Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах

На базе анализа литературных данных показаны возможные виды частиц в жидком железе и возможные виды частиц свободного углерода для жидких Fe–C сплавов. С использованием гипотезы, что основными структуробразующими частицами Fe–C расплавов являются элементарные ячейки δ– и γ–железа, проанализирована в...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Лучкин, В.С., Тубольцев, Л.Г., Корченко, В.П., Поляков, В.Ф., Семыкин, С.И., Падун, Н.И., Шевченко, А.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2010
Назва видання:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Теми:	Металловедение и материаловедение
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63112
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах / В.С. Лучкин, Л.Г. Тубольцев, В.П. Корченко, В.Ф. Поляков, С.И. Семыкин, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 21. — С. 256-265. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-63112
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-631122014-05-30T03:02:21Z Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах Лучкин, В.С. Тубольцев, Л.Г. Корченко, В.П. Поляков, В.Ф. Семыкин, С.И. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. Металловедение и материаловедение На базе анализа литературных данных показаны возможные виды частиц в жидком железе и возможные виды частиц свободного углерода для жидких Fe–C сплавов. С использованием гипотезы, что основными структуробразующими частицами Fe–C расплавов являются элементарные ячейки δ– и γ–железа, проанализирована возможность трансформации структуры жидкого железа в процессе плавления. Показано существование в жидкости частиц с дальним порядком, что позволяет объяснить механизм поведения железа, структурных группировок и сопутствующих элементов в процессе плавления. На базі літературних і експериментальних даних проаналізовано можливість трансформації структури заліза у рідкому стані в процесі плавлення. Показано, що структура рідкого заліза складається з різного виду частинок і міжчасткових просторів. Показано існування в рідині частинок з дальнім порядком, що дозволяє пояснити механізм поведінки заліза, структурних угрупувань і супутніх елементів в процесі киснево–конвертерної плавки. On the basis of literature and experimental data the possibility of transforming the structure of liquid iron in the melting process is analyzed. Shown that the structure of liquid iron is consists of different types of particles and interparticle spaces. Existence in a liquid of particles with distant order that allows to explain the mechanism of behaviour of iron, structural groups and accompanied elements in the oxygen–converter melting. 2010 Article Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах / В.С. Лучкин, Л.Г. Тубольцев, В.П. Корченко, В.Ф. Поляков, С.И. Семыкин, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 21. — С. 256-265. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63112 620.18:669.11-154 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение
spellingShingle	Металловедение и материаловедение Металловедение и материаловедение Лучкин, В.С. Тубольцев, Л.Г. Корченко, В.П. Поляков, В.Ф. Семыкин, С.И. Падун, Н.И. Шевченко, А.М. Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	На базе анализа литературных данных показаны возможные виды частиц в жидком железе и возможные виды частиц свободного углерода для жидких Fe–C сплавов. С использованием гипотезы, что основными структуробразующими частицами Fe–C расплавов являются элементарные ячейки δ– и γ–железа, проанализирована возможность трансформации структуры жидкого железа в процессе плавления. Показано существование в жидкости частиц с дальним порядком, что позволяет объяснить механизм поведения железа, структурных группировок и сопутствующих элементов в процессе плавления.
format	Article
author	Лучкин, В.С. Тубольцев, Л.Г. Корченко, В.П. Поляков, В.Ф. Семыкин, С.И. Падун, Н.И. Шевченко, А.М.
author_facet	Лучкин, В.С. Тубольцев, Л.Г. Корченко, В.П. Поляков, В.Ф. Семыкин, С.И. Падун, Н.И. Шевченко, А.М.
author_sort	Лучкин, В.С.
title	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах
title_short	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах
title_full	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах
title_fullStr	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах
title_full_unstemmed	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах
title_sort	структура железа и свободный углерод в жидких fe–c сплавах
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Металловедение и материаловедение
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/63112
citation_txt	Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах / В.С. Лучкин, Л.Г. Тубольцев, В.П. Корченко, В.Ф. Поляков, С.И. Семыкин, Н.И. Падун, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 21. — С. 256-265. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT lučkinvs strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT tubolʹcevlg strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT korčenkovp strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT polâkovvf strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT semykinsi strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT padunni strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah AT ševčenkoam strukturaželezaisvobodnyjuglerodvžidkihfecsplavah
first_indexed	2025-07-05T13:59:47Z
last_indexed	2025-07-05T13:59:47Z
_version_	1836815732251295744
fulltext	256 УДК 620.18:669.11-154 В.С.Лучкин, Л.Г.Тубольцев, В.П.Корченко, В.Ф.Поляков, С.И.Семыкин, Н.И.Падун, А.М.Шевченко СТРУКТУРА ЖЕЛЕЗА И СВОБОДНЫЙ УГЛЕРОД В ЖИДКИХ Fe–C СПЛАВАХ На базе анализа литературных данных показаны возможные виды частиц в жидком железе и возможные виды частиц свободного углерода для жидких Fe–C сплавов. С использованием гипотезы, что основными структуробразующими ча- стицами Fe–C расплавов являются элементарные ячейки δ– и γ–железа, проанали- зирована возможность трансформации структуры жидкого железа в процессе плавления. Показано существование в жидкости частиц с дальним порядком, что позволяет объяснить механизм поведения железа, структурных группировок и сопутствующих элементов в процессе плавления. структура жидкого железа, свободный графит, дальний и ближний поря- док частиц, механизм поведения структурных группировок Постановка задачи. Основным назначением сталеплавильного пере- дела является удаление до необходимых пределов углерода из жидкого чугуна. Наряду с этим в последнее время одной из основных тенденций мирового производства стали является снижение удельных расходов кон- струкционных материалов на базе полного использования технологиче- ских возможностей процессов выплавки и внепечной обработки жидкого металла [1]. Это требует развития методов эффективного управления фа- зовым и структурным состоянием стали для совершенствования качества металлопродукции, создания новых марок стали и разработки менее за- тратных технологий [2]. В настоящее время, однако, отсутствует полное понимание механизмов и факторов, контролирующих образование микро- структур при фазовых превращениях в стали, особенно в жидком состоя- нии [3]. В частности, до конца не выяснен механизм удаления углерода из жидкого Fe–C расплава при продувке кислородом, а при разработке моде- лей для управления ходом кислородно–конвертерной плавки взаимосвязи удаления углерода и выгорания металла с количеством подаваемого кис- лорода устанавливают экспериментально. К одному из важных парамет- ров кислородно–конвертерной плавки относятся также потери железа при окислении, что в значительной степени определяет технико– экономические параметры технологии и актуальность установления меха- низма поведения железа и основных компонентов чугуна (углерода, кремния, марганца). Для решения указанных задач необходимо качественное и количе- ственное определение структур жидких чугунов и сталей, а для этого, в свою очередь, необходимо знать структуру жидкого железа и разновидно- сти свободного углерода в Fe–C расплавах. 257 Целью работы является определение возможных видов частиц жид- кого железа и свободного углерода в жидких Fe–C сплавах, а также их трансформации в процессе конденсации из газообразного состояния и в процессе плавления, на основе чего разработать модель структурообразо- вания Fe–C сплавов для возможности качественного и количественного определения структуры жидких чугунов и сталей различного химического состава. Состояние вопроса. Железо является основным компонентом про- мышленных Fe–C сплавов. Согласно диаграмме фазового равновесия (рис.1) при атмосферном давлении (пунктирная линия) возможны 5 со- стояний железа [4–7]: газообразное с Ван–дер–Ваальсовой связью, жидкое и три кристаллические полиморфные модификации ά, γ и δ с металличе- ской связью. Рис.1. Диаграмма состояния железа. В зависимости от температуры в кристаллическом железе при атмо- сферном давлении возможны 2 типа атомных структур – ά–железо и δ– железо с ОЦК решеткой (рис.2а) и γ– железо с ГЦК решеткой (рис.2б). Рис.2. Элементарные ячейки же- леза при атмосферном давлении. (а,б). Таким образом, мельчайшими частицами газообразного железа явля- ются его атомы с признаками железа как химического элемента №26 в Периодической системе элементов (атомная масса и электронная структу- ра). Мельчайшими частицами твердого железа являются элементарные ячейки ОЦК и ГЦК решеток. Исходя из того, что жидкости имеют признаки одновременно газооб- разного и твердого состояний [7] можно считать, что мельчайшими ча- стицами жидкого железа должны быть атомы и элементарные ОЦК ячей- ки его высокотемпературной модификации. Последние, по–сути, являют- ся молекулами железа с формулой Fe9. 258 В процессе конденсации газообразного железа Ван–дер–Ваальсовые силы Fe–Fe связей должны замещаться металлическими, при этом силы металлических Fe–Fe связей должны непрерывно увеличиваться от тем- пературы газообразования (26000С) до температуры плавления (15390С). Можно представить, что при некотором небольшом переохлаждении ни- же температуры газообразования появившиеся слабые металлические свя- зи, наряду с существованием точечных частиц железа – его атомов, при- ведут к образованию кратковременных одномерных (линейных) молекул (микрокластеров) Fe2, двумерных плоских Fe3 и трехмерных объемных Fe4. При этом молекулы Fe3 будут иметь форму воображаемого треуголь- ника, а Fe4 – тетраэдра. С увеличением переохлаждения и усиления сил Fe–Fe связей указан- ные виды частиц, взаимодействуя между собой, должны образовывать частицы с признаками δ–железа, т.е. кластеры Fe9, представляющие собой элементарную ОЦК–ячейку с увеличенными параметрами и ослабленны- ми Fe–Fe связями по сравнению с таковой в кристаллическом состоянии. С увеличением переохлаждения количество подобных ячеек, обладающих ближним порядком, будет увеличиваться. При определенном переохла- ждении они будут группироваться в макрокластеры без образования дальнего порядка. И при переохлаждениях, близких к температуре плав- ления, в отдельных частях подобных увеличивающихся микрокластеров должен появиться и дальний порядок. Схематически видоизменение структуры железа при конденсации из газообразного состояния в зависимости от понижения температуры охла- ждения (переохлаждения) можно представить следующий образом: атомы железа → микрокластеры Fe2, Fe3 и Fe4 → кластеры (жидкие элементар- ные ОЦК–ячейки δ–железа) Fe9 → макрокластеры из Fe9 (группировки) без дальних связей → макрокластеры из Fe9 с дальней связью. При этом, с увеличением переохлаждения средний размер частиц в жидкости увели- чивается наряду с существованием всех видов частиц, характерных для предшествующих меньших переохлаждений. Все указанные частицы находятся в постоянном движении в межча- стичных пространствах и, взаимодействуя между собой и межчастичным пространством, изменяют свой вид и размеры – «мерцают» по [8]. По- движность частиц с увеличением их размеров и при снижении температу- ры уменьшается, т.е. жидкотекучесть расплава железа уменьшается. Структура железа в процессе его плавления в интервале температура плавления – температура газообразования будет изменяться следующим образом. В твердом состоянии вблизи температуры плавления железо имеет высокотемпературную полиморфную δ–модификацию с ОЦК– решеткой. Структура этого железа перед плавлением будет состоять из зерен δ–железа с высокоугловыми границами. В свою очередь, зерна δ– железа состоят из субзерен δ–железа с малоугловыми границами. Субзер- на же сформированы из элементарных ячеек, образующих ОЦК–решетку 259 δ–железа. При этом в ОЦК–решетке при температурах, близких к ликви- дусу, должна наблюдаться достаточно большая дефектность в виде вакан- сий, дислокаций, пор и трещин. В этом случае минимальные силы Fe–Fe связей будут наблюдаться в высокоугловых границах зерен, а максималь- ные – между атомами бездефектной кристаллической решетки внутри субзерен. В процессе плавления железа с указанной структурой при некотором небольшом перегреве над ликвидусом будут разрываться, в первую оче- редь, самые слабые Fe–Fe связи, т.е. связи в высокоугловых границах зе- рен. В результате появятся межзеренные пространства с колеблющимися в них зернами и перемещающимися в них оторванными атомами железа. Последующее увеличение перегрева приведет к такому же эффекту по малоугловым границам субзерен, в результате чего размеры твердых ча- стиц железа уменьшатся, размеры межчастичных пространств увеличится, увеличится количество свободных атомов железа и уменьшатся силы Fe– Fe связей. Подобный процесс измельчения твердых частиц за счет ослабления Fe–Fe связей с увеличением температур перегрева будет происходить в последующем за счет имевшихся и приобретенных дефектов кристалли- ческой решетки до момента полного исчезновения дальнего порядка. В этом случае структура жидкого железа должна состоять из элементарных жидких ОЦК–ячеек δ–железа, увеличенного количества свободных ато- мов железа и увеличенных размеров межчастичных пространств. При этом увеличивается количество движения указанных структурных состав- ляющих, в результате чего атомы железа могут образовывать ранее ука- зывавшиеся микрокластеры Fe2, Fe3 и Fe4, а кластеры Fe9 (элементарные жидкие ячейки) могут распадаться на микрокластеры и атомы железа. При еще больших перегревах в структуре жидкого железа будут наблю- даться микрокластеры Fe2, Fe3 и Fe4 и атомы железа. И наконец, при тем- пературе газообразования только атомы железа. Таким образом, схематически видоизменение структуры железа при его плавлении в зависимости от температуры нагрева (перегрева) пред- ставляется следующим образом: твердое δ–железо → зерна δ– железа, атомы железа и межзеренные пространства → субзерна δ– железа, атомы железа, межзеренные пространства → частица субзерен δ– железа, атомы железа и межчастичные пространства → кластеры Fe9, атомы железа, микрокластеры Fe2, Fe3 и Fe4 и межчастичные пространства → микрокла- стеры Fe2, Fe3 и Fe4, атомы железа и межчастичные пространства → ато- мы железа и межчастичные пространства. Приведенная схема обратна приведенной для конденсации железа из газообразного состояния. В случае плавления с увеличением температуры перегрева над ликвидусом силы Fe–Fe связей уменьшаются, размеры ча- стиц уменьшаются, а размеры межчастичных пространств увеличивается. 260 В результате увеличивается подвижность частиц и, как следствие, жидко- текучесть расплава железа. Таким образом, в отличие от твердого, структура жидкого железа ха- рактеризуется: • одновременным существованием в качестве минимальных ча- стиц атомов железа и частиц с признаками δ–железа в виде кластера Fe9, обладающего ближним порядком в ОЦК–упаковке атомов. При этом из атомов железа могут образовываться микрокластеры Fe2, Fe3 и Fe4, кото- рые в свою очередь могут образовывать кластеры Fe9, из которых могут образовываться макрокластеры (группировки) без дальнего и с дальним порядком; • существованием межчастичных пространств; • движением вещественных частиц железа в межчастичных про- странствах, что обеспечивает жидкотекучесть расплава железа. Основные предположения вышеприведенного анализа базируются на известных данных о структуре жидких металлов и сплавов. В частности, неоднократно экспериментально подтверждено наличие в жидких метал- лах, в т.ч. в жидком железе, ближнего порядка, например с ОЦК– упаковкой атомов, имеющей координационное число, равное 8. Это сви- детельствует о том, что уже в пределах первой координационной сферы существует элементарная ОЦК–ячейка (рис.2а), состоящая из 9 атомов, один из которых, расположенный в центре воображаемого куба, имеет 8 равноудаленных атомов–соседей, расположенных в вершинах куба. Ре- зультаты подобных исследований позволили [9,10] нанести на диаграмму Fe–С состояния (рис.3) области существования растворов углерода в жид- ком железе, отличающихся своей вещественностью: Жά, Жγ и Жε. Рис.3. Строение (ближний порядок) рас- плавов в системе железо– цементит. О существовании в жидком железе и его сплавах относительно стабильных частиц со структурой, подобной δ–фазе твердого железа, указывается в [11], о нали- чии границ – в [12], о наличии элементарных ячеек, подобных существу- ющим в кристаллических решетках – в [13], и, наконец, о наличии ближ- не–дальнего порядка – в [14]. 261 Углерод является 6–м химическим элементом в периодической систе- ме и характеризуется атомной массой, равной 12, и электронной структу- рой 1s22s22p2. До конца прошлого века было известно, что углерод обра- зует 3 аллотропические формы в твердом состоянии: карбин, графит и алмаз [16]. Атомы углерода в кристаллической структуре карбина связаны между собой прочными ковалентными связями и формируют параллельно ориентированные цепочки в виде одномерных макромолекул полимино- вого (–С=–С…) или кумуленового (=С=С=…) типов. Графит характеризуется слоистой кристаллической решеткой (рис.4а). В плоскости базиса здесь между атомами действуют сильные ковалент- ные связи, а сами атомы размещаются в углах правильных шестиугольни- ков, каждый из которых можно рассматривать как двумерную молекулу (кластер С6). В свою очередь, слои графита, образованные кластерами С6, можно рассматривать как двумерную полимолекулу (макрокластер). Связь между слоями графита осуществляется слабыми силами Ван–дер– Ваальса. В зависимости от относительного размещения слоев различают графит с гексогональной и ромбической структурой [17]. а б в Рис.4. Кристаллическая решетка угле- рода в виде морджификаций: а) гра- фита; б) алмаза; в) фуллерена Алмазная модификация углерода характеризуется кристаллической решеткой типа цинковой обманки (рис.4б), структурным элементом кото- рой является тетраэдр (очерчен на рис.4б пунктирными линиями) – трех- мерная молекула (кластер) С5. В 1985 году была обнаружена новая форма углерода в газообразном состоянии, которая в 1990 году подтверждена и для кристаллического 262 состояния в виде сферической молекулы (макрокластера) С60 (рис.4в), названная фуллереном. Молекула С60 имеет форму усеченного икосаэдра, состоящего из 12 граней в виде равносторонних пентагонов и 20 граней в виде равносторонних гексагонов. Каждую из таких граней можно пред- ставить в виде кластера (плоских молекул) С5 и С6. Все атомы углерода С60 связаны сильными ковалентными связями, толщина сферической обо- лочки составляет 0,1 нм, радиус молекулы – 0,357 нм [16]. Согласно данным [18–20] по алмазная модификация углерода образу- ется при давлениях свыше 10 кбар, а при давлениях свыше 600 кбар суще- ствует 4–я аллотрипическая модификация твердого углерода в виде гра- фита Г–П, предположительно обладающего тетрагональной объемно– центрированной упаковкой типа белого олова, которую можно предста- вить как сильно искаженную алмазную упаковку с элементами в виде трехмерной молекулы (кластера) С5. Кристаллический фуллерен, который часто называют фуллеритом, имеет гранецентрированную кубическую решетку ГЦК с числом бли- жайших соседей 12. Параметр кубической ячейки а0 составляет 1,42 нм, расстояние между ближайшими соседями – 1 нм [16]. Таким образом, молекула С60 содержит фрагменты с 5–ти кратной симметрией (пентагоны), которые «запрещены» природой для неоргани- ческих соединений. Поэтому признается [16,21,22], что молекула фулле- рена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллеритами) – это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между неорганическим и органическим веществом. Следует отметить, что к фуллеренам и фуллеритам относиться широ- кий класс сферических молекул Сn, где n – всегда четное число и состав- ляет по [16] 20 и более, а по [18] – 24 и более. Сборка фуллеренов начина- ется из микрокластеров С2 и С3, которые образуют кластеры С5 и С6. Из последних формируются недостроенные сферы (кластеры–фракталы) Сn, где n по [21] менее 24, а по [16] – менее 20. Фуллерен можно представить как макрокластер, сформировавшийся при взаимодействии всех таких углеродистых частиц и атомов углерода. При атмосферном давлении углерод может существовать в двух со- стояниях: газообразном и твердом. При этом в газообразном состоянии углерод может существовать в виде атомов, микрокластеров С2 и С3, кла- стеров С5 и С6, кластеров–фракталов Сn<20 и макрокластеров (фуллере- нов) Сn>20, а в твердом состоянии – в виде карбина, фуллерита и графита. Для твердого состояния Fe–C сплавов из перечисленных видов частиц свободного углерода в жидких сплавах обнаружен только графит. Учитывая, что в доменном производстве в качестве шихтового мате- риала используется кокс, содержащий фуллерены, а внутренняя поверх- ность печи имеет гарнисаж в виде сажи, также содержащей фуллерены, последние должны существовать и в структуре жидких чугунов, а через них передаваться в структуру жидкой стали. К тому же, фуллерены долж- 263 ны образовываться при металлургических процессах, связанных с изме- нением содержания углерода при получении чугунов и сталей. Образование фуллеренов в жидких Fe–C сплавах указывает на оче- видность существования в их структуре более мелких углеродистых фрагментов, из которых собираются фуллерены: атомов, микрокластеров, кластеров–фракталов. При этом, наличие свободных атомов углерода и микрокластеров предполагает образование карбина в виде углеродных цепочек и колец, а также неупорядоченных аморфноподобных группиро- вок. Таким образом, свободный углерод в структуре жидких Fe–C сплавов гипотетически можно представить в виде: свободных атомов, микрокла- стеров С2 и С3, кластеров С5 и С6, кластеров–фракталов Сn<20 и макрокла- стеров (фуллеренов) Сn>20, карбина, графита и аморфноподобных груп- пировок, т.е. в виде частиц с иерархией размеров. Эти частицы могут су- ществовать одновременно, представляя как газообразное, так и твердое состояния углерода, а также характеризуя углерод как химический эле- мент (атомы, микрокластеры, кластеры) и как вещество (кластеры– фракталы, фуллерены, карбин, графит). При этом атомы углерода и мик- рокластеры С2 и С3 можно рассматривать как структурные элементы кар- бина. Эти же частицы совместно с кластерами С6 – как структурные эле- менты фуллеренов и графита, а кластеры С5 и кластеры–фракталы Сn<20 – только как структурные элементы фуллеренов. Приведенное позволяет анализировать структурное состояние жидких сталей и чугунов. Из-за небольших перегревов в процессе плавления ос- новной структурообразующей частицей железа необходимо считать эле- ментарные ОЦК (Fe9) и ГЦК (Fe14) жидкие ячейки. Растворение углерода в таких ячейках должно приводить к образованию жидких растворов внедрения углерода в железе в виде элементарных ячеек феррита (Fe9С) и аустенита ((Fe14С), а также к образованию промежуточных соединений типа FenС. Приведенный перечень частиц свободного углерода позволяет судить об их поведении в жидких Fe–С сплавах при образовании частиц феррита, аустенита, FenС и графита. Это позволяет объяснить механизм удаления углерода из металлической ванны в процессах выплавки сталей. Заключение. На базе анализа литературных данных показаны воз- можные виды частиц в жидком железе и возможные виды частиц свобод- ного углерода для жидких Fe–C сплавов. С использованием гипотезы, что основными структуробразующими частицами Fe–C расплавов являются элементарные ячейки δ– и γ–железа, проанализирована возможность трансформации структуры жидкого железа в процессе плавления. Показа- но существование в жидкости частиц с дальним порядком, что позволяет объяснить механизм поведения железа, структурных группировок и со- путствующих элементов в процессе плавления. 264 Результаты проведенного анализа можно использовать для объясне- ния механизма поведения железа и сопутствующих элементов в процессе плавки. Это имеет важное значение для создания новых материалов, в т.ч. с использованием нанотехнологий. 1. Закономерности формирования расплавов на основе железа и металлургиче- ские резервы улучшения эксплуатационных свойств стали / С.П.Бурмасов, А.Г.Гудов, А.С.Дегай и др. // Сталь. – №8. – С.42–45. 2. Квантовое материаловедение стали. / В.Ф.Рашников, А.А.Морозов, А.Н.Урцев и др. // Сталь. – 2007. – № 2. – С.104–106. 3. Жидкая сталь / Б.А.Баум, Г.А.Хасин, Г.В.Тягунов и др. М.: Металлургия, 1984. – 208 с. 4. Райнз Ф. Диаграммы фазового равновесия в металлургии. – Металлургиздат, 1961. 5. Takachashi T., Basset W.A. // Science. – 1964. – V.145. – P.483. 6. Евдокимова В.В. // Успехи физических наук. – 1966. – Т.88. – №1. – С.93. 7. Спадковість структурних змін при переплавах литий сталей / С.Є.Кондратюк, О.М.Стоянова, І.Н.Приймак, В.М.Щеглов // МОМ.– 2007. – №3. – С.3–10. 8. Гаврилин Н.В. Кластеры – фуллерены – фракталы в жидких литейных спла- вах. // Металлургия, машиностроение. – 2004. – № 5. – С.30–33. 9. Григорович В.К. Электронное строение и термодинаміка сплавов железа. – М.Наука, 1970. – 292 с. 10. Филлипов Е.С., Крестовников А.Н. // Изв.ВУЗов. Черная металургія. – 1971. 1. – С.126–130. 11. Гущин В.С., Сидоров В.Е., Баум Б.А. // Изв.АН СССР. Металлы. – 1983. – №3. – С.51–57. 12. Салли Н.В., Горский Р.Н., Финагшина И.И. Термодинамическая теорія жидко- го состояния // Ш Всесоюзная научн.конф.»Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа. – Днепропетровск. – 1986. – Ч1. – С.50–51. 13. Ивахненко И.С. Информационный листок. №77. – М.:ИМЕТ АН СССР. – 1980. – 5 с. 14. Пресняков А.А. О структурних превращениях в металлических рас плавах. // Ш Всесоюзная научн.конф.»Закономерности формирования структуры спла- вов эвтектического типа. – Днепропетровск. – 1986. – Ч1. – С.47–49. 15. Чернов Д.К. Избранные труды по металлургии и металловедению. Под.редакцией академика В.Д.Садовского. – М.:»Наука», 1983. – С.178–179. 16. Фуллерены. / Л.Н.Сидороб, М.А.Юровская, А.Я.Борщевский и др. – М.: «Эк- замен», 2008. – 688 с. 17. Бунин К.П., Малиночка Я.Н., Таран Ю.Н. Основы металлографии чугуна. – М.: Металлургия, 1969. – 415с. 18. Bundy F.P. // a.o.Nature. – 1955. – V.176. – P.151. 19. Bundy F.P. // Sciens. – 1962. – V.137. – P.1057. 20. Убелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллическое состояние. М.:»Мир», 1965. 265 21. Лозовик Ю.Е., Попов А.М. Образование и рост углеродных наноструктур – фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов // Успехи физических наук. – июнь 1997. – Т.167. – №7. – С.751–774. 22. Фуллерены в чугуне. // В.С.Иванова, Д.В.Козицкий, М.М.Закиричная и др. // Материаловедение. – 1998. – №2. – С.5–14. Статья рекомендована к печати докт техн.наук, проф. Г.В.Левченко В.С.Лучкін, Л.Г.Тубольцев, В.П.Корченко, В.Ф.Поляков, С.І.Семикін, Н.І.Падун, А.М.Шевченко Структура заліза та вільний вуглець у рідких Fe–C сплавах На базі літературних і експериментальних даних проаналізовано можливість трансформації структури заліза у рідкому стані в процесі плавлення. Показано, що структура рідкого заліза складається з різного виду частинок і міжчасткових прос- торів. Показано існування в рідині частинок з дальнім порядком, що дозволяє по- яснити механізм поведінки заліза, структурних угрупувань і супутніх елементів в процесі киснево–конвертерної плавки. << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.0000 /ColorConversionStrategy /CMYK /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments true /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 300 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False /Description << /CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002> /CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002> /DAN <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> /DEU <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> /ESP <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> /FRA <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> /ITA <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> /JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e> /NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.) /NOR <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> /PTB <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> /SUO <FEFF004b00e40079007400e40020006e00e40069007400e4002000610073006500740075006b007300690061002c0020006b0075006e0020006c0075006f00740020006c00e400680069006e006e00e4002000760061006100740069007600610061006e0020007000610069006e006100740075006b00730065006e002000760061006c006d0069007300740065006c00750074007900f6006800f6006e00200073006f00700069007600690061002000410064006f0062006500200050004400460020002d0064006f006b0075006d0065006e007400740065006a0061002e0020004c0075006f0064007500740020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740069007400200076006f0069006400610061006e0020006100760061007400610020004100630072006f0062006100740069006c006c00610020006a0061002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030003a006c006c00610020006a006100200075007500640065006d006d0069006c006c0061002e> /SVE <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> /ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.) >> /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ << /AsReaderSpreads false /CropImagesToFrames true /ErrorControl /WarnAndContinue /FlattenerIgnoreSpreadOverrides false /IncludeGuidesGrids false /IncludeNonPrinting false /IncludeSlug false /Namespace [ (Adobe) (InDesign) (4.0) ] /OmitPlacedBitmaps false /OmitPlacedEPS false /OmitPlacedPDF false /SimulateOverprint /Legacy >> << /AddBleedMarks false /AddColorBars false /AddCropMarks false /AddPageInfo false /AddRegMarks false /ConvertColors /ConvertToCMYK /DestinationProfileName () /DestinationProfileSelector /DocumentCMYK /Downsample16BitImages true /FlattenerPreset << /PresetSelector /MediumResolution >> /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ] >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice

Структура железа и свободный углерод в жидких Fe–C сплавах

Репозитарії

Схожі ресурси