РАСТВОРИМОСТЬ КИСЛОРОДА В РАСПЛАВАХ СИСТЕМЫ Fe – Co, СОДЕРЖАЩИХ УГЛЕРОД // OXYGEN SOLUBILITY IN CARBON-CONTAINING Fe –Co MELTS

Thermodynamic analysis of oxygen solutions in carbon-containing Fe – Co melts has been carried out. The equilibrium constants of interaction of carbon and oxygen, the activity coefficients at infinite dilution, and the interaction parameters for melts of different composition at 1873 K were determined. The dependences of the oxygen solubility on the contents of cobalt and carbon in the studied melts were calculated. Carbon has a high affinity for oxygen in iron-cobalt melts. Deoxidation ability of carbon increases significantly with the increasing of cobalt content in the melt. Deoxidation ability of carbon in pure cobalt more than an order of magnitude higher than that in pure iron. Reaction products of carbon deoxidation are gaseous oxides  – monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2 ). The interaction reaction of carbon and oxygen dissolved in the melt, and hence deoxidation ability of carbon depends on the total pressure of the gaseous phase above the melt. Deoxidation ability of carbon increases significantly with the gaseous phase pressure lowering. The minimum oxygen concentration achieved for alloys of the same composition decreased practically an order of magnitude at decrease 10  times the total pressure of the gaseous phase. The gaseous phase composition above Fe – Co melts and equilibrium carbon and oxygen concentrations in the melt at a total pressure of the gaseous phase P, of 1.0; 0.1 and 0.01  atm were calculated. Optimum oxygen concentration (1  –  10  ppm) in Fe – Co melts, depending on the total pressure of the gaseous phase (0.01  –  1  atm) is achieved at carbon contents from 0.01 to 1  %. The curves of the oxygen solubility in carbon-containing iron-cobalt melts pass through a minimum, which shifts toward lower carbon contents with increasing cobalt content in the melt. Further carbon additions leads to an increase in the oxygen concentration of the melt so that the higher cobalt content of the melt, the steeper the increase in the oxygen content after the minimum as carbon is added to the melt. Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах системы Fe – Co, содержащих углерод. Определены константы равновесия реакций взаимодействия углерода и кислорода, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия в расплавах различного состава при 1873  К. Рассчитаны зависимости растворимости кислорода в изученных расплавах от содержания кобальта и углерода. В железокобальтовых расплавах углерод характеризуется высоким сродством к кислороду. Раскислительная способность углерода существенно возрастает по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. В чистом кобальте она более, чем на по- рядок выше, чем в чистом железе. Продуктами реакции раскисления углеродом являются газообразные оксиды – монооксид  (СО) и  диоксид (СО2 ) углерода. Протекание реакции взаимодействия углерода и кислорода, растворенных в расплаве, а, следовательно, раскислительная способность углерода зависят от общего давления газовой фазы над расплавом. Понижение давления газовой фазы существенно повышает раскислительную способность углерода. Минимально достигаемые концентрации кислорода для сплавов одного состава снижаются практически на порядок при понижении в 10 раз общего давления газовой фазы. Проведен расчет состава газовой фазы над расплавами системы Fe – Co и равновесных концентраций углерода и кислорода в расплаве при общем давлении газовой фазы, равном 1,0; 0,1 и 0,01  атм. Оптимальная концентрация кислорода (1  –  10  ppm) в расплавах системы Fe – Co в зависимости от общего давления газовой фазы (0,01  –  1  атм) достигается при содержаниях углерода от 0,01 до 1  %. Кривые растворимости кислорода в железокобальтовых расплавах, содержащих угле- род, проходят через минимум, положение которого смещается в сторону более низких содержаний углерода по мере увеличения содержания кобальта в расплаве. Дальнейшие присадки углерода приводят к возрастанию концентрации кислорода в расплаве, причем, чем выше содержание кобальта в расплаве, тем резче возрастает концентрация кислорода после минимума по мере добавления углерода в расплав.