ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Газы в чугуне из "Процессы газовыделения из стержней горячего и холодного отверждения " Газами в металлах и сплавах принято называть такие содержащиеся в них элементы или химические соединения, которые в свободном состоянии и нормальных условиях являются газообразными. В большинстве случаев они являются твердыми неметаллическими фазами, или входят в состав металлических фаз, или образуют растворы и газовые раковины (поры, пузыри). Из простых газов в чугуне чаще всего встречаются азот, водород, кислород, из сложных различные их соединения СО, СО , С, Н и т. д. [c.67] При образовании твердых растворов влияние газов на свойства металла связано с размерами их атомов. Радиусы атомов водорода, кислорода, азота соответственно равны 0,46 0,68 и 0,71 А. Наименьший радиус атома водорода обусловливает его чрезвычайно высокую диффузионную подвижность. [c.68] Растворимость газов в жидком чугуне, как правило, выше, чем в твердом, и с повышением темперазуры увеличивается но общее их содержание, с учетом газов, связанных в виде соединений и не находящихся в растворе, при повышении температуры может уменьшаться. [c.68] Содержание газообразных элементов в металлах обычно выражают в массовых долях (%), см /100 г или в миллионных долях (одна миллионная доля соответствует 0,0001 %). Современная аналитическая аппаратура характеризуется надежной чувствительностью содержание водорода определяют с точностью 0,0001 %, а азота и кислорода - 0,001 %. [c.68] Газы в чугуне могут оказывать значительное влияние на его физические свойства, как в жидком, так и в твердом состояниях. [c.68] Современная техника анализа позволяет выявлять общее содержание азота в чугуне и отдельно количество азота, содержащегося в стойких нитридах. Термическая обработка чугуна (например, отжиг ковкого чугуна) может привести к переходу одной формы азота в другую. Степень графитизации СЧ с понижением в нем содержания азота, входящего в твердый раствор, увеличивается. Нитридообразующие элементы окс13ывают разное влияние на графитизацию например, Т1 и В в количестве, соответствующем образованию нитридов, способствуют графитизации при большей концентрации возможно образование карбидов с обратным эффектом. [c.70] Несколько иначе влияет V, 0,1...0,2 % которого резко уменьшают содержание азота в твердом растворе (до 0,001 %) в результате образования УН. Повышение количества V сверх указанного приводит к увеличению N в растворе, что связано с усилением влияния V на повышение растворимости N в чугуне, которое превалирует над влиянием УМ. [c.70] В высокопрочном чугуне (ВЧ) с шаровидным графитом, который модифицируют магнием, азот на форму графита непосредственного воздействия не оказывает. В этом случае его влияние может проявиться только в большей или меньшей феррити-зации матрицы. [c.70] В доменных литейных и передельных чугунах в зависимости от условий выплавки содержание азота колеблется в пределах от следов до 0,01 % и более, что в определенной мере предопределяет различные наследственные свойства доменных чугунов. [c.71] В сером и легированном чугунах азот может быть использован в качестве элемента, оказывающего значительное влияние на улучшение их структуры и свойств. В ковком чугуне с повышением содержания азота заметно увеличивается продолжительность первой и второй стадий графитизации (второй в большей степени, чем первой). [c.71] В Ре-С-сплавах минимальная растворимость водорода соответствует составам, близким к эвтектическим. В чистом Ре и Ре-С-сплавах растворимость водорода с повытпением температуры увеличивается (например, при 3,8 % С и / = 1275... 1420 °С растворимость водорода увеличивается на 0,5 см ЮО г на каждые 100 °С). Для чистого Ре температурный коэффициент растворимости равен 3,3 см /100 г на 100 °С. [c.72] В жидком состоянии СЧ может поглощать водород в количествах 20...30 см ЮО г. В условиях, обеспечивающих экстракцию водорода из чугуна, он обнаружен в экстрагированной фазе в виде Н2, СН4, РЬО. В твердом чугуне водород, по-видимому, может находиться в форме протонов, молекул и в связанном состоянии. [c.72] В зависимости от состава и структуры чугуна, условий его выплавки и последующего хранения соотношение между различными формами водорода в чугуне может существенно изменяться. Многообразие форм состояния водорода и их непостоянство, зависящее от многих внешних условий, приводят к большим противоречиям в оценке его влияния на свойства чугуна в жидком и в твердом состояниях. [c.72] Как видно из табл. 1.29, наибольшее количество водорода в чугуне (около 79 %) приходится на его диффузионно-подвижную форму. [c.73] Обработка чугуна в жидком состоянии природным или другим газообразным углеводородом в определенных случаях может дать эффект, подобный модифицированию. [c.74] Кислород в жидком чугуне и в отливке может находиться в разных состояниях в адсорбированном виде на различных поверхностях (отливки, раздела фаз и др.) в молекулярном или химически связанном состояниях в виде шлаковых и других экзогенных включений в виде простых или сложных оксидных включений эндогенного происхождения в растворе. Две первые формы иногда называют поверхностным кислородом , две последние - внутренним . [c.74] Формы состояния кислорода в чугуне предопределяются его химическим составом, металлургическим происхождением, условиями виепечной обработки, заливки и т.п. Так, например, модифицирование ферросилицием (ФС) и другими подобными модификаторами, как правило, приводит к увеличению содержания кислорода в чугуне. В тоже время введение в чугун Mg, Са и десульфурация его кальцинированной содой или обработка газами, не содержащими кислород, всегда понижают его содержание. [c.74] Во время медленной заливки при турбулентном движении струи содержание кислорода в чугуне может достигнуть 0,2 %. В отливке содержание кислорода не постоянно, так как кислород окружающей среды не только вызывает обычную коррозию отливок, но и диффундирует в их толщу. Кинетика этого процесса, в основном, предопределяется характером и количеством включений графита, выходящих на контактную с внешней средой поверхность отливки. Растворенный в расплавленном чугуне кислород может способствовать дезактивации части центров графи-тизации. Наряду с этим, увеличение числа и дисперсности оксидных включений сопровождается развитием процесса графитиза-ции и измельчением графита. [c.75] состояния кислорода в чугуне могут быть в обидем виде выявлены сравнением его содержания в оксидах, определяемых при анализе неметаллических включений, с содержанием, которое выявляется при определении количества газов методом вакуумного восстановительного плавления. Так, например, в оксидах массовая доля кислорода составляет, % в доменных чугу-нах - о,0016...0,0025 в ваграночных чугунах до модифицирования - 0,0060, после модифицирования - 0,0077 при выявлении методом вакуумного плавления содержание кислорода в доменных чугунах - 0,009...0,010 в ваграночных чугунах до и после модифицирования соответственно 0,0016 и 0,0010. [c.75] Вернуться к основной статье