Железо равновесие с углеродом

Используемые в технике сплавы содержат больше двух компонентов. В состав большинства марок стали входят наряду с железом и углеродом так называемые легирующие элементы — Мп, Сг, N1, 5 и др. Несколько элементов обычно входит в состав сплавов на основе меди, олова, алюминия и многих других цветных металлов. Для описания фазовых равновесий в реальных сплавах во многих случаях достаточно знания диаграмм состояния для систем, состоящих из трех основных компонентов, например, для нержавеющих сталей из железа, хрома и никеля. [c.180]

Углерод обладает очень малой растворимостью в а- или б-железе и значительно большей растворимостью в "Железе. В условиях стабильного равновесия обогащенные железом железоуглеродистые сплавы состоят, в зависимости от состава, из этих твердых растворов или из их смесей с графитом. Во многих железоуглеродистых сплавах присутствует химическое соединение железа с углеродом — Ре С (цементит). [c.16]

Изучению равновесия реакций (IV- ) — (1У-4) посвящено большое количество работ. Из работ по изучению равновесия при восстановлении железа окисью углерода следует отметить исследование Истмэна [3], а при восстановлении водородом — Эм-мета и Шульца [4]. [c.50]

Сам Ле Шателье писал по этому поводу следующее Газы, выходящие из дымовой трубы, содержат еще значительное количество окиси углерода, благодаря чему, понятно, не используется значительное количество тепла. Неполноту процесса относили за счет недостаточного контакта между окисью углерода и железной рудой и в соответствии с этим увеличивали размеры доменных печей, В Англии дошли до печей высотой 30 м. Однако содержание оксида углерода в газах таких печей не снижалось. Тогда один опыт, стоивший несколько сотен тысяч франков, показал, что восстановление оксида железа оксидом углерода полностью не протекает. На основе знания законов химического равновесия можно было бы прийти к подобному же результату со значительно меньшими издержками . [c.127]

На рис. 1 представлена диаграмма состояния сплавов железа с углеродом. Сплошными линиями показана диаграмма состояния системы железо — цементит, характеризующая метастабильное равновесие системы пунктирными линиями — система железо — гра- [c.8]

Процесс организован периодически. При получении водорода пары воды действуют как окислитель на железо и закись железа, а при обратном процессе водород и окись углерода восстанавливают образовавшуюся магнитную окись железа. Все реакции не доходят до конца и останавливаются при достижении определенных концентраций НгО, Нг, СОг и СО. Направление указанных реакций и полнота их протекания определяются уравнениями равновесия. Положение равновесия при восстановлении окислов железа окисью углерода зависит от реакции (3) —Кх и (4) К2. Значение констант равновесия К и К2 приведены в табл. 4. [c.16]

Как видно, понижение температуры благоприятствует экзотермическим реакциям получения водорода (1) и (2), но тормозит обратный процесс восстановления водородом окиси железа по эндотермическим реакциям (1 ) и (2 ). Повышение температуры, неблагоприятное для равновесного состояния в продукционном периоде, способствует протеканию первой стадии восстановления железа окисью углерода по реакции (3) и препятствует протеканию второй стадии восстановления от РеО до Ре по реакции (4). Вместе с тем понижение температуры в продукционном периоде уменьшает скорость реакций, а стало быть, снижает произвоД ственные показатели водородной печи, а повышение температуры сверх некоторого уровня в периоде восстановления грозит образованием козлов из спекшихся кусков железной руды. Установленная практикой оптимальная температура. процесса лежит в интервале 700—800° С. Эта температура продиктована условиями равновесия, требованием обеспечить необходимую скорость реакций и производственными соображениями. [c.159]

В дальнейшем было выяснено, что в действительности чаще встречаются сочетания этих типических случаев. Иногда они усложняются превращениями в твердом состоянии и дают чрезвычайно сложную картину фазового равновесия (примером могут служить латунь, бронза, сплавы железа с углеродом). [c.96]

Если хром в сплавах железа с углеродом стабилизирует феррит, то никель оказывает обратное влияние и способствует образованию аустенита (рис. 12). Особенно важной функцией как хрома, так и никеля в нержавеющих сталях является их общая способность замедлять аллотропное превращение у-железа в а-железо. С практической точки зрения важно, что это превращение нержавеющих сталей очень хорошо управляется или выбором состава снлава или соответствующей термообработкой. Например, сплав с 18% Сг и 8% N1, который должен был бы при нормальной температуре быть фер-ритным, остается аустенитным, если его даже со средней скоростью охладить от температуры, соответствующей области равновесия [c.29]

В табл. 1(6) приведены результаты расчетов для реакций в вакууме между поверхностными окислами и содержащимся в металле углеродом, при которых окись углерода либо расходуется, либо образуется в качестве конечного продукта. Эти реакции в вакууме порядка атм и температурах 600° и выше термодинамически возможны для вольфрама, хрома и железа. Таким образом, окись углерода будет образовываться в результате диффузии углерода к поверхности и последующей реакции с поверхностными окислами. Эта реакция для сталей рассмотрена Холмом [И]. Влияние содержания углерода на протекание реакции в таблице не показано. Однако это влияние можно обнаружить, рассмотрев выражение для константы равновесия К в случае реакции окиси железа с углеродом в железе [c.187]

Первая диаграмма состояния (рис. 37) отвечает известному случаю равновесия между железом и углеродом. [c.51]

Методы исследования гетерогенных химических равновесий. Обезвоживание кристаллогидратов, восстановление окислов железа окисью углерода, диссоциация закиси никеля [c.174]

Методы исследования гомогенных химических равновесий. Диссоциация иодистого водорода и паров серы (173) 9. Методы исследования гетерогенных химических равновесий. Обезвоживание кристаллогидратов, восстановление окислов железа окисью углерода, диссоциация закиси никеля (174) [c.302]

Увеличение концентрации углекислого газа при постоянной температуре смещает равновесие влево. Для того чтобы возобновить реакции восстановления железа из окислов, необходимо при уменьшении концентрации окиси углерода не повышать, как это было в случае восстановления водородом, а снижать температуру нагрева (кривая 2, рис. 32). Это является особенностью восстановления окислов железа окисью углерода. Так, при одинаковом соотношении концентраций газов-восстановителей и продуктов восстановления, например, при -II2- = 2 [c.114]

Минеральные вещества, содержащиеся в коксах, мало изменяются до температуры 1000° С. Отмечают главным образом обезвоживание алюмосиликатов, диссоциацию карбоната кальция и начало восстановления окислов и сернистых соединений железа. Но в диапазоне 1000—1500° С металлургический кокс с содержанием 10% золы теряет почти 8% своей массы, главным образом в форме окиси углерода, вследствие восстановления окислов железа, кремния и части извести и глинозема. Соответственно его теплотворная способность увеличивается почти на 400 кал/кг. Не удивительно, что эти все реакции возникают при температуре около 1500° С. Это объясняется образованием жидкой фазы, состоящей из смеси металлов, сернистых соединений и карбидов, где разбавление металлов уменьшает ее химическую активность и, таким образом, смещает равновесие [3]. [c.123]

Хорошо известная диаграмма равновесия системы железо— углерод исключительно сложна. Она позволяет судить о том, как широк диапазон режимов термообработки и закалки. Сплавы цветных металлов имеют несколько иную кристаллическую структуру, поэтому для них используют ограниченный диапазон режимов термической обработки. Некоторые сплавы меди, алюминия и никеля можно подвергать различным методам термообработки. [c.316]

РеО (т) 4- СО (г) = Ре (т) + СО, (г), лежащую в основе процесса получения железа из руды. При ее протекании в доменных печах окись углерода не полностью превращается в углекислый газ, и в атмосфере печи отношение концентраций обоих газов не может превзойти определенную величину, соответствующую конечному состоянию равновесия при данной температуре. При выдержке газовой смеси такого состава над РеО сколь угодно долгое время не будет происходить дальнейшего образования железа. [c.28]

Рассмотрим, например, раствор углерода в жидком железе. Здесь в равновесии могут находиться (2 + 1 — Ф = 0) три фазы, т. е., кроме расплавленного металла, могут быть еще две какие-либо фазы, выделяющиеся из него (графит, карбид железа, твердое железо). [c.130]

При 1000° К и общем давлении 1,013-10 н/ж взаимодействие окиси углерода и окиси железа (II) приводит к равновесию [c.101]

На рис. 1 представлена диаграмма состояния сплавов железа с углеродом. Сплошными линиями показана диаграмма состояния системы железо — цементит, характеризуюи[ая метастабильиое равновесие системы пунктирными линиями— система железо — графит, характеризующая стабильное равновесие. Пользуясь диаграммой железо — цементит, можно для различных температур проследить влияние изменения концентрации углерода на структуру и фазовый состав стали. Каждая точка иа диаграмме характеризует концентрацию сплава [c.5]

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]

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ — сплавы железа с углеродом. Различают Ж. с. чистые (со следами примесей), используемые для исследовательских целей и особо важных изделий, и Ж. с. технические — стали (до 2% С) и чугуны (более 2% С). Технические Ж. с. содержат, кроме железа и углерода, постоянные примеси (марганец, кремний, серу, фосфор, кислород, азот, водород), вносимые из исходных шихтовых материалов, и примеси (медь, мышьяк и др.), обусловленные особенностями произ-ва. Фазовые состояния Ж. с. при разных хим. составах и т-рах описываются диаграммами стабильного и метаста-бильного равновесия (см. Диаграмма состояния железо — углерод). Полиморфные превращения (см. Полиморфизм) таких сплавов связаны с перестройками гранецентрированной кубической решетки гамма-железа и объемноцентрированной решетки альфа- и дельта-железа. Стали подразделяют на доэвтектоидные (менее 0,8% С) с ферритоперлитной структурой (см. Феррит, Перлит в металловедении) в равновесном состоянии, эвтектоидиые (около 0,8% С) с перлитной структурой и заэвтектоидные (свыше 0,8% С), структура к-рых состоит из перлита и вторичного цементита. Доэвтектоидные стали применяют гл. обр. для изготовления деталей машин, агрегатов и конструкций (см. Конструкционная сталь), эвтектоидиые и заэвтектоидные стали — для изготовления режущего, штампового и измерительного инструмента (см. Инструментальная сталь). Приме- [c.444]

Газ, выходящий из печи, вследствие незаконченности процесса, содержит еще значительное количество неиспользованной окиси углерода. Незаконченность процесса объясняли недостаточной продолжительностью контакта между окисью углерода и рудой устранить этот недостаток пытались путем увеличения размеров доменных печей. Однако содержание окиси углерода в уходящих газах не уменьшалось. Этот опыт, который обошелся очень дорого, показал, что восстановление окиси железа окисью углерода идет не до конца вследствие обратимости реакции. Знание термодинамических законов химического равновесия позволило бы быстрее и без больших материальных затрат указать на те факторы, от которых в действительности зависит степень восстановления РсаОз (температура, давление СО и т. д.). [c.77]

В 1900 г. Розебом в своем известном мемуаре Железо и сталь с точки зрения учения о фазах впервые дал диаграмму состояния сплавов железа с углеродом, построенную на основании теоретических соображений об условиях равновесия двойных металлических систем и правила фаз Гиббса, причем в основу легли данные Р. Аустена, полученные им при экспериментальных исследованиях температур кристаллизации и превращений в системе железо — углерод. [c.103]

Для характеристики термодинамического равновесия в системе железо-углерод весьма важна диаграмма равновесия, которая указывает, какие фазы и структурные составляющие существуют в различных температурных интервалах и при различном содержании углерода (рис. 28). Она объективно отражает поведение их лишь при медленном нагреве или охлаждении. Здесь мы найдем три формы углерода растворенную в расплаве и в смешанных кристаллах (а-железо или феррит, у-железо или аустенит и 5-железо), связанную с железом (Fe3 или цементит) и элементарную - в виде графита. На диаграмме можно выделить стабильную и метастабильную области. В метастабильной (сплошная линия) все возникающие структуры образуются из смешанных кристаллов и Fe3 , а графит отсутствует. В стабильной области (штриховая линия), наоборот, не наблюдается Fe3 , а все образовавшиеся структуры состоят из смешанных кристаллов и графита. Материалы, полученные из железа и углерода, делятся на сталь и чугун [c.48]

Повышение содержания водорода в конвертированном газе может быть достигнуто, если осуществить сдвиг термодинамического равновесия реакций (2) и (3) в сторону образования водорода. Наиболее простой путь - увеличение концентрации водяного пара и снижение давления процесса. При проведении конверсии жидких углеводородов на никелевом катализаторе с добавкой железа [6]при температуре 720 К, давлении 0,1 МПэ соотношенли пар атом углерода сырья 10 1 и объемной скорости по жидкому сырью I ч получали газ следующего состава об.%) 0,5 СО - 1,9 СО2 - 24,6 СН - 3,0. [c.56]

Равновесие реакции перевосстановления с окисью углерода благоприятствует восстановлению даже в том случае, когда двуокись углерода является основным компонентом. Отношение окиси углерода к двуокиси углерода в типичных сухих рабочих газах (на входе в конвертор) часто превышает термодинамическую границу восстановления катализатора до металлического железа. [c.123]

Каждой из приведенных выше реакций соответствует равновесный состав газовой фазы, характеризуемый отношением СО/СОг и зависящий от природы оксида железа (его термической стабильности) и температуры. На рис. 4.8 предствшлены кривые равновесного состава газовой фазы над твердой фазой в функции температуры для реакций (а), (б) и (в). Так как реакция (а) практически необратима, кривая для нее приближается к оси абсцисс следовательно, даже небольшой концентрации оксида углерода (II) в газовой фазе достаточно для восстановления РегОз до Рез04. Реакция (в) является экзотермической, поэтому равновесная концентрация СО для нее возрастает при повышении температуры, в то время как для эндотермической реакции (б) она падает. Из рис. 4.8 следует, что если оксиды железа находятся в равновесии с газовой фазой, содержащей СО и СОа, то в поле диаграммы ниже кривой 1 устойчив оксид РеаОз в поле между кри- [c.63]

Для того, чтобы найти К, следует определять равновесные отношения рсн]р1 г [С] при низких концентрациях углерода и экстраполировать их на нулевую концентрацию углерода, где [G] = ас- Здесь состояние сравнения — разбавленный раствор С в Ре. Зная К, можно найти ас при любой концентрации по величине P hJph,-Активность закиси железа в жид- ком шлаке любого состава может быть fgQ найдена путем изучения равновесия [c.120]

Величину К находим путем изучения равновесия при малых концентрациях углерода в металле и закиси железа в шлаке, когда справедлиш выражение К -= рсо/1С] (РеО). Затем рсо вычисляется из значений ас п uf o, которые должны быть найдены из независимых опытов (например, из данных о химическом равновесии с газовой смесью СН4—илн СО—СО2, а арео по растворимости кислорода в железе). [c.121]

Химический потенциал каждого компонента и, следовательно, его активность в таких растворах определяются не только его концентрацией, но и концентрациями и свойствами всех других растворенных веществ. Это необходимо учитывать при расчетах равновесий. Например, активность серы, растворенной в жидком железе, зависит от содержания в нем углерода, кремния и т. д. Присутствие С и Si увеличивает коэ< х )ициент активности серы и, следовательно, способствует десульфурации стали, присутствие марганца уменьшает активность серы. Протекание процесса выделения (или растворения) карбидных или нитридных фаз при термической обработке стали определяется при данной температуре активностями образующих эти фазы металлов, углерода и азота, которые в свою очередь зависят от концентрации остальных компонентов твердого раствора. Для упрощения описания равновесий в подобных системах К- Вагнером и Д. Чнпманом были введены так называемые параметры взаимодействия. [c.121]