» » Удаление газов из раствора в сплаве кипячением
02.02.2017

Типовая кривая растворимости газа в металле и в сплаве (рис. 67) показывают, что после максимума растворимости, по мере повышения температуры и возрастания упругости пара, растворимость газа начинает падать. Жидкость начинает закипать в том месте, где подводится теплота. В отдельных точках этого нагретого до температуры кипения участка, являющихся зародышами парообразования, возникают пузырьки пара, Пока вся жидкость еще не прогрелась до температуры кипения, пузырьки пара, по мере подъема через более холодные слои жидкости (при нагреве снизу) вверх, уменьшаются в объеме, так как по пути происходит частичная или полная конденсация образовавшегося вначале пузырька папа. В этом случае на поверхность прорываются только пузырьки газа, который при прохождении пузырька пара в нем растворился, а при конденсации пара в верхних слоях жидкости не успел или не мог вновь перейти в раствор (рис. 68, а). При дальнейшем разогревании всей жидкости пузырьки пара перестают по мере подъема вверх уменьшаться в объеме, а после того как жидкость будет несколько перегрета, они будут лаже увеличиваться (см. рис. 68, б), так как при продвижении каждого пузырька к чему будут присоединяться все новые и новые количества пара, потому что для перегретой жидкости он служит затравкой пли центpом кипения.
Удаление газов из раствора в сплаве кипячением

Кроме того, по поверхности соприкосновения пузырька пара с жидкостью, вследствие разности парциальных давлений растворенного газа в металле и в пузырьке, газ из раствора в металле будет переходить в пузырек пара и вместе с ним уходить на поверхность и в атмосферу.
Кипение металла или сплава происходит так же, как и кипение любой жидкости. В случае сплава может иметь место своего рода фракционная перегонка: при кипении переходить в парообразное состояние может не весь сплав, а отдельные его компоненты.
Температура кипения сплава отличается от температуры кипения взятой отдельно составляющей, выкипающей из сплава (рис. 69, а).
Типичным примером, подтверждающим сказанное, являются сплавы меди с цинком — латуни. Медь, взятая отдельно, кипит при температуре 2350°; цинк, также взятый отдельно, кипит при температуре 930°. Сплавы меди с цинком кипят при температурах, промежуточных между температурами кипения компонентов сплава (рис. 69,б).
Удаление газов из раствора в сплаве кипячением

Для наиболее употребительных в практике латуней, содержащих меди от 57 до 70%, кривая кипения идет довольно близко от кривой температуры начала кристаллизации, т. е. от линии ликвидуса диаграммы состояний. Это даст возможность использовать нагрев сплавов указанного состава до кипения для дегазации. Перегрев, соответствующий кипению сплава, содержащего 70% Cu, составляет 210°; другие из упомянутых сплавов имеют разность между температурой кипения и температурой ликвидуса еще меньшую. Такой перегрев может быть допущен в практике, причем начало кипения сплава может считаться показателем готовности сплава для литья.
При кипении латуни, газы, которые могли бы в ней находиться в растворе, будут удаляться. Пузыри пара сплава (преимущественно цинка) при своем образовании не содержат в себе того газа, который в сплаве находится в растворе. Поэтому газ из металла будет переходить в пузырек пара и вместе с ним выходить в атмосферу. Новые пузырьки пара при своем образовании также вначале не будут содержать газа, растворенного в сплаве, а затем тоже поглотят некоторое количество газа и уйдут из пределов металла.
Освобождение латуни от растворенных газов наиболее интенсивно происходит в том случае, когда пузырьки пара при кипении проходят через всю толщу металла, если пузырьки имеют малый объем и если кипение продолжается достаточно длительное время.
Дегазация латуни при плавке в индукционных печах с железным сердечником достигается в результате достаточно длительной пульсации или вскипания металла в нагревательном канале и прохождения пара цинка через расплавленный сплав.
При плавке латуни в отражательных печах, где нагрев металла происходит сверху, вначале кипение металла может идти лишь в верхних слоях металла. Только после некоторого испарения цинка из поверхностных зон ванны, когда температура кипения сплава повысится заметно, г удельный вес возрастет незначительно, может иметь место кипение сплава на горизонтах ванны, расположенных на некотором расстоянии под поверхностью зеркала металла. По этой причине дегазация сплава в отражательных печах путем кипячения идет медленнее, чем в печах, обеспечивающих нагрев металла снизу или с боков.
Удаление газов из раствора в сплаве кипячением

Кроме латуни, могут подвергаться дегазации кипячением и другие сплавы, имеющие сравнительно низкую температуру кипения. К таким сплавам относятся сплавы, содержащие значительные количества кадмия, фосфора, мышьяка, ртути, а также сплавы па магниевой основе.
Для удаления газов из раствора в металлах и сплавах не обязательно нагревать ванну до кипения. Некоторое удаление газов из раствора наблюдается и до наступления температуры кипения. Повышение упругости пара уже способствует выделению газа из раствора и выходу его из металла.
Возможно, что приведенные выше результаты опытов, в которых добавки фосфора и мышьяка к меди вызвали понижение пузыристости слитков, в значительной мере вызваны повышением упругости пара сплавов вследствие введения этих летучих компонентов.
Удаление газов из раствора в мета,плах и сплавах кипячением происходит аналогично тому, как это имеет место в случае водных растворов. Насыщенная газом вода, например нарзан, подвергнутая кипячению, полностью теряет растворенный в ней газ и перестает быть газированной водой.