Л4

1.

Лекция 4
Восстановительные процессы
Т/д восстановления металлов твердым углеродом (прямое
восстановление)
Металлотермическое восстановление
Кинетические особенности окислительновосстановительных реакций

2.

Восстановительные процессы

3.

Т/д восстановления металлов твердым углеродом (прямое
восстановление)
МеО + С(т)= Ме + СО(г) (1), С(т) - графит
1
С О2 СО (2)
2
т.к. Н ( 2 ) Н (3)
( )
1
Ме О2 МеО (3)
2
МеО С Ме СО (1) Н (1) Н ( 2 ) Н (3) 0 из ( )
H T0
РСО при Т , или Р exp (
) (4)
RT

4.

Равновесное давление монооксида углерода, оксида
металла и металла в присутствии твердого углерода
МеО + С(т)= Ме + СО(г) (1), С(т) - графит

5.

Графическое определение ТН.В.
(По равенству химического сродства восстанавливаемого
металла и углерода к кислороду)
2Ме( т ) О2( г ) 2МеО( т ) (6) GT0( 6) М ( 6) N ( 6)T
2C ( т ) O2( г ) 2СО( г ) (7) GT0( 7 ) M ( 7 ) N ( 7 )T

6.

Восстановительные процессы

7.

Ряд прочности оксидов (Р = 1 атм., Т= 10000С)
Са- Mg- Zr- Al-Ti-V-Si-Mn- Cr-Na-C-Zn-Fe-Co-Sn- Ni- Pb-Cu
С наибольшей полнотой (большей величиной
константы равновесия) идет восстановление оксида данного
металла с помощью металла – восстановителя
расположенного в ряду крайними слева. Чем ближе
находятся друг к другу элемент- восстановитель и металл,
тем меньше константа равновесия реакции.
Термичность шихты – количество тепла, выделяемое на
единицу массы реагирующей смеси

8.

Восстановительные процессы

9.

Термодинамика восстановления оксидов железа. Влияние
образования растворов Fe-C, науглероживание.

10.

Кинетические особенности окислительновосстановительных реакций
Процесс окисления металлов – сложный гетерогенный
процесс, состоящий из:
1. Переноса окислителя к твердой поверхности
2. Кристаллохимические превращения
3. Образование и рост новой фазы
4. Диффузия окислителя через оксидный слой
Начальные условия окисления: πОг.ф. > πОт.ф.(оксид)
Появление оксидной пленки значительно изменяет
характер процесса – определяющим становится
процесс переноса (диффузии) через оксидную пленку

11.

Легирование - добавление в состав материалов примесей для
изменения (улучшения) физических и/или химических
свойств основного материала.
Принцип жаростойкости:
Для уменьшение склонности стали к высокотемпературному
окислению количество и состав легирующих примесей
должны быть такими, чтобы предотвратить появлению
вюститной фазы. Оксиды железа и легирующего компонента
должны образовывать плотную кристаллическую решетку
типа шпинели, с возможно меньшими параметрами.