Автоматическая сварка, 2015, №02



2015 №02 (05)

2015 №02 (07)

---

Автоматическая сварка, № 2, 2015, с. 32-35
 

Термодинамические свойства расплавов системы CaO–SiO₂

И.А. Гончаров¹, В.И. Галинич¹, Д.Д. Мищенко¹, В.С. Судавцова²

¹ ИЭС им. Е.О.Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
² ИПМ им. И.Н.Францевича НАНУ. 03680, г. Киев-142, ул. Кржижановского, 3
 
Реферат
Проведен анализ литературных данных о фазовых равновесиях диаграмм состояния и термодинамических свойствах сплавов системы оксид кальция–оксид кремния. Установлено, что данные активностей компонентов этих расплавов характеризуются большим разбросом. Из координат линии ликвидус диаграммы состояния системы оксид кальция–оксид кремния рассчитаны активности оксида кальция и оксида кремния в эвтектическом расплаве. Установлено, что активность кальция при концентрации кремния более 0,2 проявляет большие отрицательные отклонения от идеальных растворов и коррелирует с экспериментально установленными данными. Активность оксида кремния при концентрации кремния менее 0,5 в эвтектическом расплаве проявляет большие отрицательные отклонения от идеальных растворов и коррелирует с экспериментально установленными. При концентрации оксида кремния 0,34 активность оксида кремния составляет 0,03, т. е. она на порядок ниже ее концентрации в растворе, что объясняется образованием термодинамически стабильного двухкальциевого силиката. При 725 ^оС в этом соединении происходит α–γ-превращение, сопровождающееся изменением объема. Поэтому рекомендовано в составе флюсов для электрошлакового переплава полых слитков и сварки придерживаться такого соотношения оксидов кальция и кремния, при котором в расплаве будет формироваться двухкальциевый силикат. Такие флюсы будут слабо взаимодействовать с расплавленным металлом и обеспечат отличную отделимость затвердевшего шлака с поверхности слитка и металла шва. Библиогр. 17, табл. 1, рис. 3.
 
Ключевые слова: оксид кальция, оксид кремния, диаграмма состояния, активность компонентов расплава, флюсы для сварки и электрошлакового переплава
 
Поступила в редакцию 30.10.2014
Подписано в печать 28.01.2015
 
1. Прогнозирование термодинамических свойств расплавов системы CaO–Al2O3 / И.А.Гончаров, В.И. Галинич, Д.Д. Мищенко, В.С. Судавцова // Автомат. сварка. – 2014. – № 4. – С. 33–36.
2. Судавцова В.С., Кирьяков В.М., Подгаецкий В.В. Термодинамические свойства расплавов системы CaO–SiO2 // Там же. – 1988. – № 7. – С. 35–37.
3. Richardson F.D., Jeffes H.E., Withers G. Thermodynamic data on materials which are important for steel production // J. Iron and Steel Inst. – 1950. – 166, № 2. – P. 213–234.
4. Fincham C.J.B., Richardson F.D. Behaviour of sulphur in silicate and aluminate melts // Proc. Roy. Soc. Sec. A. – 1954. – 233, № 1. – P. 40–62.
5. Fullton J.C., Chipman J. Slag-metal-graphite reaction and silica activity in limestone-aluminia-silicate slags // Trans. Amer. Inst. Min. Eng. – 1954. – 200, № 9. – P. 1136–1146.
6. Murray P., White K. SiO2 activities in molten CaO–SiO2 system // Disc. Faraday Society. – 1948. – 4, № 3. – P. 287–296.
7. Chang L.C., Derge G. Sampling and analysis in determination of hydrogen in steels // Trans. Amer. Inst. Min. Met. Eng. – 1947. – 172, № 1. – P. 90–120.
8. Sanbongi K., Othani M. Measurement of the equilibrium among silicon in molten iron, CaO–SiO2 binary slag and H2–H2O mixed gas // Sci. Rep. Tohoku Univ. – 1952. – 4, № 1. – P. 59–71.
9. Carter P.T., Macfarlane T.G. Thermodynamics of slag systems. P. II. Thermodynamic properties of CaO–SiO2 slags // J. Iron and Steel Inst. – 1957. – 173, № 1. – P. 62–66.
10. High-temperature mass spectrometric study of thermodynamic properties of the CaO–SiO2 system / V.L. Stolyarova, S.I. Shornikov, G.G. Ivanov, M.M. Shultz // J. Electrochem. Soc. – 1991. – 138, № 12. – P. 3710–3714.
11. Pelton A.D., Blander M. Thermodynamic analysis of liquid solutions by a modified quasichemical approach – Application to silicate Slag // Met. Trans. (Ser. B). – 1986. – Vol. 7. – P. 805–815.
12. Hillert M., Sundman Bo., Wang X. An assesment of the CaO–SiO2 // Met. Trans. – 1990. – 21B, № 4. – P. 303–312.
13. Ayed F., Sorrentino F., Castanet R. Determination par calorimetrie de dissolution des enthalpies de formation de quelques silicates, aluminates et alumino-silicates de calcium // J. Thermal Anal. – 1994. – Vol. 41. – P. 755–766.
14. Срывалин И.Т., Есин О.А. Применение квазихимической теории для расчета термодинамических свойств сплавов силикатных расплавов // Физ. химия расплавленных шлаков. – Киев: Наук. думка, 1970. – С. 83–94.
15. Судавцова В.С., Макара В.А., Кудін В.Г. Термодинаміка металургійних і зварювальних розплавів. Ч. 3. Сплави на основі нікелю та олова, методи моделювання та прогнозування термодинамічних властивостей). – К.: Логос, 2005. – 216 с.
16. Park J. H. Solidification structure of CaO–SiO2–MgO–Al2O3 (–CaF2) systems and computational phase equilibria: Crystallization of MgAl2O4 spinel // Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. – 2007. – 31. – P. 428–437.
17. Slag Atlas. – 2nd ed. – Dusseldorf: Verlag stahleisen GmbH, 1995. – 616 p.