Что такое раскисление металла


Раскисление стали — Знаешь как

Содержание статьи

Сталь, выплавленная любым способом, содержит растворенный кислород, значительно ухудшающий ее прочностные и пластические свойства. Для снижения его содержания сталь раскисляют. В практике сталеварения применяют несколько способов раскисления.

Осаждающее раскисление

Наиболее распространенный способ снижения растворенного кислорода, достигаемого связыванием его элементами-раскислителями: Мn, Si, Ті, Al, Са, РЗЭ, что возможно за счет их большего, чем у железа сродства к кислороду. При присадке раскислителя R в металле имеет место взаимодействие

x[O] + yR = RyOx(газ,ж,тв)

с образованием нерастворимых продуктов раскисления, которые должны отделиться (осадится) в газообразную или шлаковую фазу. Оставшиеся в стали продукты раскисления порой оказывают меньший вред, чем растворенный кислород, но они засоряют металл неметаллическими включениями, при накоплении которых сталь становится непригодной к дальнейшему использованию. Поэтому необходимо обеспечить условия для удаления продуктов раскисления, что зависит от их величины, способности укрупняться, вязкости металла, плотности частиц.

Укрупнение продуктов раскисления и способность всплывать создаются и усиливаются при образовании жидких легкоплавких образований. С этой точки зрения и особенно в связи с тем, что сильные раскислители так же, как и их продукты раскисления, трудноплавки, целесообразно применять комплексные раскислители. Комплексные раскислители—это сплавы, в которые входят несколько раскислителей, пропорционированных так, что продукты раскисления получают заданные свойства, благоприятствующие их отделению из стали. К комплексным раскислителям относятся силикомарганец, силикокальций, АМС (сплав алюминия, марганца и кремния) и т. д.

Раскисляющая сила раскислителей определяется изобарным потенциалом образования окисла или остаточными концентрациями раскислителя и растворенного кислорода в стали.

Раскисление марганцем (в виде ферромарганца) производят перед выпуском металла из печи. Марганец — слабый раскислитель, поэтому раскисление им является предварительным. Продукты раскисления — МnО — образуют в металле комплексы xMnO. •yFeO•zSiO2 с более низкой температурой плавления и высокой жидкоподвижностью.

Кремний — более сильный раскислитель. Продукты раскисления— SiО2 — плавятся при температуре 1710° С, поэтому вначале образуются включения твердого кремнезема. Последующее сплавление SiО2 с FeO и МnО дает легкоплавкие силикаты mSKV^FeO’&MnO, хорошо укрупняющиеся и легко всплывающие. Доменным бедным ферросилицием раскисляют металл в печи. Окончательное раскисление кремнием производится на выпуске, когда в струю дают богатый ферросилиций.

Алюминий имеет высокое сродство к кислороду. Продукты раскисления представляют собой твердые мелкодисперсные частицы Аl2O3. Алюминий вводят в ковш, и частично им раскисляют металл при разливке в изложницы.

Диффузионное раскисление стали

Основано на распределении кислорода или закиси железа между металлом и шлаком и раскислении шлака по уравнению:

[FeO]

x(FeO) + R = ROx + x [Fe].

Раскисление шлака нарушает и отдаляет систему от равновесия, что вызывает последующий переход кислорода из металла в шлак. Диффузионное раскисление производится углеродом, ферросилицием (богатым), алюминием, которые вводят на шлак в измельченном состоянии. В результате диффузионного раскисления сталь не загрязняется неметаллическими включениями, но такое раскисление требует длительного времени, так как диффузионные процессы^ проходят медленно. Конверторную сталь этим способом не раскисляют, редко прибегают к нему в мартеновской плавке, но широко используют в электродуговой плавке.

Раскисление стали синтетическими шлаками

Основано на экстрагировании кислорода или закиси железа из стали шлаком при заливке металла в жидкий синтетический шлак. Хороший контакт фаз, большая удельная поверхность, на которой осуществляется переход кислорода, обеспечивают глубокое раскисление с одновременной десульфурацией.

Раскисление под вакуумом осуществляется наложением вакуума на сталь в сталеразливочном ковше или на струю стали при разливке. При этом удаляются растворенные в стали газы, а с ними и растворенный кислород. Кроме того, активность углерода под вакуумом возрастает и он оказывает сильное раскисляющее воздействие.

Одновременно с раскислением марганцем, кремнием, алюминием происходит легирование стали избытком этих элементов. Неокисляющиеся добавки, например никель, кобальт, вводят в шихту. Легко окисляющиеся добавки вводят в сталь после полного ее раскисления, однако и в этом случае происходит их значительный угар. Так, угар титана составляет 40 — 60%.

 

Статья на тему Раскисление стали

Раскисление металлов | Статья о раскислении металлов по The Free Dictionary

удаление растворенного кислорода из расплавленных металлов, в основном из стали и других сплавов железа. Кислород является примесью и ухудшает механические свойства металлов. Металлы раскисляются за счет реакции с элементами, которые имеют большее сродство к кислороду, чем обрабатываемый металл, и сплавами, например ферросплавами, таких элементов. Таким образом, сталь может быть раскислена алюминием, который образует A1 2 O 3 , чрезвычайно стабильный оксид, который отделяется от расплавленного металла в виде отдельной твердой фазы.

Степень раскисления, то есть конечная концентрация кислорода в металле, определяется концентрацией раскислителя, температурой и стабильностью оксидного продукта. Например, в реакции D + O = DO, D - раскислитель, O - кислород, DO - оксид; согласно закону действия масс константа равновесия для этой реакции имеет вид K = 1 / ([D] [O]), где [O] обозначает концентрацию кислорода, а [D] обозначает концентрацию раскислителя.Числовое значение константы увеличивается с увеличением стабильности оксида, то есть с уменьшением свободной энергии, происходящей во время образования оксида из его элементов. Высокостабильный оксид соответствует низкой концентрации кислорода при данной концентрации раскислителя и данной температуре.

Для эффективного раскисления металлов важно, чтобы продукты реакции раскисления не оставались в стали в виде неметаллических включений. Скорость, с которой эти продукты всплывают на поверхность металлической ванны, зависит от температуры и вязкости металла, плотности включений и силы токов внутри расплава.Удаление включений облегчается наличием жидкого шлака, ассимилирующего оксиды. Раскисление используется в различных процессах цветной металлургии, например, при раскислении меди с помощью восстановителей, содержащих углерод.

ССЫЛКА

Ростовцев С.Т. Теория металлургических процессов. Москва, 1956.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970–1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

Deoxidation, 3.36 - Big Chemical Encyclopedia

Сплавы с другими полезными свойствами могут быть получены с использованием иттрия в качестве добавки. Металл можно использовать в качестве раскислителя ванадия и других цветных металлов. Металл имеет низкое поперечное сечение для ядерного захвата. 90Y, один из изотопов иттрия, находится в равновесии со своим родительским 90Sr, продуктом ядерных взрывов. Иттрий был рассмотрен для использования в качестве нодулятора для получения чугуна с шаровидным графитом, в котором графит образует компактные узелки вместо обычных хлопьев.Такое железо обладает повышенной пластичностью. [Pg.74]

МЕДНЫЕ СПЛАВЫ-ГРАФИЧЕСКИЕ И СОЕДИНЕНИЯ] (Том 7) -фосфорное раскисление олова ФОСФОРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ] (Voll8) ... [Стр. 439]

Фосфиды меди и олова используются в качестве раскислителей в производстве металлов повышают прочность на разрыв и коррозионную стойкость в фосфорной бронзе [12767-50-9] и в составе припоев для пайки (см. Припои и припои). Фосфорная бронза представляет собой сплав меди с 1,25… 11 мас.% Олова.Поскольку олово может быть полностью окислено в медном сплаве в виде оксида олова, для раскисления сплава добавляют 0,03-0,35 мас.% Фосфатов. Фосфорная медь [12643-19-5] получают добавлением фосфорных соединений к расплавленной меди. Фосфорное олово [66579-64-4] 2,5—3 мас.% Р, предназначено для раскисления бронз и германского серебра. [Pg.378]

Поскольку относительно мягкие окислители реагируют с фосфинами, последние являются удобными раскислителями (88) или десульфураторами (89) ... [Pg.380]

Более половины элементов Периодической таблицы вступают в реакцию с кремнием с образованием одного или нескольких силицидов.Силициды тугоплавких металлов и благородных металлов используются в электронной промышленности. Кремний и ферросилициевые сплавы находят широкое применение в черной металлургии, где они используются в качестве модификаторов для получения значительно улучшенных механических свойств. Сплавы ферросилиция также используются в качестве раскислителей и в качестве экономичного источника кремния для стали и железа. [Стр.535]

Кальций-Кремний. Кальций-кремний и кальций-барий-сиукон производятся в электродуговой печи под флюсом путем восстановления углерода извести, серной породы и барита.Коммерческий кальций-кремний содержит 28-32% кальция, 60-65% сиукона и 3% железа (макс.). Барийсодержащие сплавы содержат 16—20% кальция, 9—12% бария, 53—59% сикона. Кальций также может быть добавлен в виде смеси, содержащей 10–13% кальция, 14–18% бария, 19–21% алюминия и 38–40% кремния. Эти средства используются для раскисления и дегазации стали. Они образуют комплексные включения шиката кальция, которые минимально ухудшают физические свойства и предотвращают образование включений типа оксида алюминия, основного источника усталостного разрушения высоконапряженных сталей.В качестве сульфидообразователя они способствуют случайному распределению сульфидов, тем самым сводя к минимуму включения цепного типа. В чугуне они используются как модификатор. [Pg.541]

В металлургической практике использование натрия включает приготовление порошковых металлов, удаление сурьмы, олова и серы из свинца, модификация структуры SiHcon - алюминиевые сплавы, нанесение покрытий из диффузионных сплавов на металлы подложки (162,163), очистку и очистку металлов. обессеривание легированных сталей посредством образования шаровидного графита NaH (164) при раскислении чугуна при термической обработке расплавленных металлов и нанесении покрытия на сталь с использованием алюминия или цинка.[Стр.169]

Остаточные элементы. Помимо углерода, марганца, фосфомов, серы и кремния, которые всегда присутствуют, углеродистые стали могут содержать небольшие количества водорода, кислорода или азота, вводимых в процессе выплавки стали, никель, медь, молибден, хром и олово, которые могут В ломе присутствуют алюминий, титан, ванадий или цирконий, которые могли быть введены во время раскисления. [Стр.396]

Медь фосфорированная раскисленная мышьяковистая (сплав 142 (23)) используется для теплообменников и трубок конденсаторов.Медно-мышьяковый металл Muntz с содержанием свинца (сплав 366), адмиралтейская латунь (сплав 443), морская латунь (сплав 465) и алюминиевая латунь (сплав 687) - все они находят применение в конденсаторах, испарителях, наконечниках, теплообменниках и дистилляционных трубках. Состав этих сплавов приведен в таблице 5. [Pg.329]

Никель-бериллиевые литейные сплавы легко плавятся на воздухе в электрических или индукционных печах. Защита поверхности расплава обеспечивается за счет покрытия из газообразного аргона или шлакового покрытия на основе оксида алюминия. Предпочтительны футеровки печи или бутылки из магнезии, также достаточно сиуката циркония или муллита.Для этих сплавов подходят песок, паковочная масса, керамика и материалы для постоянной формы. Бериллий в составе является эффективным раскислителем и поглотителем серы и азота. [Стр.73]

Дисперсные смеси бора и другого металла используются в качестве раскисляющих и дегазирующих агентов для упрочнения стали (qv) (5,6), увеличения проводимости меди (qv) в турбореактивных двигателях и при производстве из латуни и бронзы (см. Медные сплавы). Двумя примерами являются сплавы ферробора и марганца-бора.[Стр.184]

Металлический кальций производится в США компанией Pfizer Inc., Ханаан, Коимектикут, и в Канаде компанией Timminco Metals, Торонто, Онтарио. Во Франции его производит компания Pechiney ElectrometaHurgie. Он также производится в Содружестве Независимых Государств (СНГ) и Китайской Народной Республике. И Pfizer, и Timminco поставляют различные марки различных размеров и форм. Кроме того, Pfizer поставляет сплав 80% Ca - 20% Mg и кальциевую проволоку, плакированную сталью, для использования при раскислении стали и других металлов.Timminco и Pfizer поставляют сплавы примерно 75% Ca — 25% Al для легирования свинцом. Timminco также поставляет сплав 70% Mg - 30% Ca для использования при дебисмутации свинца (18) и продукты в виде частиц кальция, которые закупаются несколькими компаниями для производства порошковой проволоки для использования в сталелитейной промышленности. [Стр.401]


.

Что такое окисление? (с иллюстрациями)

Свежеобрезанное яблоко становится коричневым, крыло велосипеда становится ржавым, а медный пенни внезапно становится зеленым. Что общего у всех этих событий? Все они являются примерами процесса, называемого окислением.

Окисленная медь часто приобретает зеленый оттенок или патину.

Окисление определяется как взаимодействие между молекулами кислорода и всеми различными веществами, с которыми они могут контактировать, от металла до живой ткани. Технически, однако, с открытием электронов окисление стало более точно определять как потерю по крайней мере одного электрона при взаимодействии двух или более веществ. Эти вещества могут включать или не включать кислород. (Между прочим, противоположность окисления - это восстановление - добавление хотя бы одного электрона, когда вещества вступают в контакт друг с другом.) Иногда окисление не такое уж плохое дело, как образование сверхпрочного анодированного алюминия. В других случаях окисление может быть разрушительным, например, ржавчина автомобиля или порча свежих фруктов.

Шестерни из оксидированного металла.

Мы часто использовали слова окисление и ржавчина как синонимы, но не все материалы, которые взаимодействуют с молекулами кислорода, фактически распадаются на ржавчину. В случае железа кислород создает процесс медленного горения, в результате чего образуется хрупкое коричневое вещество, которое мы называем ржавчиной. С другой стороны, когда в меди происходит окисление, в результате образуется зеленоватый налет, называемый оксидом меди.Сам металл не ослабевает в результате окисления, но на поверхности появляется патина после многих лет воздействия воздуха и воды.

Ржавый двутавр.

Когда в нем участвует кислород, процесс окисления зависит от количества кислорода в воздухе и природы материала, которого он касается.Истинное окисление происходит на молекулярном уровне - мы видим только крупномасштабные эффекты, поскольку кислород заставляет свободные радикалы на поверхности отрываться. В случае свежих фруктов кожица обычно является барьером от окисления. Вот почему большинство фруктов и овощей поступают в продуктовые магазины в хорошем состоянии. Однако, как только кожа повреждена, отдельные клетки вступают в прямой контакт с воздухом, и молекулы кислорода начинают их сжигать. В результате появляется ржавчина, которую мы видим в виде коричневатых пятен или пятен.

Ржавый трактор.

Окисление также может быть проблемой для автовладельцев, так как самые внешние слои краски постоянно подвергаются воздействию воздуха и воды. Если внешняя отделка автомобиля не защищена восковым покрытием или полиуретаном, молекулы кислорода в воздухе в конечном итоге начнут взаимодействовать с краской.По мере того как кислород сжигает свободные радикалы, содержащиеся в краске, покрытие становится более тусклым и тусклым. Реставрационные работы могут включать удаление нескольких слоев поврежденной краски и повторное нанесение нового слоя защитного средства. Вот почему профессиональные мастера по ремонту автомобилей рекомендуют использовать по крайней мере один слой воска или другого защитного средства при каждой мойке автомобиля.

Ржавый грузовик.

Секрет предотвращения окисления, вызываемого кислородом, заключается в обеспечении слоя защиты между открытым материалом и воздухом. Это может означать восковое или полиуретановое покрытие на автомобиле, слой краски на металлических предметах или быстрое распыление антиоксиданта, такого как лимонный сок, на оголенные фрукты. Разрушительное окисление не может произойти, если кислород не может проникнуть через поверхность, чтобы достичь необходимых ему свободных радикалов.

Оцинкованный металл, как и это ведро, устойчив к окислению.

Вот почему нержавеющая сталь не ржавеет, как обычная сталь. Нержавеющая сталь имеет тонкое покрытие из другого металла, не содержащего свободных радикалов. Обычная сталь может быть окрашена для защиты от окисления, но кислород все равно может использовать любое отверстие, даже самое маленькое. Вот почему вы можете обнаружить, что окрашенный металлический велосипед все еще поврежден ржавчиной.

Только что нарезанное яблоко станет коричневым при окислении.Окисление происходит при контакте веществ с молекулами кислорода. Процесс окисления или ржавления выделяет тепло. .

сталь | Состав, свойства, типы, марки и факты

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали

Железная руда является одним из самых распространенных элементов на Земле, и одно из основных ее применений - производство стали. В сочетании с углеродом железо полностью меняет свой характер и становится легированной сталью.

Encyclopdia Britannica, Inc. Посмотреть все видеоролики к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в чистом виде не намного тверже меди.За исключением крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, является поликристаллическим, то есть состоит из множества кристаллов, которые соединяются друг с другом на своих границах. Кристалл - это упорядоченное расположение атомов, которое лучше всего можно представить как сферы, соприкасающиеся друг с другом. Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые определенным образом пронизывают друг друга. Для железа структуру решетки лучше всего представить в виде единичного куба с восемью атомами железа в углах. Для уникальности стали важна аллотропия железа, то есть его существование в двух кристаллических формах.В объемно-центрированной кубической структуре (ОЦК) в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В расположении гранецентрированного куба (ГЦК) есть один дополнительный атом железа в центре каждой из шести граней единичного куба. Важно отметить, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК-схеме примерно на 25 процентов больше, чем в ОЦК-схеме; это означает, что в структуре ГЦК больше места, чем в структуре БЦК, для хранения посторонних ( i.е., легирующих) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912 ° C (1674 ° F) и от 1394 ° C (2541 ° F) до точки плавления 1538 ° C (2800 ° F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в более низком температурном диапазоне и дельта-железом в более высокотемпературной зоне. Между 912 ° и 1394 ° C железо находится в порядке ГЦК, которое называется аустенитом или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за некоторыми исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительные количества других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а, скорее, к сильным магнитным характеристикам железа. При температуре ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

В чистом виде железо мягкое и, как правило, не используется в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь - добавление небольшого количества углерода.В твердой стали углерод обычно присутствует в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe 3 C, известный как цементит) или карбидом легирующего элемента, такого как титан. (С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде хлопьев или кластеров графита из-за присутствия кремния, подавляющего образование карбидов.)

Влияние углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железо-углерод.Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т.е. температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C показывает, что температуры затвердевания снижаются по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа. (Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Расплавленная сталь, например, с содержанием углерода 0.77 процентов (показано вертикальной пунктирной линией на рисунке) начинают затвердевать при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердевают при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этого момента все кристаллы железа находятся в аустенитном - т. Е. ГЦК - расположении и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении происходит резкое изменение примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа.Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) приблизительно 200 килограммов-сил на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с DPH 70 килограммов-сил на квадратный миллиметр для чистого железа. Охлаждение стали с более низким содержанием углерода (, например, 0,25 процента) приводит к получению микроструктуры, содержащей около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; он мягче, чем перлит, с DPH около 130.Сталь с содержанием углерода более 0,77 процента, например 1,05 процента, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Диаграмма равновесия железо-углерод.

Encyclopædia Britannica, Inc. .

Смотрите также