Растворимость железа в различных сплавах

24.01.2017

В одном из патентов США приведены кривые растворимости марганца в магнии и Mg—Al сплавах с различным содержанием алюминия. В работе указывается количество марганца (значительно отличающееся от цифры, приведенной в предыдущем источнике), требующееся практически для удаления железа. Так, в случае чистого магния для получения низкого содержания железа в конечном сплаве необходимо достичь минимального содержания марганца (2%), что было отмечено Зибелем. Фокс, Бушрод и Мейер, заинтересованные в промышленном уровне содержания марганца в магнии, не вводили его в количествах, достаточных для эффективного удаления железа из сплава АМ503.
Для проверки имеющихся данных о растворимости железа Унсворт производил два последовательных центробежных испытания сплавов нескольких различных составов, приготовленных из электролитического металла. Эксперименты проводили в стальных емкостях, покрытых графитом. Тигли вращали во время затвердевания. Результаты, полученные Унсвортом, приведены ниже.
Растворимость железа в различных сплавах

Значения для сплава АМ503 совпадают с лучшими результатами, полученными Фоксом, Бушродом и Мейером «двойным осаждением» при аналогичном уровне содержания марганца, тогда как значения для сплава Mg—Al соответствуют значениям Бейкера и Эбораля. Низкое содержание железа, равное 0,001%, получено для сплава AS при осаждении в стальных тиглях, так что растворимость железа в сплаве при температуре разливки (700° С) при условии наличия избытка марганца (в данном случае 0,4%) не может превысить это значение.
Имеется много предположений относительно влияния добавки марганца па удаление железа. Фокс, Бушрод и Мейер предложили три возможных механизма:
а) кристаллизация соединения марганец—алюминий на зародыше железа или, наоборот (но менее вероятно), железа на зародыше соединения;
б) совместное высаживание железа и марганца в виде соответствующих алюминиевых соединений или в виде тройного и более сложного соединения;
в) распределение железа между фазами, обогащенными марганцем и магнием.
Однако, по-видимому, марганец лишь снижает растворимость железа в магнии, так что частицы железа высаживаются и механически выносятся на дно более крупными частицами, богатыми марганцем. Микроскопические исследования с соответствующим травлением позволяют обнаружить среди одиночных частиц Mn—Al мелкие округлые частицы, имеющие иногда грани куба. Это, очевидно, частицы железа, удаленные из плавки.