Вступ

Швидкий розвиток нових галузей техніки звязаний з розробкою й застосуванням нових конструкційних матеріалів, що мають такі властивості, як тугоплавкість, жароміцність, корозійна стійкість і т.д. Сполучення подібних властивостей дає можливість застосування даних матеріалів у найрізноманітніших умовах експлуатації. У звязку з цим, провідне місце в розробці нових конструкційних матеріалів займають тугоплавкі і високореакційні метали. При використанні цирконію, ванадію, ніобію й титану як конструкційних матеріалів дуже важливим фактором є чистота металу, тобто низький вміст домішок проникнення. Одержання високоякісних сплавів, легованих тугоплавкими і високореакційними металами, стало можливим завдяки застосуванню таких способів, як вакуумнодуговий, електрошлаковий, плазмоводуговий і електронно-променевий процеси. Однак останнім часом великий інтерес викликає додаткове легування сталей і сплавів азотом, що традиційно вважався шкідливою домішкою. Легування сталей азотом, дозволяє стабілізувати аустенітну фазу і домогтися підвищення пластичності, не змінюючи характеристик міцности металу, добавки азоту застосовуються також і з метою заміни нікелю в сплавах, що вміщують хром. Додавання невеликих кількостей азоту в сталь феритного класу дає можливість понизити вміст вуглецю. Окреме місце займають аустенітні сталі леговані ванадієм, ніобієм, алюмінієм, титаном і іншими елементами з “надрівноваговим” вмістом азоту, що є аустенізатором. Азот вводять у сталь шляхом присадки в рідкий метал феросплавів, що вміщують азот. Поряд із цим способом, останнім часом застосовується технологія легування азотом сталей безпосередньо з газової фази методами плазмоводугового й індукційного переплаву металу. У той же час особливий інтерес викликають сполуки ванадію, ніобію, цирконію, титану з азотом (нітриди). Нітриди як самостійний конструкційний матеріал володіють високою вогнетривкістю, композиційною стабільністю, зносостійкістю, твердістю та т.і., що робить ці матеріали перспективними для експлуатації в екстремальних умовах. Для розробки технологічних процесів легування азотом в електрометалургії, необхідно знати стандартну розчинність азоту в чистих металах і багатокомпонентних сплавах, залежність вмісту азоту в металі від парціального тиску його в газовій фазі й температури ведення процесу. Ці дані необхідні для розрахунку газового режиму переплаву з метою одержання заданої концентрації азоту в злитку. Відсутність надійних термодинамічних і кінетичних даних про розчинність викликало необхідність вивчення взаємодії рідких ніобію, ванадію, цирконію і титана з азотом газової фази в області температур близьких до процесів спеціальної електрометалургії.