第八章液态金属与气相的相互作用.pptVIP

式中P‘o2是液态铁中FeO的分解压；[FeO]是溶解在液态铁中的FeO浓度；[FeO]max是液态铁中FeO的饱和浓度。由式（7-15）可以看出，由于FeO溶于液态铁中，使其分解压减小，致使Fe更容易氧化。计算得知，在高于铁熔点的温度下P‘o2很小，例如温度为1800℃，液态铁中[FeO]的质量分数为1％时，Po2=1.5×10-8MPa，说明气相中只要存在微量的氧，即可使铁氧化。通常情况下FeO溶于液态铁中，这时其分解压为：第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、氧化性气体对金属的氧化1、自由氧对金属的氧化2、CO2对金属的氧化3、H2O对金属的氧化4、混合气体对金属的氧化第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日1、自由氧对金属的氧化气相中O2的分压超过Po2时，将使Fe氧化：[Fe]+?O2=FeO+26.97kJ/mol[Fe]+O=FeO+515.76kJ/mol由反应的热效应看，原子氧对铁的氧化比分子氧更激烈。除了铁以外，钢液中其它对氧亲和力比铁大的元素也会发生氧化，如：[C]+?O2=CO↑[Si]+O2=（SiO2）[Mn]+?O2=（MnO）第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日纯CO2高温分解得到的平衡气相成分和气相中氧的分压{Po2}随温度升高，气相的氧化性增加。2、CO2对金属的氧化温度/K1800200022002500300035004000气相成分(体积分数)/％CO299.3497.7493.9481.1044.2616.695.92CO0.441.514.0412.6037.1655.5462.72O20.220.762.026.3018.5827.7731.36气相中氧的分压{pO2}/×101.325kPa2.2×10-37.6×10-32.02×10-26.3×10-218.58×10-227.77×10-231.36×10-2P’O2[FeO]max/×101.325kPa3.81×10-91.08×10-71.35×10-65.3×10-5－－－当温度高于3000K时，CO2的氧化性超过了空气。温度高于铁的熔点以后，{Po2}远大于Po2高温下CO2对液态铁和其他许多金属来说均为活泼的氧化剂。第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日CO2与液态铁的反应式和平衡常数为：CO2＋[Fe]＝CO＋[FeO]温度升高时，平衡常数K增大，反应向右进行，促使铁氧化。计算表明，即使气相中只有少量的CO2，对铁也有很大的氧化性。因此，用CO2作保护气体只能防止空气中氮的侵入，不能避免金属的氧化。用CO2作为保护气体焊接时，应该在焊丝中增加脱氧元素。第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日第七章液态金属与气相的相互作用第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日焊接或熔炼过程中，液态金属会与各种气体发生相互作用，从而对焊件或铸件的性能产生影响。深入了解气体的来源及其与金属的相互作用机制，对于控制金属中气体的含量，提高铸件或焊件的质量至关重要。第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日第一节气体的来源与产生第二节气体在金属中的溶解第三节氧化性气体对金属的氧化第四节气体的控制措施第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日第一节气体的来源与产生一、焊接区内的气体来源二、铸造过程中的气体来源第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日一、焊接区内的气体来源N2、H2、O2CO2和H2O焊接区的气体焊条药皮、焊剂、焊芯的造气剂高价氧化物及有机物的分解气体母材坡口的油污、油漆、铁锈、水分空气中的气体、水分保护气体及其杂质气体直接进入间接分解第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日1．有机物的分解和燃烧2．碳酸盐和高价氧化物的分解3．材料的蒸发4、气体的分解第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日1．有机物的分解和燃烧焊条药皮中的淀粉、纤维素、糊精