Химия - Гомогенизация (металлургия)

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Гомогенизация (металлургия)
2. Механизм



Феноменология
Гомогенизация феноменология.png

При гомогенизации происходит растворение избыточных фаз, выравнивание химического состава.

Термодинамика

G = H − TS

При гомогенизации главная движущая сила - увеличение энтропии. Понижение энтальпии связано с тем, что растворяются избыточные фазы, имеющие повышенную энергию.

Кинетика

Гомогенизация кинетика.png

Основной механизм - диффузия, соответственно поток диффузии пропорционален градиенту концентрации:

J\sim{\frac{\Delta c}{dx}}=grad

,

где J - диффузионный поток, c - концентрация примеси. Чем больше градиент концентрации, тем быстрее будет проходить гомогенизация. Все значимые изменения происходят в течение 1-2 часов. Скорость диффузии зависит от коэффициента диффузии:

D=D_0\exp\Bigl

.

Пути ускорения процесса:

  1. Поднять температуру - не годится, чрезмерный рост зерна, опасность пережога.
  2. D0 и Q - характеристики материала, управлять ими не удастся.

Другой выход: гомогенизация на разные элементы требует разного времени. Чем меньше D0 и больше Q у элемента, тем больше ему времени требуется на гомогенизацию. Углерод по сравнению с железом имеет Q в 2 раза меньше, а D0 больше на 4 порядка. Абсолютное большинство легирующих элементов имеют D0 меньше, а Q - больше. Скорость диффузии углерода на 5 порядков больше, чем скорость диффузии металлических атомов, в результате сталь гомогенизируется по углероду в течение 1-2 секунд при охлаждении. Отсюда 2 следствия:

  1. Углеродистые стали не гомогенизируют.
  2. Гомогенизируют легированные стали на атомы, растворенные по типу замещения.


Просмотров: 1868


<<< Гетерогенизация во время гомогенизации
Деформация >>>