.1. Результаты эксперимента 88
3.4.2. Термодинамическое обоснование растворимости кислорода в системе железо-никель-марганец 89
3.4.2.1. Равновесие в системе Fe-Ni-Мп-О-оксидная фаза переменного состава 89
3.4.2.2. Концентрационные зависимости коэффициента активности и активности марганца в системе Fe-Ni-Мп-О 91
3.4.2.3. Концентрационные зависимости коэффициента активности и активности никеля 93
3.4.2.4. Концентрационные зависимости коэффициента активности и активности железа 94
3.4.2.5. Расчет мольной доли иона Мп2+ в оксидном расплаве 96
3.4.2.6. Расчет активности, коэффициента активности и растворимости кислорода в системе железо-никель-марганец 97
3.4.3. Термодинамическое прогнозирование растворимости кисло рода в системе Fe-Ni-Mn для любых концентраций образующих ее элементов 100
3.4.3.1. Расчет параметров взаимодействия железа и никеля по кислороду, растворенного в жидком марганце 103
3.4.3.2. Расчет растворимости, активности и коэффициент активности кислорода в системе Fe-Ni-Mn и обсуждение полученных результатов 104
3.5. Термодинамика растворов кислорода и элементов-раскислителей в системе железо-хром-кремний 107
3.5.1. Результаты эксперимента , 107
3.5.2. Равновесие в расплавах системы железо-хром-кремний-кислород, находящихся под слоем жидкой оксидной фазы переменного состава ПО
3.5.2.1. Концентрационная зависимость коэффициента активности кремния и его активность в системе Fe-Cr-Si-O 112
3.5.2.2. Концентрационная зависимость коэффициента активности хрома и его активность в системе Fe-Cr-Si-O 115
3.5.3. Расчет состава оксидной фазы в системе Fe-Cr-Si 117
3.5.4. Активность, коэффициент активности и растворимость кислорода в области существования оксидов переменного, состава 118
3.5.5. Активность, коэффициент активности и растворимость кислорода в области существования оксида кремния (IV) 120
3.5.6. Растворимость и активность кислорода в высокохромистых расплавах железа с кремнием, находящихся в равновесии с жидкими силикатами хрома 123
4. Рекомендации по использованию результатов проведенных исследований для процесса раскисления низкоуглеродистых легированных сталей в промышленных условиях 129
Выводы 134
Список использованных источников 136
