Железо науглероживание

Рис. 12. Кривые науглероживания железа метаном

Большое влияние оказывают примеси. Загрязнение воздуха СО2, 802, парами воды вызывает повышение скорости газовой коррозии низкоуглеродистой стали в 1,3-2,0 раза. Нри увеличении содержания оксида углерода (II) — СО — скорость окисления стали понижается. Это явление связывают с тем, что при большом содержании СО на границе сталь-газ устанавливается равновесие 2СО С + СО2. Образующийся при этом атомарный углерод диффундирует в сталь с образованием карбида железа — цементита. Происходит науглероживание стали. Аналогичный процесс при высоких температурах может иметь место и в атмосфере углеводородов. Например, в среде метана устанавливается равновесие [c.58]

Производство чугуна осуществляется в доменных печах, где происходит восстановление рудного железа, науглероживание его (до 3—4% углерода) углеродом, плавление и отделение от шлака. [c.305]

Науглероживание железа и получение чугуна. Науглероживание губчатого металлического железа происходит при его [c.64]

При переходе металла в жидкое состояние науглероживание становится более интенсивным и протекает уже непосредственно за счет взаимодействия железа с раскаленным коксом с последующим растворением карбида железа в железе. По мере науглероживания температура плавления железа понижается с 1539°С (чистое железо) до 1135°С (сплав, содержащий 4,3% углерода). [c.65]

Влияние защитной оксидной пленки на внутренней поверхности труб. Особое значение для предотвращения науглероживания жаростойких сталей имеет защитная оксидная пленка, образующаяся на поверхности труб в результате химической реакции на границе раздела фаз газ — металл. К защитным пленкам относят тугоплавкие оксиды металлов. Оксиды железа, например, имеют низкую температуру спекания, характеризуются высокой способностью к самодиффузии и диффузии элементов через них поэтому такие оксиды плохо защищают металл от разрушения. Оксиды же хрома и кремния, наоборот, обладают очень высокими температурами плавления и спекания, а также малой диффузионной способностью, вследствие чего хорошо защищают металл. [c.170]

Средняя часть печи конусообразная и самая большая по объему и называется шахтой, в ней находится столб загруженных материалов и здесь происходят процессы восстановления оксидов железа в железо (а также оксидов марганца, кремния и др.) и, как результат науглероживания железа, образование чугуна. [c.10]

Рис. 13. Зависимость скорости науглероживания железа от степени науглероживания (q) при температурах

В более низких частях Домны уже идет образование сплава железа с углеродом, науглероживание , т. е. образование именно чугуна. Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть горна, а жидкие шлаки собираются на поверхности чугуна предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки выпускают по мере их накопления через особые отверстия, забитые в остальное время огнеупорной глиной. [c.348]

Расплав, насыщенный углеродом до предела растворимости, включающий атомные группировки, которым можно приписать формулу Л е С (где 1), и атомные группировки углерода (этот случай реализуется при науглероживании жидких ванадия, молибдена, вольфрама, кобальта, никеля и железа при любой температуре выше температуры плавления). [c.129]

Возникновение М. относится к глубокой древности, выплавка меди производилась уже в 7-б-м тыс. до н.э. (юго-зап. часть Малой Азии). Вначале человек познакомился с самородными металлами-золотом, серебром, медью и метеоритным железом, а затем научился производить металлы. Первые металлич. изделия изготовлялись в холодном состоянии. После открытия горячей обработки (ковки) металлич. изделия получают более широкое распространение. Первоначально выплавку Си производили из окисленных медных руд (литье, 5-4-е тыс. до н.э.), переработка сульфидных руд, их окисление и рафинирование Си относятся ко 2-му тыс. до н. э. (Ближний Восток и Центр. Европа). Во 2-м тыс. до н.э. медь стала вытесняться ее сплавом - бронзой (бронзовый век). В сер. 2-го тыс. до н.э. осваивается получение Ре из руд (сыродутный процесс). В дальнейшем успехи в произ-ве Ре (овладение процессами его науглероживания и закалки) привели к появлению литого металла и стали. Эти усовершенствования обеспечили главенствующее положение черным металлам среди материалов уже в 1-м тыс. до н.э. (железный век). На протяжении почти трех тысячелетий М. железа не претерпевала принципиальных изменений. В 18 в. в Европе открыт способ произ-ва литой стали (тигельная плавка), а в 19 в.-еще три новых процесса (бессемеровский, мартеновский и тома-совский). [c.52]

Появление среди продуктов реакции фазы железа, фиксируемое методом рентгеновского анализа, способствует ускорению реакции науглероживания металла на второй стадии процесса. На этой стадии аморфные образования не накапливаются, так как сразу же после возникновения расходуются на достройку сформировавшейся ранее (на первой стадии процесса) фазы карбида [c.113]

На рис. 74 представлены кривые равновесия атмосферы СО - СО, с железом и хромом, показывающие, что высоко.хромистые сплавы не окисляются только при больших соотношениях СО/СО,. Науглероживающая способность атмосферы оценивается величиной углеродного потенциала, Углеродным потенциалом газовой среды с заданными параметрами (состав, температура) условно называют предел, к которому стремится концентрация углерода в стали, помещенной в эту среду, при времени, стремящемся к бесконечности [67]. Если исходная концентрация углерода в стали ниже значения углеродного потенциала атмосферы, то возможно насыщение металла углеродом, а если выше, то возможно обезуглероживание. Из практики углеродный потенциал среды определяется По степени науглероживания фольги из чистого железа [б8]. [c.110]

Для того чтобы быстро провести науглероживание и азотирование, атмосфера должна содержать не только углерод, но и аммиак. Азот, получаемый в печи при разложении аммиака, находится в атмосфере печи в атомарном состоянии и поэтому жадно стремится к соединению с железом. [c.223]

Взаимодействует с основными флюсами. Во избежание науглероживания расплавленных малоуглеродистых железа и никеля следует применять внутреннюю футеровку [c.29]

На рис. 5 приведены данные по науглероживанию природным газом железа, никеля и кобальта. Науглероживание определялось по изменению веса образца, который подвешивался в корзинке в потоке природного газа, подаваемого с большим избытком при температуре 900° С. [c.142]

Рис. 5. Кинетика науглероживания железа (а), кобальта (б) и никеля (в) природным газом при температуре 900 С.

Влияние природы металла на активность катализатора разложения метана иллюстрируют графики рис. 5, а—в. Как следует из рисунка, активность катализаторов растет в ряду железо, кобальт, никель. Для никеля скорость науглероживания после восстановления так велика, что на кривой науглероживания отсутствует характерный перелом, связанный с потерей кислорода окислом при науглероживании (ср. а, б, с в на рис. 5). [c.144]

Наиболее стабильным катализатором является железо, кобальт занимает промежуточное положение. В третьем периоде работы катализатора наибольшая скорость науглероживания наблюдается для кобальта (ср. наклон прямолинейных участков кривых науглероживания на рис. 5). Это можно объяснить тем, что для кобальта в условиях значительного науглероживания сочетаются два фактора повышенная активность (по сравнению с железом) и повышенная стабильность (по сравнению с никелем). [c.144]

Сделанный вывод об отрицательном влиянии хрома на активность металлического катализатора в реакции разложения согласуется с результатами исследований [7—9] влияния материала стенок труб в печах пиролиза углеводородов на отложения на них углерода, было показано, что добавка хрома в металл снижает науглероживание труб. Проведенные опыты по разложению метана над железными шариками и шариками из нержавеющей стали показали, что в первом случае степень разложения метана на 20% больше. С другой стороны, наличие хрома в железном катализаторе значительно увеличивает продолжительность его работы, что следует из сравнения железного и железо-хромового катализатора (рис. 3 и 4). [c.145]

Образование чугуна (науглероживание железа). Восстановление руды заканчивается образованием губчатого железа, в поры которого проникает окись углерода. Последняя разлагается на поверхности восстановленного железа с выделением углерода, который взаимодействует с железом, науглероживая его [c.393]

Шлакообразование нормально начинается вслед за восстановлением, науглероживанием железа и плавлением чугуна. Процесс шлакообразования влияет на состав и качество чугуна и на работу печи в целом. Температура плавления смеси пустой породы и флюсов должна быть 1250—1350 °С. Для достижения этой температуры плавления необходимо иметь определенное соотношение СаО, MgO, АЬОз и ЗЮг в шихте. Плотность расплавленного шлака меньше, чем чугуна, поэтому он накапливается в горне над расплавленным чугуном. [c.393]

Исследование реакции науглероживания железа важно также в связи с обнаружением положительного влияния отложений углерода на активность катализаторов [9] и возрождением интереса к процессу получения водорода каталитическим разложением углеводородов [10—15]. [c.35]

Рис. 1. Кинетические кривые науглероживания исходного железа при различных температурах

Известно, что при науглероживании нанесенного металлического катализатора метаном его гранула, обладающая значительной прочностью, разрывается на мельчайшие частицы отложившимся в его порах углеродом. По аналогии можно предположить, что углерод, который проникает в результате диффузии во внутренние протяженные дефекты (полости) фазы железа, накапливается там и разрывает частицы науглероживаемого материала, способствуя его диспергированию. На рент- [c.36]

Присадка кремния в аустенитные стали типа 25—20 повышает их сопротивление окислению при высоких температурах до 1150°С и коррозии в атмосфере продуктов сгорания топлива с повышенным содержанием серы и сернистых соединений. В восстановительных средах пиролиза углеводородного сырья эта сталь более устойчива к науглероживанию по сравнению с обычными хромоникелевыми аустенитными сталями. Однако присадка кремния увеличивает склонность стали к образованию в структуре о-фазы. Чем выше содержание кремния в стали типа 25—20, тем быстрее и в большем количестве выделяется а-фаза, особенно при длительном нагреве в интервале умеренно высоких температур. Эта фаза — очень твердая, хрупкая и немагнитная. Она представляет собой интерметаллнческое соединение железа с хромом типа Ре—Сг и образуется из твердого раствора по схеме у——> а-фаза либо непосредственно у —йт-фаза. [c.30]

При высоких температурах двуокись углерода способна взаимодействовать с углеродом, входящим в состав низколегированных сталей. В результате реакции образуется окись углерода, при этом скорость окисления железа снижается. При повышенных давлениях окись углерода может взаимодействовать с металлами, образуя легколетучие жидкости —карбонилы. Прн избытке содержания СО возможно также науглероживание стали. Увеличение влажности СОз повьш1ает скорость коррозии стали и увеличивает толщину обез углероженного слоя. [c.847]

По мере увеличения высоты горна и интенсификации дутья (механические мехи) температура плавки возрастала, что приводило к науглероживанию железа и образованию наряду с мягким металлом жидкого чугуна. Вначале чугун из-за хрупкости рассматривали как отход производства, затем его стали использоваться как литейный материал, а с XIV столетия его начали перерабатывать в специальных печах кричных горнах в железо. В связи с этим сыродутный горн постепенно трансформи1ювался в шахтную печь высотой до 8 метров — домницу, предназначенную уже для производства исключительно чугуна. Это был прототип современной доменной печи. Подобный двухступенчатый метод переработки железных руд оказался более совершенным — возросла производительность печи, снизился расход угля, увеличился выход чугуна. [c.48]

Одновременно совершенствовался и способ производства стали. Кричное мягкое железо не могло удовлетворить всех пот1>ебностей. Его переработка в сталь (науглероживание) вплоть до середины XIX века осуществлялась или в твердой фазе или в тиглях (тигельный метод). В 1784 году для переделки чугуна в железо был предложен метод пуд- [c.48]

Повышение прочности молибдена объясняется поверхностным науглероживанием (молибден — более активный карбидообразователь, чем железо, так как расположен в периодической системе элементов левее железа имеет менее достроенную электронную -оболочку [91, 92]), образованием карбидов молибдена и их выделением при охлаждении в дисперсном виде (дисперсионное твердение). Эти процессы, приводящие к упрочнению молибдена, и обусловливают изменение характера разрушения — оно происходит не по молибдену, а по сварному шву. [c.99]

Фундаментальные исследования равновесия процессов обезуглероживания или науглероживания сплавов железа с углеродом и в смесях водорода и метана по реакции (5) при общем давлении 1 атм выполнены Шенком [51]. Согласно данным этих работ константа равновесия реакции (5) для насыщенного твердого раствора углерода в а -железе имеет вид с [c.132]

В сплавах на основе железа и никеля при температурах 425— 800 °С наблюдалось катастрофическое науглероживание в виде металлического пылеобразования [96, 97]. Эта сильно локализованная форма коррозии и питтинга, как правило, развивается из. таких участках поверхности, где произошло разрушение защитной окисной пленки, которая сначала науглероживается, а затем в результате механического [96] или химического [97] воздействия превращается в пыль, состоящую из графита, металла, смешанных окислов и карбидов. Тщательно исследуются также термодинамика и кинетика растворения азота в сплавах, а также образование выделений нитридов [98] и формирование поверхностных нитридных окалин [99]. [c.24]

Возможность образования карбидов при науглероживании металлов метаном [12]. Карбиды железа, кобальта и никеля термодинамически неустойчивы при температурах менее 1200° С. Однако это не исключает возможности их образования и существования при умеренных температурах в метастабильном состоянии. Если синтез карбида на основе метана осуществляют через макроскопическую стадию образования фазы углерода, то исключается возможность низкотемпературного образования карбида, так как вторая макроскопическая стадия этого процесса (взаимодействие металла с углеродом) термодинамически невозможна. Другие результаты можно ожидать в том случае, когда созданы условия для непосредственного взаимодействия с металлом СН4 - - Ме = 2Н2 + МелС, если не наблюдается промежуточного образования фазы углерода и имеет место одностадийный механизм. Термодинамический анализ показал, что существует область, простирающаяся вплоть до весьма низких температур, в пределах которой термодинамически возможно обра- [c.109]

Экспериментальным путем с применением рентгеновского, магнитного и кинетического методов нам удалось доказать, что при температурах 450—500° С и науглероживании мелкодисперсного железа чистым метаном действительно образуется чистый карбид железа РбдС [12]. Таким образом, впервые была показана возможность низкотемпературного синтеза чистого цементита в метастабильном состоянии науглероживанием железа метаном. При температурах 550—700° С цементит образуется этим путем с примесью углерода и быстро разрушается. Кинетическим методом получено указание на возможность образования карбида кобальта С02С. Образование других карбидов железа, кобальта и никеля не удалось доказать, что объясняется их относительно малой стабильностью. [c.110]

Макромеханизм науглероживания металлов метаном [54]. Рассмотрение вопроса о вероятном механизме массопереноса в твердой фазе при науглероживании железа показало, что перенос вещества в этом процессе осуществляется за счет диффузии углерода в железе по точечным и протяженным дефектам решетки новая фаза может формироваться только на поверхности железа. Представляется вероятным, что накопление новой фазы в дислокациях, на границах зерен, в микрокавернах внутри зерен исходной фазы должно приводить к разрыву ее частиц и диспергированию. Это предположение согласуется с результатами анализа полученных нами рентгенограмм науглероженного железа. В принятых нами условиях диффузионные стадии науглероживания высокодисперсной фазы железа метаном протекают достаточно быстро контролирующей является химическая стадия этого процесса. [c.111]

Из результатов изучения кинетики этой реакции и данных рентгеновского анализа продуктов науглероживания железа следует, что процесс образования стехиометрического карбида складывается из двух макроскопических стадий. На первой такой стадии происходит диспергирование и исчезновение фазы железа в науглероживаемом образце и образование аморфных или полуаморфных структур неопределенного состава [c.112]

Другим направлением практического применения реакций разложения метана является получение сажи термокаталитическим способом при пониженных температурах (700—900° С). Специальными измерениями было показано, что удельная каталитическая активность железа, кобальта и никеля практически одинакова в реакции разложения метана (рис. 14). В связи с этим наблюдаемое уменьшение активности катализаторов в ряду Со > № > Ре при их науглероживании метаном объяснено снижением термостабильности (увеличением спекания) дисперсной структуры металла в этом ряду. Для оценки перспективности данного способа получения сажи важен тот факт, что при 20—25-кратном увеличении веса железа вследствие его науглероживания скорость процесса сохранялась практически постоянной и на высоком уровне. Испытание науглероженной метаном железной руды в качестве компонента типографских красок подтвердило возможность и перспективность применения этого нового вида сажи. [c.114]

Предполагают, что в начале процесса науглероживания на поверхности сталей образуется защитная оксидная пленка, препятствующая диффузии углерода в твердый раствор металла [341, 342]. При перегреве стали или недостатке в ней легирующих элементов образуются в большом количестве оксиды железа. Их строение определяет возможность интенсивного диффузионного обмена, в результате происходит усиленное окисление металла. В этом случае окалина состоит из трех слоев оксидов железа (II, II — III и III). При этом оксиды легирующих элементов и сами элементы находятся в оксидной пленке в виде отдельных включений. Чем выше в металле содержание хрома, кремния и алюминия, тем длительнее действие защитной пленки. Установлено, что такая пленка содержит также двойные оксиды со структурой шпинелей типа ЫЮ-СггОз, РеО-СггОз и FeSi04. У шпинелей плотная упаковка атомов в решетке. Такие оксиды уменьшают диффузию углерода и способствуют лучшей защите металла от науглероживания. [c.139]

Изучению реакции восстановления цементита (VII-2) посвящено много работ. Диаграмма равновесия для реакции газовых смесей Hj + СН4 с железом и его карбидом [107] приведена на рис. 49. Из него следует, что при относительно низкой температуре (300—450 °С) равновесие реакции (VI1-2) сдвинуто вправо. Следует также отметить, что при более высоких температурах протекание реакции (VI1-2) осложняется наличием побочной реакция (VI1-3) разложения метана на углерод и водород, которая приводит к науглероживанию железа. Константа равновесия диссоциации метана, по данным Льюиса и Рендала [108], изменяется в зависимости от температуры согласно уравнению [c.134]

Изменение сопротивления в слое у разных катализаторов проходило по-разному. При работе с активированными углями и с никелевым катализатором ГИАП-3 сопротивление не изменялось на протяжении всего опыта и контакт совершенно не разрушался. Наиболее продолжительное время без повышения сопротивления в слое работал железо-хромовый катализатор (перепад давления на протяжении длительного времени оставался 2—5 мм вод. ст.). При работе со всеми остальными испытанными нами катализаторами перепад давления до начала резкого повышения сопротивления системы составлял 25—60 мм вод. ст. В результате науглероживания эти катализаторы увеличивались в объеме, разрыхлялись и разрушались с образованием сажеобразного продукта. [c.145]

Науглероживание железа сопровождается понижением температуры плавления, что видно из рис. 123. Эвтектика железа с углеродом (4,3% С) плавится уже при температуре 1130°С. Расплавленное науглероженное железо стекает по кускам кокса, дополнительно растворяя углерод, и накапливается в горне доменной печи в виде чугуна, содержащего до 4,5% углерода. [c.393]

При изучении кинетики науглероживания высокодисперсного металлического железа в Институте газа АН УССР было обнаружено, что в определенных условиях проведения этого процесса (при пониженных температурах) он останавливается на стадии образования карбида железа РезС. Получение этого препарата известными способами затруднено, и поэтому такой простой способ его синтеза заинтересовал специалистов, работающих в области неорганического синтеза. [c.5]

Для многих химических реакций, происходящих с участием твердых веществ, наблюдается явление автокатализа, которое обычно объясняют на основе представлений о так называемой реакционной поверхности, т. е. поверхности раздела старой и новой фаз, где, по предположению, сосредоточены активные формы и сама реакция. В то же время обращается внимание на многообразие проявлений автокаталитичности в твердофазных реакциях и на то, что конкретный механизм автокатализа может быть очень различен [1]. В последние годы наметилась тенденция к поискам новых путей интерпретации кинетических особенностей твердофазных реакций [2—8]. Для дальнейшего развития теории химических реакций с участием твердого вещества особый интерес представляет изучение таких реакций данного типа, кинетика которых не поддается даже формальной интерпретации на основе традиционной теории реакционной поверхности. К таким реакциям относится низкотемпературное науглероживание высокодисперсного железа метаном, изученное в настоящей работе. [c.35]

Методика эксперимента. Нитрат железа марки ч. д. а. обезвоживали при нагревании в широкой чашке, а затем прокаливали при 400° С до полного разложения и удаления окислов азота. Полученную при этом окись железа истирали в ступке и затем восстанавливали в токе водорода при постепенном повышении температуры (20° С1мин) до температуры науглероживания. При такой температуре образец выдерживали до полного восстановления, которое контролировали по изменению веса образца. Науглероживание начиналось после вытеснения водорода нз реактора потоком очищенного метана и контролировалось весовым способом. Исследование проводили на установке, описанной ранее [4, 16]. [c.35]

Из рис. 3 следует, что энергия активации процесса науглероживания железа метаном равна 24,7 ккал1моль. [c.36]

Диаметр поры в кристаллической объемноцентрированной решетке слишком мал (0,62 А) по сравнению с диаметром атома углерода (1,54 А). Строение решеток графита и карбида РезС существенно отличается от решетки а-Ре. Поэтому новая фаза при науглероживании железа может формироваться только вне объема исходной фазы, а диффузия углерода в ней возможна только по точечным и протяженным дефектам. Помимо наружной поверхности частиц а-Ре, по нашему мнению, вероятным местом формирования новой фазы могут быть также многочисленные внутренние протяженные дефекты ее решетки дислокации и микрокаверны внутри зерен, зазоры между ними. [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология