творимость азота в железе. Все нитридообразуюшие элементы, за исключением бора, повышают растворимость азота в жидком железе. По убывании степени воздействия на растворимость азота химические элементы можно расположить в следующей последовательности: "П, V, N6, Сг, Та, Мп, Мо [13[. Нитриды титана очень слабо растворимы в жидком железе. Добавка бора к жидкому железу уменьшает растворимость азота. Легирование жидкого железа Се и Ьа увеличивает растворимость азота [13]. При массовой доле этих элементов более 0,2 % в жидком расплаве образуются нитриды CeN и 1_а1М. Растворимость азота в железохромоникелевых сплавах определяется в основном концентрацией хрома [3].

Уравнение растворимости азота в хромоникелевых сплавах имеет вид [13];

1вАГ£С—с"г—М| = -293/ Т- 1,16(3280/7"- 0,75) - 0,0472[% С] +

+О,ОО034[% Сг]2 + 0,010[% N1].(2.13)

Результаты исследований влияния кислорода на растворимость азота в жидком железе противоречивы. По данным работ [1, 2], кислород незначительно влияет на растворимость азота в железе; в работе |4], наоборот, обнаружено, что кислород снижает растворимость азота. Кислород и сера, являясь поверхностно-активными элементами в железе, уменьшают скорость абсорбции азота [5, 17, 29, 2|,

Азот поверхностно активен в чистом железе и в железоуглеродистых сплавах [30, 3 1[. Хотя при оценке степени поверхностной активности азота мнения исследователей расходятся, признано, что его активность значительно ниже активности кислорода. Введение в расплав железа при температуре 2823 К массовой доли азота 0,04 % понижает его поверхностное натяжение от 1866 до 1645 дин/см.

Уменьшение поверхностного натяжения железа у(Ре) под влиянием азота может быть описано эмпирическим уравнением:

у(Ръ, гЧ) = у(Ре) -5,б00х;(2.14)

где х — массовая доля N. %, в Ре и у(Ре) = 1,8 ± 0,1 М/м.

Хемосорбированный на жидком железе азот существует вероятней всего в виде соединения Ре2Т^.

Скорость растворения азота в жидком железе и в сплавах железо—кислород описывается уравнением

1ё§~^= 0,434*£т' 2Л5

где К — константа скорости растворения, отнесенная к единице поверхности Г, приходящейся на единицу объема V расплава; т — время; С5, С0, С — равновесная, начальная и текущая в момент времени т концентрации азота в расплаве.

В работе [16] дан обзор исследований о влиянии поверхностно-активных элементов на механизм адсорбции и десорбции азота. При высоких концентрациях кислорода почти все места на поверхности жидкого металла заполнены адсорбированными атомами кислорода. Молекула азота может быть легко адсорбирована кислородным слоем, и лимитирующим этапом становится последующий переход атома азота на свободный участок поверхности металла. При массовой доле кислорода [0[ 0,01 % скорость лимитируется массопереносом в металле, а при 0,01.0,04 % существует смешанный контроль двух механизмов.

П. Козакевич и Ж. Урбайн [1б[ разработали модель, согласно которой адсорбция азота в жидком железе, содержащем кислород, контролируется диффузией частиц азота через мономолекулярный поверхностный слой ионов Ре2', О2". М. Иноуэ и Т. Чу [9] пришли к заключению, что в расплавах железа, содержащих поверхностно-активные элементы, скорость процесса определяется скоростью адсорбции молекул азота на поверхности металла или диффузией атомов азота при низком содержании кислорода в жидком металле. Влияние поверхностно-активных элементов объясняется возникновением электростатистического двойного слоя, который создает изменения в абсорбции азота в соответствии с концентрацией кислорода в объеме металла в степени две третьих^

В.И. Федоренко и В.В. Аверин [17] обнаружили, что при концентрации кислорода [0[кр, отвечающей максимальной адсорбции его в поверхностном слое расплава, скорость процесса относительно слабо зависит от содержания кислорода. Эффект замедления скорости массопереноса азота обусловлен образованием в поверхностном слое расплава тонких пленок, близких по составу к соответствующим оксидам, при концентрациях кислорода, больших (0]кр, но исключающих образование оксидной фазы на поверхности металла. Т. Чу и М. Иноуэ |9] измеряли скорость адсорбции азота и кислорода при 1870 К, подводя азот или газовые смеси N2 + Ог и + НгО с определенным кислородным потенциалом к поверхности индукционно перемешиваемого расплава железа, находящегося в магнезитовом тигле.