Термодинамика процессов взаимодействия иттрия, кальция, магния и алюминия с кислородом в жидкой стали

Аннотация

Иттрий находится в одной группе с лантаном и по своим химическим свойствам близок к лантану, поэтому иттрий относят к редким землям. Иттрий при введении в глубокораскисленный металл измельчает первичное литое зерно, уменьшает зону дентдритообразования, очищает границы зерна от интерметаллидов цветных металлов, измельчает размеры неметаллических включений, повышает жаростойкость и жаропрочность сталей специального назначения. Оптимальная присадка иттрия в металле не превышает 0,3–0,5 %. Комплексное взаимодействие иттрия с кислородом в присутствии в металле остаточных концентраций алюминия, кальция и магния совершенно не изучено. Выполнено термодинамическое моделирование процессов раскисления стали иттрием в присутствии малых концентраций алюминия, кальция или магния. Построены поверхности растворимости компонентов в жидкой стали (ПРКМ) для систем Fe–Y–Al–O–C, Fe–Y–Ca–O–C, Fe–Y–Mg–O–C. Для проведения расчетов определены возможные фазовые равновесия, проведено взаимосогласование зависимостей констант равновесия от температуры, определены энергетические параметры теории субрегулярных ионных растворов применительно к оксидным системам. Из вида ПРКМ следует, что в присутствии кальция и алюминия в стали раскисление иттрием будет проходить как комплексное. В продуктах раскисления будут появляться сложные по фазовому составу оксидные соединения на базе CaO, Al₂O₃ и Y₂O₃. В случае раскисления стали иттрием и магнием процесс будет носить альтернативный характер: либо раскислитель иттрий, либо магний.