Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Окисление стали представляет собой процесс взаимодействия газов, окисляющих, с железом и легирующими элементами. Этот процесс зависит не только от химических реакций окисления, но и от закономерностей образования окисной пленки, по мере ее роста все больше и больше изолирует сталь от газов.

Поэтому скорость роста окалины зависит не только от протекания химического процесса окисления стали, но и от условий передвижения ионов металла (от металла и внутренних слоев окалины к внешнему) и атомов кислорода (с поверхности металла к его внутренних слоев), т.е. от условий протекания физического процесса двусторонней диффузии.

Диффузионный механизм образования окалины обусловливает трехслойной структурой окислов, образующихся при нагреве стали в печах. Во внутреннем слое (примыкающей к металлу) содержится больше всего монооксида железа, образующийся по реакции

Fe + 0,502 - FеО.

Средний слой - магнетит Fe3O4 - образуется при последующем окислении монооксида железа по реакции

3FеО + 0,502 - Fe3O4.

В этом слое железа содержится меньше и по сравнению с первым слоем он обогащен кислородом, хотя и не в такой мере, как наиболее богатый кислородом Бе2О3, образующийся в третьем слое за реакцией

2Fe3O4 + 0,502 - 3Fe2O3.

Состав каждого из трех слоев не постоянен по сечению, а постоянно изменяется в результате взаимодействия с примесями компонентов окалины, более богатых кислородом вблизи поверхности.

Окисление стали при ее нагреве в печах происходит не только благодаря ее взаимодействия со свободным кислородом, но и со связанным кислородом, входит в состав продуктов полного сгорания топлива в топливных печах: СО2, Н2О и SO2. Эти газы, так же как и О2, называют окислительными в отличие от газов СО, Н2 и СН4, яки восстанавливают. Азот, обычно в продуктах сгорания или в воздухе, является нейтральным газом. Атмосфера в большей части топливных печей представляет собой смесь N2, СО2, Н2О, SO2 с небольшим количеством свободного кислорода, поскольку только при полном сгорании топлива в печи развивается необходимая температура. Наличие большого количества газов, яки восстанавливают, в печи свидетельствует о неполное сгорание и в обычных печах недопустимо, так как топливо при этом используется не рационально. Этим объясняется то, что атмосфера обычных топливных печей имеет окислительный характер.

Толщина слоя окислов, образующихся на поверхности стали, и его структура зависят не только от атмосферы, в которой нагревается металл, но и от ряда других факторов, к которым в первую очередь относятся температура и время. Чем выше температура металла, тем большее количество окалины образуется за один и то же время его пребывания в печи. Образование окалины при температуре до 873 К происходит с очень малой скоростью, а при температуре свыше 898-923 К скорость окисления стали резко возрастает.

Время пребывания металла в печи имеет очень сильное влияние на количество окалины образуется. Увеличение времени нагрева до заданной температуры приводит к росту слоя окалины, хотя скорость окисления немного падает со временем вследствие увеличения толщины слоя и, следовательно, уменьшение скорости диффузии через него ионов железа и атомов кислорода. Время нагрева до заданной температуры может быть сокращенным увеличением температуры в печи (если это позволяет вести процесс без возникновения опасных напряжений в металле), что способствует уменьшению количества окалины образуется.

Факторы, которые влияют на скорость диффузии кислорода к поверхности стали, нагреваемой из атмосферы печи, не оказывают существенного влияния на рост слоя оксидов.

Условия перемещения стальных заготовок и деталей внутри печей, состав стали и качество ее поверхности также влияют на скорость образования окалины. Так, при перемещении металла в печи может происходить отслоение и отделение окалины, что способствует более быстрому следующем окислению незащищенных поверхностных участков. Состояние поверхности металла играет важную роль, так как слой окислов, образующаяся на гладкой поверхности, оказывается более плотным и прочным и защищает сталь от дальнейшего окисления. Наличие в стали некоторых легирующих элементов (Сг, Ми, СИ и др.). Может обеспечить образование тонкой и плотной пленки оксидов, хорошо прилегает к поверхности металла и надежно предупреждает последующее окисление. Такие стали, яки называются жаростойкими, хорошо сопротивляются окислению при нагревании.

Следует отметить, что сталь с высоким содержанием углерода в меньшей мере поддается поверхностном окислению, чем низкоуглеродистые.

Количество окалины, образовавшейся на поверхности металла, можно определить по изменению массы образца окислился, двумя способами:

1) по увеличению массы образца, покрытого окалиной (увеличение массы характеризует количество кислорода, входящего в состав окалины),

2) по уменьшению массы образца после полного снятия слоя окалины (уменьшение массы показывает, какое количество железа входила в состав снятой окалины). Кроме этого, иногда проводят изучение микро-и макроструктуры слоя окалины, образовавшейся и определяют ее химический состав.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии