Все жанры Все авторы
Механизмы неорганических реакций выплавки чугуна и стали - Константин Ефанов

Механизмы неорганических реакций выплавки чугуна и стали

Страниц

20

Год

2022

монографии представлено введение в тему описания механизмов неорганических реакций железа, которые происходят в процессах выплавки чугуна и стали. Автор указывает на то, что в существующей литературе по физике металлов приводятся только структурные формулы сплавов и оксидов железа, а также описываются физические взаимодействия перегруппировки атомов железа. Реакции железа в литературе по металлургии описываются химическими формулами, не показывающими механизм химического взаимодействия. Автор проводит междисциплинарный анализ данных литературного обзора разделов металлургии, физики металлов, квантовой химии и теоретической неорганической химии для обоснования механизмов реакций выплавки чугуна и стали. Он отмечает, что работа является первой попыткой рассмотреть данную тематику с химической точки зрения и выполнить ее общее теоретическое основание. В заключении представлены результаты работы. Книга посвящена творцу Троице и выражает благодарность маме автора. В конце введения представлена конфигурация атома железа, включающая его электронную оболочку и энергетический уровень элемента.

Читать бесплатно онлайн Механизмы неорганических реакций выплавки чугуна и стали - Константин Ефанов

Введение

В монографии по-видимому впервые затронута тема описания механизмов неорганических реакций железа, происходящих в процессах выплавки чугуна и стали.

В существующей литературе по физике металлов приводятся только структурные формулы железоуглеродистых сплавов и оксидов железа, а также подробно описаны физические взаимодействия перегруппировки атомов железа при перестройке кристаллической решетки.

В литературе по выплавке чугуна и стали реакции железа описаны химическими брутто-формулами, не показывающими механизм химического взаимодействия.

В неорганической химии существует описание механизмов реакций для координационных соединений железа – для отдельных молекул, окруженных жидким растворителем. А химические реакции оксидов железа железа при выплавке чугуна описываются как в литературе по металлургии только брутто-формулами.

__

В монографии выполнено обоснование механизмов химических реакций выплавки чугуна и стали на основании междисциплинарного анализа данных литературного обзора разделов металлургии, физики металлов, квантовой химии, теоретической неорганической химии,

Работа является первой попыткой рассмотреть с химической точки зрения указанную тематику и выполнить общее теоретическое основание. Работа не является классической публикацией с квантово-механическими расчетами и обсуждением экспериментальных данных.

Цель работы достигнута, результаты изложены в разделе заключения.

__

Работа посвящается БОГУ ТВОРЦУ ТРОИЦЕ,

выражаю благодарность моей маме, работавшей инженером нефтяного машиностроения.

Конфигурация атома железа

Электронная оболочка атома железа в основном состоянии [1]:



Энергетический уровень элемента (значение энергии квантовой системы) – N, терм – 5D4 (обозначение символами спектров).

Как видно их схемы, энергия 3d-орбиталей ниже, чем 4p-орбиталей. В соответствии с правилом Хунда суммарное спиновое число должно быть максимальным, то есть при заполнении одним электроном одной орбитали, а затем заполнение вторым электроном орбиталей, имеющий один электрон. На основании этого правила в атоме железа 3d-орбитали имеют по 1 электрону.

Конфигурация орбиталей атома железа:



К E>g конфигурациям относятся

и
орбитали, к T>2g – остальные три d-орбитали.

Наложением d-орбиталей получается без s- и p-получается следующая графика:



Орбиталью является решение квантово-механического уравнения. Орбиталь является областью пространства с наиболее вероятным расположением электрона. Электрон является одновременно частицей и волной, что присутствует в квантово-механических расчетах.

Квантово-механический расчет металлической связи для модели свободных электронов приведен в работе А. Зоммельфельда [2]. Орбиталь металлической связи получена в виде плоской волны, как показано на рисунке ниже:



Кристаллическая решетка железа [7]:



Схема перестройки решеток подробно рассмотрена в монографии Уманского [3]. Так, например, показана схема изменения конфигурации гранецентрированной решетки на объёмно-центрированную решетку то есть при γ→α превращении [3,с.244]:



На рисунке слева приведена сдвоенная ячейка γ-фазы (аустенита). Такая схема показывает, что выделенные узлы перейдут в конфигурацию решетки α-фазы (мартенсита). Для превращения решеток требуется выполнения условия одинакового количества атомов железа и минимальные суммы квадратов деформаций по главным осям.

Вам может понравиться: