Главная » 2010»Март»26 » Сталелитейные заводы: технологии промышленного производства стали
Сталелитейные заводы: технологии промышленного производства стали
14:41
Эффективность малых количеств примесей
Эффективность малых количеств примесей: Эффективность примесей в качестве компонентов сплава, как общее правило, тем больше, чем ниже атомный вес примеси. Это объясняется, во-первых, тем, что определенному весовому количеству соответствует большее количество в атомных процентах.
Во-вторых, элементы с низким атомным весом (как неметаллы, так и металлы; литий, бериллий, магний) фактически вызывают весьма сильные изменения свойств многих материалов, даже если содержание их в атомных процентах очень незначительно. Ухудшение обрабатываемости является, кроме того, часто следствием очень малого содержания легкоплавких примесей - свинца, висмута. - которые практически, не образуют твердых растворов с основной массой.
Других общих правил, касающихся влияния примесей, пока не установлено. Принято кроме того классифицировать примеси на газы, прочие неметаллы и металлы. Недостаток такой классификации, прежде всего в том, что нас не столько интересуют свойства данного элемента, сколько форма, в какой он присутствует в сплаве. В этом смысле какой-либо элемент даже в одном и том же веществе может менять свой характер.
Во-вторых, фазы, образованные с неметаллами, могут иметь более металлический характер, чем фазы, состоящие из одних только металлов. Так. чистый карбид вольфрама является, по-видимому, ясно выраженным металлом, тогда как "соединения" между и свинцом очень далеки от того, что мы называем сплавами и растворяются даже в аммиаке. Хотя строгая классификация и не может быть установлена и выдержана, но все же характер и размер влияния примесей сильно зависят от формы, в которой они присутствуют в сплавах.
Принципиально они могут встречаться в следующих формах: в твердом растворе, т. е. без образования самостоятельной составляющей в сплаве; в виде шлаков, т. е. в виде включений неметаллического характера, которое нерастворимо уже в расплаве; в виде кристаллической фазы, образующейся в соответствий с диаграммой состояния. Это подразделение, однако, как уже сказано, произвольно и может при ином рассмотрении уступить место другой классификации.
Металлы и неметаллы: Даже с несомненными неметаллами водородом, фосфором, азотом и углеводом, металлы образуют соединения, очень мало отличающиеся по своим свойствам от металлических соединений и также обладающие блеском и способностью к полировке. Такие соединения также часто оказываются ценными компонентами сплава, которые даже в -больших количествах обладают свойствами металлических сплавов.
В известной мере это испытание может впрочем, заменить испытание на твердость. Отношение твердости к пределу текучести ближе к, прямолинейной зависимости, чем отношение твердости к сопротивлению разрыву. Однако испытание на твердость является гораздо менее чувствительным. Впрочем, для чугунов отношения между различными механическими свойствами до сих пор не удается установить вследствие сложности и переменного характера их структуры.
Поэтому определения пределов упругости и текучести проводились почти исключительно для легких металлов. Отклонение от средних результатов при этих испытаниях по нашим исследованиям на образцах значительно меньше, чем при испытаниях на сопротивление разрыву, в большей мере зависящего от пороков в материале (шлаки, пузыри). Это еще больше подчеркивает значение предела упругости и предела текучести, как основных характеристик при расчете конструкции.
Вместе с сопротивлением разрыву обычно определяется также удлинение образца. Значение его неясно. С одной стороны, материалы с очень малой пластичностью, т. е. удлинением ниже 0,5%, например обычный чугун и различные алюминиевые сплавы, оказываются высококачественными материалами. С другой же стороны, снижение вязкости ниже известного предела, обнаруживаемое, например, по отскакиванию кусков при ударе об образец, считается значительным недостатком. Может ли удлинение служить мерой для определения этого свойства, пока сказать трудно.
Это свидетельствует о сложной кинетической картине и переменном порядке реакции водяного газа. Оказалось, что с ростом концентрации паров веды порядок реакции уменьшается. При 800 900°С он изменяется от единицы (при 3 5% Н20) до нуля (при 10 15% НгО). По мере повышения температуры при низких концентрациях Н20 (3 5%) величина п несколько уменьшается, а при высоких--увеличивается.
Реакцию обычно изучали при 400 500°С и при условии, что в газовой фазе содержится значительный избыток Н20 над СО. Причем установлено, что взаимодействие идет через стадию адсорбции паров воды на катализаторе. Переменный и дробный порядок и характер его изменения в зависимости от температуры и концентрации НгО указывают на то, что и в условиях рассматриваемых экспериментов (высокие температуры, значительный избыток СО и в присутствии кокса) реакция протекала по адсорбционному механизму.
Приводимые в литературе данные о влиянии продуктов реакции водорода и С02 на скорость реакции разноречивы. Так, в работе установлено, что добавки к исходной смеси (СО и Н20) от 0 до 30% "водорода не влияют на скорость реакции .водяного газа на углеродистом катализаторе. В исследовании в опытах с железо-окисным катализатором получено, что водород, напротив, заметно тормозит процесс, а двуокись углерода не влияет на его скорость.
Экспоненциальный характер зависимости скорости рассматриваемых реакций от температуры с большими значениями энергии активации косвенно свидетельствуют о том, что и в опытах серий А Е режим был близок к кинетическому. Энергия активации каждой из реакций примерно одинакова для всех серий опытов различные газовые добавки (СО, Н20, Н2) для реакции (СО" С02 и Н2) для реакции "мало влияют на величину Е. Вместе с тем скорости этих реакций существенно зависят от концентрации добавок. Такое, на первый взгляд, противоречие можно объяснить следующим. Читать дальше...
