Окислительные процессы. ____________________________________________

Оксиды металла могут быть растворимы или нерастворимы в жидком металле.В первом случаеони образуют растворы с повышенным содержанием кислорода, что резко ухудшает качество металла.Например,в железе растворяется закись железа FeO, вмеди — Си₂0, вникеле —NiO,в титане — ТiО₂.

Удаление кислорода, связанного с металлом в виде химического соединения, из металла связано с большими трудностями.…

Оксиды, нерастворимые в металлах, образуют отдельную фазу и сравнительно легко удаляются в шлак, позволяя свести до минимума содержание кислорода в металле.…

В железе растворяется только его собственный оксид FeO,другие же оксиды, например MnO; Si0₂; А1₂0₃, ТiО₂, в нем практически не растворяются.

Углерод и водород, находящиеся в металле, дают газообразные оксиды, нерастворимые в жидком металле и большей частью успевающие покинуть его до затвердевания (СО, Н₂0).Однако в известных условиях часть их может остаться в металле и вызвать пористость.

Возможны следующие три основных вида окисления составляющих металла и шлака:

1) прямое окисление;

2) окисление низших оксидов до высших;

3) окисление на основе обменных реакций.

1. Прямое окислениев общем виде может быть представлено реакцией

Окисление элемента происходит непосредственно свободным кислородом с образованием соответствующего оксида.Такие процессы за редким исключением сопровождаются выделением тепла, т. е. ониэкзотермичны. …

Поставщиками свободного кислородав зону сварки,помимо воздушной атмосферы, могут бытьдвуокись углерода С0₂, пары воды, карбонаты (HCO₂^-1) и высшие оксиды, диссоциирующие при нагреве и выделяющие свободный кислород.

На поверхности же открытой сварочной ванны интенсивность прямых окислительных реакций значительно выше,чему способствует их экзотермический характер.

Однако все реакции, идущие с выделением тепла, в том числе и окислительные, при высоких температурах протекают вяло.почему?

2. Окисление низших оксидов до высших: 2FeO + ОFe₂O₃

3. Окисление на основе обменных реакцийпредставляется в общем виде следующим уравнением:

где Me₁, и Ме₂— различные металлы.

На направление обменных реакции помимо внешних условий существенно будут влиять концентрация реагирующих веществ и сродство элементов к кислороду и температура.

Виды раскислительных процессов.

Обменные реакции по отношению к металлу могут иметь не только окислительный, но и восстановительный характер (если равновесие реакции сдвигается влево). Для этого следует применять элементы, которые обладают повышенным сродством к кислороду и в определенных условиях способны энергично связывать кислород, освобождая металл из оксида.Такие элементы называются раскислителями, а сам процесс восстановления металла из оксида - раскислением.

Рассмотрим процессы раскисления на примере сталей, где результатом окислительных процессов является образование растворимого в металле оксида FeO.