Trên đồ thị hình 1 trình bày sự so sánh khả năng khử ôxy của các nguyên tố. Vị trí của các đường càng thấp thì khả năng khử ôxy của nguyên tố càng cao. Dạng cong hoặc thẳng của đường biểu diễn sự phụ thuộc này được giải thích bởi sự thiên lệch của dung dịch ôxy và các nguyên tố khử ôxy trong chất nóng chảy so với dung dịch lý tưởng. Vì vậy trong biểu thức hằng số cân bằng cần đưa vào hệ số hoạt độ của ôxy và các nguyên tố khử ôxy.Theo khả năng khử ôxy tăng, các nguyên tố có thể sắp xếp theo trật tự sau đây: Mn, V, C, Si, B, Ti, Al, Ca, Mg.

Hình 1. Khả năng khử ôxy của các nguyên tố

Hình 1. Khả năng khử ôxy của các nguyên tố trong sắt lỏng ở 1600°C

   Sự xuất hiện cực tiểu trên đường cong khử ôxy được giải thích như sau:

   – Khi tăng nồng độ chất ôxy hoá sẽ xảy ra sự giảm hoạt độ của ôxy. Cũng có thể cho rằng sẽ xảy ra sự giảm thế ôxy hoá của pha khí trên hợp kim so với thế ôxy hóa đối với sắt nguyên chất bão hoà ôxy. Sau thế ôxy hoá là ảnh hưởng áp suất riêng phần của ôxy trong pha khí cân bằng với hàm lượng ôxy trong kim loại ở nhiệt độ đã cho và thành phần kim loại đã cho.

   – Sau khi đạt đến nồng độ cân bằng nào đó của nguyên tố chất ôxy hoá, hoạt độ của ôxy trong kim loại tiếp tục giảm, bởi vì lực liên kết của ôxy trong dung dịch tăng, còn nồng độ ôxy trong kim loại bắt đầu tăng. Vì vậy việc giảm nồng độ ôxy trong kim loại (trước nồng độ của chất khử ôxy tại điểm cực tiểu) không tỷ lệ với vịêc giảm thể ôxy hoá của pha khí và sự không tỷ lệ này càng lớn thì cần nồng độ chất khử ôxy càng cao. Khi tiếp tục tăng nồng độ chất khử ôxy R, liên kết của ôxy với hợp kim cũng bền hơn, làm giảm hoạt độ, còn nồng độ của no (ôxy) tăng. Mặc dù giá trị thế ôxy hoá giảm và phải, giảm tiếp tục nồng độ ôxy, nhưng cân bằng tổng về hàm lượng ôxy trong hợp kim lại tăng. Khi tăng ái lực của nguyên tố với ôxy cực tiểu sẽ chuyển về phía trái.

2. Thực nghiệm và kết quả

   Từ trước tới nay, việc khử ôxy bằng FeMn, tiếp đó bằng FeSi và cuối cùng là Al với các phương pháp khử lắng, khử khuếch tán và khử bằng chân không đã khá quen thuộc. Trong những năm gần đây, thế giới đã ứng dụng phương pháp khử ôxy phức hợp, tức là dùng đồng thời một lúc hai hay nhiều chất khử, thí dụ: SiMn, SiCa, SiCaBa, SiMnAl.

   Công trình này đã sử dụng SiMn để nghiên cứu. Thép hợp kim thấp độ bền cao SD 390 sau khi nấu luyện ổn định đã ứng đụng hai phương pháp khử ôxy:

   – Phương pháp khử truyền thống – các mẫu MI và M2 – lần lượt dùng FeMn, FeSi và Al.

   – Phương pháp khử phức hợp – các mẫu M3 và M4 – dùng SiMn và Al.

   Để có kết quả tin cậy mỗi mẫu thử đã được tiến hành 4 lần, sau đó chụp ảnh kim tương và ảnh tạp chất với độ phóng đại 200 lần.

C Si Mn P S
0,29 0,55 1,80 0,024 0,01

   Thành phần hoá học thép SD 390 đã nấu luyện (% trung bình) như sau: Kết quả khử ôxy được trình bày trên ảnh kim tương và ảnh tạp chất (hình 2-5).

Bình luận

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiện thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bạn có thể sử dụng các thẻ HTML và thuộc tính sau: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>