ОЦІНКА РОЗПОДІЛУ НЕМЕТАЛЕВИХ ВКЛЮЧЕНЬ В СТАЛЕВІЙ ПРОДУКЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДА СТЕРЕОЛОГІЧНОЇ РЕКОНСТРУКЦІЇ

Анотація

Показано, що шпінель у сталях утворює шкідливі включення, що погіршують якість готового продукту. При цьому на сьогоднішній день остаточно не з’ясовано механізм утворення шпінелі та її стійкість у розплавах сталі, оскільки недостатньо вивчено термодинамічні параметри цих процесів, а саме вільні енергії утворення та активність компонентів у діапазоні твердих розчинів. З’ясовано, що чисельні наукові дослідження вивчали термодинамічну рівновагу в системах де утворюється шпінель та довели стабільність шпінелі в залежності від вмісту кисню, алюмінію та магнію. Показано, що метою наших досліджень було визначення вільної енергії утворення магнію та шпінелі за температур сталеплавильних процесів, їх коефіцієнтів активності та визначення до якого типу твердих розчинів можна віднести твердий розчин шпінель з точки зору закону Рауля. Висвітлено, що на першому етапі наших досліджень було проведено термодинамічний аналіз вільної енергії утворення шпінелі та її складових частин з використанням рівняння ізотерми хімічної реакції, що пов’язує активності реагуючих речовин з константою рівноваги хімічного процесу. Це дозволило встановити основні рівняння, що описують зміну енергії Гіббса з температурою для кожної речовини. Проведено експериментальні дослідження методом встановлення хімічної рівноваги для визначення коефіцієнтів шпінелі та її складових частин. Показано, що в процесі визначення активності компонентів у фазі шпінелі, твердий розчин шпінелі з нестехіометричним складом знаходився у рівновазі з рідкою міддю у графітовому тиглі при сталому співвідношенні газів. Після встановлення хімічної рівноваги активність компонентів визначали за рівняннями, що було виведено при проведенні термодинамічного аналізу. В роботі представлено, що утворення шпінелі у наших дослідах ми підтверджували методом рентгенівської дифракції, та хімічним аналізом. Рівноважний вміст алюмінію та магнію у міді визначали за допомогою індукційно-зв'язаної плазмової спектроскопії. В процесі досліджень було визначено границі фаз твердого розчину шпінелі з використанням методу дифузійних пар. В результаті проведеної роботи було визначено вільні енергії утворення оксиду магнію та шпінелі, а також активність цих компонентів з використанням методу хімічної рівноваги. З’ясовано, що твердий розчин шпінелі демонструє від’ємне відхилення від закону Рауля.