д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов и химической технологии
Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy
к.х.н., доцент кафедры металлургии черных металлов и химической техно-логии
PhD, Associate Prof. of the Chair of Metallurgy of Non-Ferrous Metals and Chemical Tech-nology
д.т.н., заместитель директора научного центра металлургических технологий
Dr. Sci. (Eng.), Deputy Director of the Scientific Center for Metallurgical Technologies
соискатель
applicant
аспирант кафедры металлургии черных металлов
Postgraduate of the Chair of Ferrous Metallurgy
Показано, что широкое распространение для наплавки сталей, обладающих высокой износостойкостью, получили порошковые проволоки с титаном. Определена необходимость учета термодинамического фактора, позволяющего оценить химическое сродство между веществами, входящими в состав сварочных (наплавочных) материалов и наиболее вероятные пути химических превращений при учете всех возможных реакций и состояний реагентов. Рассмотрена возможность формирования ряда оксидных неметаллических включений нехарактерных для температур электросталеплавильных процессов. Проведена оценка термодинамических свойств [∆rH°(T), ∆rG°(T)] восстановительных реакций оксидов FeO, Fe3O4, Fe2O3, MnO, SiO2, Cr2O3, Al2O3, CaO, MgO с титаном (45 реакций) в системах оксид металла – титан в стандартных условиях с образованием соединений TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, TiO2. Термодинамические характеристики реакций рассчитывали в интервале температур 1500 – 3000 К по термодинамическим свойствам [[H°(Т) – H°(298,15 К)], S°(Т), ∆fH°(298,15 К)] реагентов Ti, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, TiO2, Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4, Al, Al2O3, Mn, MnO, Si, SiO2, Cr, Cr2O3, Ca, CaO, Mg, MgO. Показано, что наибольшей вероятностью протекания и, соответственно, наибольшим выделением теплоты отличаются реакции титана с оксидами кальция и железа, наименьшая вероятность протекания и, соответственно, выделения теплоты наблюдается при восстановлении оксида кремния и алюминия. Реакции с оксидами марганца и хрома занимают промежуточное место. Реакция восстановления оксида магния титаном с образованием TiO становится термодинамически вероятной при температурах выше 2600 К. Расчет термодинамических свойств реакций показал, что использование титана в качестве восстановителя при электродуговой наплавке порошковой проволокой вполне приемлемо
It is shown that titanium-coated powder wires are widely used for surfacing steels with high wear resistance. It is determined that in the calculations it is necessary to take into account the thermodynamic factor, which makes it possible to assess the chemical affinity between the substances that make up the welding (surfacing) materials and the most likely ways of chemical transformations, taking into account all possible reactions and states of the reagents. It is indicated that it is necessary to consider the possibility of forming a number of oxide non-metallic inclusions that are not characteristic for temperatures of electric steelmaking processes. A comparative assessment of the thermodynamic properties (∆rH°(T), ∆rG°(T)) of reactions with titanium in the metal oxide – titanium system under standard conditions is given. The thermodynamic properties of [∆rH°(T), ∆rG°(T)] reduction reactions of FeO, Fe3O4, Fe2O3, MnO, SiO2, Cr2O3, Al2O3, CaO, MgO oxides with titanium (45 reactions) in metal oxide – titanium systems under standard conditions with the formation of TiO oxides were evaluated, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7, TiO2. It is shown that the reactions of titanium with calcium and iron oxides are most likely to occur and, accordingly, the greatest heat release, while the least probability of occurrence and, accordingly, heat release is observed during the reduction of silicon and aluminum oxide. Reactions with manganese and chromium oxides occupy an intermediate place. The reduction reaction of magnesium oxide with titanium is not possible without an additional source of heat. The calculation of the thermodynamic properties of the reactions showed that the use of titanium as a solvent for electric arc welding with a powder wire is quite acceptable.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.