НАУГЛЕРОЖИВАНИЕ И ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЕ СТАЛИ, стр.147-148

Значения постоянной равновесия раз­личных реакций в зависимости от тем­пературы могут быть найдены из урав­нений, приведенных в таблице на стр. 143.
На фиг. 1 приведены кривые равнове­сия взаимодействия атмосферы по реак­циям (1) и (2) с различными легирующими элементами стали в их чистом виде. Кривые показывают, что безокисли­тельный нагрев металлов ограничивается технической возможностью осушки атмос­феры (до содержания Н2О = 0,00025% точка росы —70°) очистки от СО2 (до содержания СО2=0,01%).
По значению постоянной равновесия, определяющей уменьшение термодина­мической возможности восстановления первичных окислов, элементы распола­гаются в такой последовательности: Сu, Ni, Со, Мо, W, Fе, Сr, Мn, Si, V, Zr, Al, Ве, Ti.
По условиям взаимодействия с газо­выми атмосферами элементы подразде­ляются  на три группы.
Первая группа — Fе, W, Мо, Со, Ni и Сu, равновесие газовых атмосфер с которыми достигается по реакциям (1) и (2).
Вторая группа — Сr, Мn, Si и V, равновесие газовых атмосфер с которыми достигается только по реакции (1).
Третья группа — И, Ве, А1, 2г, с ко­торыми равновесие газовых атмосфер не может быть достигнуто даже по реак­ции (1) для практически возможной сте­пени осушки газа до точки росы—70°. Достижение равновесия и восстановление окислов этих элементов может происхо­дить в атмосфере водорода, но обяза­тельно с применением гетеров — веществ, обладающих большим сродством к кис­лороду, чем взаимодействующий элемент. Гетером для данного элемента может быть любой другой элемент, обладающий большим значением для данной темпе­ратуры постоянной равновесия.
Например, для Сr гетерами могут служить Тi, Ве, Аl, Zr, Мg, Li и др. или их соединения (гидриды).
Для высоколегированной стали, содер­жащей такие элементы, как Ti, А1, Zr, состав контролируемой атмосферы дол­жен быть подобран только эксперимен­тальным путем.

Конечный состав атмосферы в печи в зависимости от температуры регули­руется направлением реакции водяного газа

Взаимодействие газов с углеродом, находящимся в твердом растворе стали (в феррите или аустените) —СFе , про­исходит по реакциям

>

Постоянные равновесия реакций (4)— (6) определяются по значениям постоян­ных равновесия реакций (4г)—(6г) с уче­том активности углерода в твердом растворе ас, например
Kp, в=
На фиг. 2—4 приведены диаграммы равновесия взаимодействия газов с угле­родом, построенные автором по соот­ветствующим уравнениям с учетом актив­ности углерода  по результатам экспе­риментов  Смита [1]*.

При применении сложных газовых смесей, взаимодействующих с углеродом стали, конечный состав атмосферы в печи в зависимости от температуры регули­руется   направлением реакций

атмосферы подразделяются на следую­щие шесть типов:
I. Водород — водяной   пар — азот. II. Водород — метан—водяной пар— азот.
III. Водород — водяной пар — окись углерода — азот.
Ша. Водород — водяной пар —окись углерода — метан — азот.
IV. Окись углерода — двуокись уг­лерода — азот.
V. Окись углерода — двуокись уг­лерода — водород — водяной пар — азот.
Vа. Окись углерода — двуокись уг­лерода — водород — водяной пар — метан — азот.
VI. Азот — окись углерода — водо­род.
В промышленности более широкое применение находят атмосферы типа I, III, V и VI.
Взаимодействие со сталью контроли­руемой атмосферы I типа Н2—Н20—N2 регулируется направлением трех реак­ций —(1), (5) и (6).
Равновесие атмосферы при различных температурах в процессе взаимодействия со сталью и ее окислами по реакции (1)