Количество карбоната

Быстрорежущие стали относятся к карбидному (ледебуритному) классу. Их фазовый состав в отожженном состоянии представляет собой легированный феррит и карбиды М0С, УИ23С0, МС, МЯС. Основным карбидом быстрорежущей стали является М6С, в котором также растворен ванадий. В феррите растворена большая часть хрома; почти весь вольфрам (молибден) и ванадий находятся в карбидах. Количество карбидной фазы в стали Р18 достигает 25—30 и 22 % в стали Р6М5.

У сталей данной группы наблюдается равномерное распределение карбидов (рис. 14.7). Между тем при содержании более 1,2% С усиливается карбидная неоднородность, а с повышением количества легирующих элементов уменьшается содержание С (сдвиг эвтектоидной концентрации) и увеличивается количество карбидной фазы.

Подробное рассмотрение этих вопросов является темой специального сообщения. При исследовании процесса обезуглероживания стали всегда возникает необходимость в установлении некоторого объективного критерия, позволяющего хотя бы в первом приближении оценить водородо-устойчивость стали. В первом приближении процесс обезуглероживания сталей и сплавов часто связывают с проникновением и растворимостью водорода в этих материалах. Поэтому часто считают, что о стойкости данной марки стали к обезуглероживанию можно судить по величине растворимости водорода в стали и тем факторам, которые влияют на эту величину. В основном, к таким факторам относят тип кристаллической решетки, сплава, а также состав и количество карбидной фазы.

Система алюминий — углеродное волокно. По данным [90] алюминий практически не растворим в углероде, а растворимость углерода в алюминии не превышает 0,05% по массе при 1300— 1500° С. Главной реакцией, определяющей взаимодействие углеродного волокна с алюминием, является реакция образования карбида А14С3. Обычно алюминиевые композиции, армированные углеродными волокнами, получают методами пропитки расплавом [169, 211J. Углеродные волокна не смачиваются расплавами на основе алюминия до 1100° С. При этой температуре волокна растворяются в расплаве на 40—60% своего объема и полностью теряют прочность. Количество карбидной фазы в материале, полученном при температуре самопроизвольного смачивания, настолько велико, что при последующем хранении образцов в течение нескольких дней они самопроизвольно разрушаются в результате выделения ацетилена при реакции карбида с влагой. Если пропитываются волокна с никелевым или медным покрытием, то последнее интенсивно растворяется в расплаве, и волокна разупроч-няются после контакта с расплавом в течение 2—5 мин на 40— 50% исходной прочности. Подобное же явление отмечено в работе [128], авторы которой обеспечивали смачивание путем химической обработки поверхности углеродных волокон.

Взаимодействие волокон углерода с твердым алюминием исследовали в работе [158], где было показано, что термическая обработка в вакууме при 500° С в течение более 150ч не изменяет прочности волокон. После отжигов при 600° С в течение 24 ч наблюдается заметное падение средней прочности до 180 кгс/мм2. Рентгеновским методом установлено, что в этом случае количество карбидной фазы в материале увеличивается. Существенно, что метод получения композиций оказывает заметное влияние на характер взаимодействия при последующих нагревах. Так, например, при получении композиций с изломом третьего типа методом пропитки под давлением углеродное волокно интенсивно взаимодействует с матрицей уже при температурах 100° С и разупрочняется на 30—40% после отжига в течение 5—10 ч при этой температуре.

Зависимость производительности при шлифовании указанных марок стали зависит от отношения^ : W [46]. Наибольшему соотношению С : W соответствует меньшая (рис. 39) производительность при шлифовании. Отметим, что на некоторых заводах предусматривается для стали Р12 снижение нормы до 15— 20 %. Одновременно на рис. 39 нанесено количество карбидной фазы, определенное методом электролизного выделения карбидов в сталях девяти плавок (табл. 23 плавки 1—9) с разным соотношением C:W. Из рис. 39 видно, что изменение в содержании карбидов МвС в стали не соответствует производительность при шлифовании. Несмотря на значительное снижение количества карбидов МвС производительность при шлифовке не только не повышается, как следовало бы ожидать, а наоборот, снижается. Это могло быть, если влияние карбидов перекрывается влиянием отпущенного .мартенсита (карбидов ванадияи других составляющих в стали нет).

Стали с молибденом после отжига имеют более низкую твердость и меньшее количество карбидной составляющей, что видно из табл. I. 2.

Цирконий несколько понижает количество карбидной фазы, вероятно, за счет образования более легкого карбида ZrC взамен более тяжелого вольфрамового карбида.

Фазовый состав [3]. В отожжённом виде сталь состоит из трёх фаз: а - твёрдого раствора и двух карбидных фаз (двойного карбида вольфрама FesW3C и карбида ванадия VC). а-твёрдый раствор содержит около 3°/0 Сг, l,5°/oW иО,5°/0У. Остальное количество легирующих элементов находится в карбидах (в отожжённом состоянии количество карбидной

0,6% V) и'двух карбидов — FesW3C и VC. Количество карбидной фазы — 17%.

Фазовый состав. В отожжённом состоянии обнаружены три карбидные фазы: VC, СгззСд и Fe3W3C. Карбид ванадия растворяет, повидимому, титан. Феррит содержит только хром (4,0%). Количество карбидной фазы в отожжённом состоянии — 14°/0.

При приготовлении в цианистый электролит серебрения вводят еше один компонент — карбонат щелочного металла, который повышает проводимость электролита и улучшает структуру покрытий. По мере работы электролита количество карбоната в нем растет. Предельное содержание карбонатов в электролите для калиевых солей 100 г/л, для натриевых — 45—50 г/л. При избытке карбонатов в электролите, во-первых, может наступить солевая пассивация, во-вторых, осадки серебра получатся чрезвычайно мягкими и качество покрытия ухудшится, поэтому избыток карбонатов необходимо удалять одним из следующих методов.

После введения в питательную воду аммиака в количестве, достаточном для стехиометрически полного взаимодействия его' с угольной кислотой, дальнейшее прибавление аммиака в воду влечет за собой резкое повышение рН среды, гарантирующее отсутствие в воде свободной угольной кислоты. По этой причине добавление к питательной воде аммиака в количестве, обеспечивающем протекание указанной реакции с образованием карбоната аммония, становится излишним. Следовательно, чтобы предупредить возникновение углекислотной коррозии, вполне достаточно^ чтобы в воде присутствовало лишь незначительное количество карбоната аммония.

Содержание в воде сухого остатка при такой обработке также не снижается. При использовании каустической соды для удаления карбонатной жесткости количество карбоната натрия, образовавшегося в результате реакций (2.3) и (2.4), может оказаться достаточным для удаления солей кальциевой некарбонатной жесткости.

Используемые реагенты. Известь, карбонат натрия и алюминат натрия рассматриваются совместно, так как обычно их добавляют в виде пульпы, содержащей все три вещества. Приготовление пульпы начинается с того, что смеситель или бак для подготовки реагентов на '/2—3/4 объема заливают водой. Затем медленно при постоянном перемешивании добавляют необходимое количество гашеной извести для получения известкового молока. Если известково-содовая пульпа должна содержать алюминат натрия, то он вводится на этой стадии путем растворения расчетного количества в отдельном сосуде и добавления полученного раствора в известковое молоко при непрерывном перемешивании. Затем засыпают требуемое количество карбоната натрия (также при непрерывном перемешивании) и пульпу заливают водой до рабочего уровня. Общая концентрация твердых веществ в резервуаре должна составлять примерно 5% и не превышать 10%; тощая пульпа очень быстро отстаивается, а слишком концентрированную трудно подавать в оборудование.

Если исходная вода содержит свободный бикарбонат натрия (например, артезианская вода), то по уравнению (2.17) можно получить количество карбоната натрия с отрицательным знаком. Это значит, что введения карбоната натрия не требуется. Обработка исходной воды одной только известью в количестве,

Необходимое количество каустической соды может быть определено по формуле (2.16), но с числовым коэффициентом 40 вместо 28. При умягчении каустической содой образуется карбонат натрия, который частично или полностью удаляет соли кальциевой некарбонатной жесткости. Количество карбоната натрия, образующегося в умягчаемой воде, может быть определено по формуле

Необходимое количество карбоната натрия находят из формулы (2.17). По табл. 1.1 количество содержащихся ионов кальция составляет 3,14 мг-экв/л; карбонаты отсутствуют. Для умягчения без подогрева избыток едкого натра и карбоната натрия составляет 1—2 мг-экв/л; принимая его равным 1,5 мг-ькв/л, получим

Очевидно, что на лотках может отложиться некоторое количество карбоната кальция. Так как подогреватель обычно располагают непосредственно перед самой водоумягчительной установкой, он легко доступен для очистки, а съемные лотки также облегчают выполнение этой операции. Если отложение на лотках становится слишком интенсивным, воду необходимо стабилизовать путем введения ингибитора (обычно смеси танина с полифосфатом в количестве нескольких миллиграммов на 1л), добавляя умягчающие реагенты только после того, как вода пройдет подогреватель. При этом следует иметь в виду, что избыток ингибитора может ухудшить протекание реакции умягчения.

Количество карбоната кальция, вводимого при карбонатной коррекционной обработке, зависит как от условий эксплуатации, так и от содержания бикарбоната или карбоната натрия в умягченной питательной воде. Например, количество карбоната натрия, остающегося в воде после известково-содового умягчения с доумягчением алюминатом натрия, часто бывает достаточным для того, чтобы исключить образование сульфатной накипи в котлах с давлением до 14 ат. Для проведения успешной коррекционной обработки жесткость умягченной котловой воды следует понизить до величины, не превышающей 0,2 мг-экв/л.

В котлах, работающих при давлениях выше 14 ат, процесс превращения карбоната натрия в едкий натр становится настолько интенсивным, что, как правило, не удается поддерживать в котловой воде такое количество карбоната натрия, которое необходимо для осаждения солей кальциевой некарбонатной жесткости и создания нужного запаса. В таких условиях целесообразно вести обработку фосфатом натрия, так как это соединение устойчиво при всех давлениях и температурах, встречающихся в работе парового котла.

Для эффективной обработки калгоном, по-видимому, необходимо, чтобы в циркулирующей воде содержалось небольшое количество карбоната кальция (около 0,2 мг-жв/л); такие концентрации являются обычными, если только для подпитки системы не применяют конденсат. С уменьшением скорости движения воды и с повышением температуры концентрация калгона, необходимая для защиты стали от коррозии, возрастает.

Наряду с упомянутыми компонентами в электролите имеется некоторое количество карбоната натрия, образующегося при взаимодействии NaOH и NaCN с углекислым газом воздуха.