Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Взаимодействие чугуна с азотом




Растворение азота в жидком чугуне также происходит в атомарном состоянии и потому описывается следующей реакцией:

½ N2 = [N] (3.7.7)

Из условия равновесия этой реакции следует:

 

lg [%N] = lg KN + lg - lg , (3.7.8)

где [%N] – массовая доля азота, %;

KN - константа равновесия реакции (3.7.7): lg KN = - - 3,405 [3];

- парциальное давление азота, Па.

- коэффициент активности азота в чугуне, значение которого определяется выражением:

lg = lg + + +, (3.7.9)

где – коэффициент активности азота в жидком железе;

- параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна (j) первого порядка;

- параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна (j) второго порядка;

- перекрестные параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна (j и k).

Из (3.7.8) и (3.7.9) аналогично (3.7.5) следует:

lg [%N] = lg [%N]Fe - - - , (3.7.10)

где [%N]Fe – растворимость азота в жидком железе.

Значения параметров взаимодействия азота с компонентами чугуна для температуры 1873К (1600 0С) приведены в табл. 3.7.1-3.7.3. Пересчет для других температур осуществляется по формуле [3]:

= [2440/T – 0,305] (3.7.11)

Таблица 3.7.1. Параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна первого порядка, х 10-2 [3].

 

J   Al C Cr Cu Mn Mo N Nb Ni P S Si Ti V
  - 2,8   - 4,7 0,9 - 2 -1,1   - 6   4,5 0,7 4,7 - 53 - 9,3

 

Таблица 3.7.2. Параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна второго порядка, х 10-2 [5].

 

j - j C-C V-V Si-Si Cr-Cr Ni-Ni P-P   S-S Co-Co   Cu-Cu Mo-Mo Mn-Mn
1,00 0,26 0,08 0,06 0,01         - 0,06 - 0,04

 

Таблица 3.7.3. Перекрестные параметры взаимодействия азота с компонентами чугуна второго порядка, х 10-2 [5].

 

j – k   C-Si C-Mn Cr-V Ni-Mn Mn-Cr Ni-Mo Cr-Ni Si-Mo Ni-V Si-Mn Si-Cr
1,00   0,20 0,13 0,08 0,07 0,04 - 0,005 - 0,04 -0,04 -0,09 - 0,15

 

Влияние основных и легирующих компонентов чугуна на растворимость азота в жидком железе приведено на рис 3.7.5.

Элементы, образующие с азотом прочные нитриды (Zr, Ti, V, Nb и Cr), сильно увеличивают его растворимость в расплаве чугуна. Несколько слабее аналогичное воздействие оказывают такие нитридообразующие элементы как Mn и Mo. Элементы, имеющие низкое сродство к азоту (Cu, Co, Ni), оказывают слабое влияние на растворимость азота в чугуне. Азот образует с железом твердый раствор внедрения. Основные компоненты чугуна (C и Si) имеют с железом более сильные связи, чем с азотом, поэтому они снижают его растворимость в расплаве чугуна.

 

 

Содержание легирующего элемента, %

 

Рис. 3.7.5. Влияние легирующих элементов на растворимость азота в железе при 1873 К

 

Растворимость азота в чугуне в зависимости от температуры и состава составляет 0,007-0,008 %. Фактическое содержание азота в жидком чугуне близко к этому пределу (при плавке в вагранке и электродуговой печи) или ниже (при индукционной плавке чугуна). Поэтому обычно азот не образует в чугунных отливках дефектов газового происхождения. Однако, проблемы такого характера возникают в случае применения формовочных и стержневых смесей с азотсодержащими, в частности карбамидными, связующими материалами. В этом случае чугун насыщается азотом от формы и стержня. Причем, вследствие малой диффузионной подвижности, он накапливается в основном в поверхностных слоях отливки. Поэтому в них содержание азота может превысить равновесный уровень. Тогда избыточное его количество будет стремиться выделиться из расплава в молекулярном состоянии в виде газовых пузырьков.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 1231; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.