Установлено, что величина межфазного натяжения зависит как от состава металла, так и от состава шлака и определяется силами взаимодействия контактирующих фаз. Введение углерода в железо приводит к снижению межфазного натяжения (рис. 13) как на границе с многокомпонентным шлаком СаО—БЮ2—MgO—А1203—СаР2, так и на границе со шлаком из трех компонентов СаО—5Ю2—А1203 [231] и А1203—5Ю2—МпО [167]. При этом влияние углерода, внесенного в металл, на межфазное натяжение более заметно, чем его влияние на поверхностное натяжение.

Сера, являющаяся поверхностно-активным элементом на границе металл— газ, проявляет значительную поверхностную активность и в системе металл — шлак. Введение серы в железо и стали заметно снижает межфазное натяжение на границе с различными шлако-

выми системами [180, 278]. Введение серы в шлак или одновременное введение ее в шлак и металл, по данным работы [278], вызывает снижение межфазного натяжения. Уменьшение величины межфазного натяжения на границе железа со шлаком СаО—Si02—МпО при введении в шлак сульфидов кальция и марганца наблюдали при добавках сульфидов в шлак любого исходного состава [166]. Лишь по данным [180], повышение содержания серы в шлаке, состоящем из СаО и A12Ó3, не привело к снижению ам_ш, a вызвало даже некоторый рост его величины; авторы работы [348] установили также, что в условиях равновесия сера инактивна на межфазной границе чугун — шлак.

Подобно углероду, капиллярно-активным элементом на границе металл — шлак является и фосфор. Введение фосфора в железо приводит к снижению его межфазного натяжения на границе со шлаковым расплавом СаО—А1203—Si02 [231]. Изучение межфазной границы сплава Fe—Peo шлаком МпО—Si02 также обнаружило зависимость величины межфазного натяжения от содержания в металле фосфора. Межфазное натяжение убывало при повышении концентрации фосфора в железе до 1 %, дальнейший рост содержания Р мало влиял на межфазное натяжение. Введение в шлак, состоящий из МпО и SiO¡¡, добавок Р205 при постоянном содержании фосфора в металле также вызвало снижение межфазного натяжения [166].

Существенное влияние на величину межфазного натяжения оказывает кислород [135, 223, 353]. Это обусловлено высокой поверхностной активностью растворенного в металлле кислорода. Даже при сравнительно низкой концентрации 02 в объеме металла содержание его

о 1 г з с,%

Рис. 13. Влияние массового содержания углерода на величину межфазного натяжения в системе сплав Ре — С — оксидный расплав [167]:

1— 65 % МпО, 5 % А1203. 30 % БЮ.;

2— 45 % МпО, 25 % А12Ов, 30 % БЮ,;

3— 45 % МпО, 5 % А1203, 50 % БЮг.

в поверхностном слое значительно. Обогащение поверхностного слоя? металла кислородом приводит к уменьшению различия в строении поверхностных слоев металла и оксидной фазы, что вызывает усиление связи между контактирующими фазами и снижение межфазного натяжения. Особенно интенсивно снижение межфазного натяжения при небольшом содержании кислорода в металле. Повышение содержания кислорода в стали ШХ-12 более чем на 0,0036 % уже не оказывает заметного влияния на межфазное натяжение стали на границе с фтористыми флюсами. Присутствие в металле азота изменяет капиллярную активность кислорода [24].

На величину межфазного натяжения влияют и другие легирующие добавки, вносимые в металл. При этом влияние одних и тех же-компонентов на поверхностное и межфазное натяжение неодинаково. Так, если титан и ванадий повышают поверхностное натяжение железа и его сплавов с углеродом, то введение этих же элементов в металл снижает его межфазное натяжение на границе со шлаковым расплавом [318], причем при введении 10—30 % Т\ или V величина межфазного натяжения значительно меняется во времени, прежде чем наступит равновесие в системе.

Исследование влияния хрома, молибдена, вольфрама, растворенных в металле, на величину межфазного натяжения показало, что увеличение содержания Сг снижает межфазное натяжение металла на границе с белым сталеплавильным шлаком, флюсом АН-348А [318] и бинарным шлаком СаО—А1203 [162]. Повышение в железе концентрации Мо снижает, а содержание \У повышает величину межфазного натяжения на границе со шлаками СаО—А12Оэ и белым сталеплавильным [162].

Довольно много работ посвящено изучению влияния на межфазное натяжение марганца и кремния, введенных в металл [64, 164, 165, 230, 231]. При исследовании бинарных сплавов Ре—51 и Ре—Мц обнаружено, что Мп и Б1 снижают межфазное натяжение и проявля» ют при этом большую капиллярную активность, чем на границе с газом [64]. Исследованы также некоторые тройные металлические системы, в которые входили кремний или марганец, на границе с различными шлаками. При этом оказалось, что замена железа хромом в тройной системе Ре — 51 — Сг при постоянном содержании 51 приводит к незначительному росту межфазного натяжения на границе со шлаковым расплавом 5Ю2—А1203—СаО [28], а рост содержания 51 в сплаве Ре—Сг приводит к снижению межфазного натяжения [24]. Уменьшение последнего при увеличении концентрации Б1 в металле отмечено также для сплава Ре—С—51 на границе со шлаком 5Ю2— МпО—А1203 [1651.

Поскольку состав шлаков также влияет на величину межфазного натяжения, то многие исследования посвящены изучению влияния отдельных компонентов шлака на межфазное натяжение. При этом наиболее детально изучены изменение ам_ш при замене компонентов и изменения их соотношения в шлаковых системах СаО — А1203, СаО — 8Ю2, СаО — А1203 — 5Ю2, А1„р, — МпО — БЮ,, МпО — 5Ю2 — СаО на границе с железом, чугуном и некоторыми сталями.