РАСТВОРИМОСТЬ ВИСМУТА В ЖЕЛЕЗЕ И ЕГО СПЛАВАХ
Южно-Уральский государственный университет, Филиал в г. Златоуст, Россия
456209, 6, *****@***ru
Для повышения производительности металлорежущих станков и экономии режущего инструмента в машиностроении широко используют автоматную сталь, легированную свинцом. Но в связи с высокой токсичностью свинца, пары которого выделяются на всех металлургических переделах, возникла необходимость его замены на элемент, который оказывал бы такое же влияние на обрабатываемость стали, но менее токсичен, чем свинец. Таким элементом является висмут. В литературе имеется обширный материал по влиянию висмута на свойства стали и ее обрабатываемость резанием, но почти не изучены физико-химические условия растворения висмута в железе и его сплавах.
Сложность определения растворимости связана с физико-химическими свойствами висмута. Необходимо создать следующие условия: герметизация рабочего пространства, создание и поддержание высокой температуры (1500…1700 єС) в течение определенного времени, получение высокого давления в реакционной зоне, получение закаленного слитка после опыта. Для проведения опытов была спроектирована и создана печь высокого давления.
Насыщение жидкого железа висмутом проводили через газовую фазу в закрытом молибденовом контейнере, помещенном в графитовый тигель с завинчивающейся крышкой. Опыты проводили в атмосфере аргона в интервале температур 1550…1620 єС с шагом 10 єС. Время выдержки составляло 60 минут.
Определение растворимости висмута в твердом железе проводили при температуре 1450 и 1500 єС контактным способом твердой и жидкой фаз. Две пластины толщиной 1 мм из карбонильного железа устанавливали вертикально в алундовый тигель и заливали висмутом, и все помещали в молибденовый и графитовый контейнеры. Выдержку проводили в течении 24 часов.
Изучение растворимости висмута в сплавах железа с Cr, Mn, Si и Ni проводились при температуре 1550…1650 єС с шагом 25 єС по методике аналогичной для определения растворимости висмута в жидком железе.
По полученным данным вычислены параметры взаимодействия первого и второго порядка, построены тройные диаграммы состояния Fe-Bi-X, уточнена диаграмма состояния Fe-Bi, получены данные о растворимости висмута в железе и его сплавах при повышенном и атмосферном давлении, получены температурные зависимости растворимости висмута в жидком и твердом железе.
