Фазовые равновесия в жидких железоуглеродистых сплавах, легированных иттрием и хромом

Аннотация

В рамках термодинамического моделирования рассматривается взаимодействие между компонентами металлического расплава и кислородом применительно к анализу процессов раскисления и легирования низкоуглеродистых низколегированных сталей, содержащих хром и иттрий. В данной работе использован метод построения поверхностей растворимости компонентов в жидком металле термодинамической системы Fe–Y–Cr–O–С. В рамках реализации этого метода детально исследована система Y₂O₃–Cr₂O₃, определены энтальпия и энтропия образования соединения Y₂O₃·Cr₂O₃, уточнены координаты точек эвтектического преобразования в системе Y₂O₃–Cr₂O₃. На основании уточненных координат линий ликвидус для оксидных двойных систем FeO–Cr₂O₃, FeO–Y₂O₃, и Y₂O₃–Cr₂O₃ определены энергетические параметры Q_ijkl в уравнениях зависимости активностей компонентов оксидного расплава FeO–Cr₂O₃–Y₂O₃ от состава в модели субрегулярных ионных растворов и рассчитаны координаты поверхности ликвидус оксидной системы FeO–Cr₂O₃–Y₂O₃. Так как углерод не растворим в оксидной системе, сопряженной с областью существования жидкого металла, установлено, что в качестве конденсированных неметаллических фаз после легирования металла хромом и модифицирования иттрием образуются оксиды Y₂O₃ и Cr₂O₃, соединение Y₂O₃·Cr₂O₃, оксидный расплав (FeO, Cr₂O₃, Y₂O₃) и газовая фаза {CO, CO₂}. Дополнительные термодинамические расчеты показали возможность наличия в оксидном расплаве до 2 % двухвалентного хрома (Cr²⁺).

Разработанная схема фазовых равновесий позволила установить константы равновесия образования оксидов, соединения оксидов, оксидных компонентов расплава и газовых фаз. Рассчитаны также по методу Вагнера активности компонентов металлических расплавов. Совокупность установленных термодинамических параметров позволила построить диаграмму поверхности растворимости компонентов в жидком металле (ПРКМ) и таким образом связать составы жидкой металлической фазы с составом сопряженных оксидных фаз.