12.3 Термодинамическая оценка возможной глубины дегазации металла при вакуумной обработке

Из уравнения Сивертса следует, что уменьшение содержания азота и водорода в стали может быть достигнуто путем понижения их парциального давления в контактирующей с металлом газовой фазе. Технически эта задача может быть реализована при обработке стали в вакууме или при продувке ее нейтральным газом (химическое вакуумирование).

Определение возможной глубины дегазации металла при вакуумной обработке проводят, сравнивая расчетные значения равновесного парциального давления газа над расплавом с величиной остаточного давления в вакуумной камере. В случаях, когда расчетная величина равновесного парциального давления газа над металлом превышает давление в вакуумной камере, дегазация металла считается возможной.

Результаты расчета равновесных парциальных давлений кислорода, азота и водорода в газовой фазе при различном содержании газов в железе показаны на рисунке 12.3. Штриховкой на рисунке отмечена область остаточных давлений, которые могут быть получены в промышленных вакуумных камерах.

Рисунок 12.3 – Результаты термодинамической оценки остаточного содержания газов в железе при вакуумировании

Из рисунка видно, что при вакуумировании расплавов железа в промышленных условиях возможно глубокое рафинирование металла от водорода, остаточное содержание которого может быть получено равным 0,0001% и менее.

Условия удаления азота менее благоприятны и не позволяют понизить концентрацию его в металле менее 0,001%.

Удаление кислорода из расплава в газовую фазу в молекулярной форме не возможно, так как при любой его концентрации равновесное парциальное давление газа над расплавом на несколько порядков меньше остаточного давления в вакуумных камерах.

12.3 Термодинамическая оценка возможной глубины дегазации металла при вакуумной обработке