Бақылау сұрақтары

1. Темір тотығын газдармен тотықсыздандырудың жалпы сұлбасы.

2. Темір тотығының тотықсыздануының ретіне әсер ететін факторлар.

3. Темір тотығын сутегімен тотықсыздандыруының термодинамикалық ерекшеліктері.

4. Темір тотығын сутегімен тотықсыздандырудың ерекшеліктері.

Балқыма компоненттерінің белсенділігін анықтау

Болат балқытып алу кездегі үрдістерді термодинамикалық сипаттау үшін ерітінді компоненттерінің белсенділігі туралы мәліметтерге ие болу қажет.

Жалпы жағдайда белсенділік a_i деп ерітінді үстіндегі компонент буының парциалды қысымы мен компоненттің стандартты күйінің дәл сол өлшемінің қатынасын айтады [5]:

. (29)

Стандартты күйде компонент белсенділігі 1-ге тең.

Fe–R ерітінділері (мұндағы R – S, P, O, N, C) болат балқыту үрдістеріне тән концентрацияларда сұйылтылған болып табылады. Мұндай жағдайларда стандартты күй ретінде і компонентінің еріткіштегі бір процентті идеал сұйылтылған ерітіндісін алған ыңғайлы. Белсенділіктің өрнегі келесі түрге айналады:

,

мұндағы – Генри заңынан ауытқуды сипаттайтын белсенділік коэффициенті

– % түріндегі компонентінің концентрациясы.

n компоненттен тұратын ерітіндідегі і компонентінің белсенділік коэффициентін Вагнер ұсынған ара қатынас арқылы анықтауға болады:

, (30)

мұндағы –бірінші ретті әсерлесу параметрі;

– екінші ретті әсерлесу параметрі;

– әсерлесудің қиылыстырушы параметрі.

Әсерлесу параметрлері тәжірибелік мәліметтерді сәйкесінше математикалық өңдеу арқылы алады. Есептеулерде жиі мәліметтері ең сипаттамалық болып келетін бірінші ретті параметрлермен шектеледі (7-кесте). Мұндай жағдайда белсенділік қарапайым өрнектеледі:

. (31)

5 кесте

Темір негізді ерітінділердегі әсерлесу параметрлері (1600 °С)

	–0,2	–0,45	–0,133	–0,04	0,006	–0,021	–0,131	0,07
	–0,34	0,14	0,046	–0,024	0,012	–0,012	0,08	0,051
	–0,27	0,11	–0,028	–0,011	0	–0,026	0,063	0,29

1-мысал. Құрамы келесідей қорытпадағы күкірттің белсенділігін анықтаңыздар, %:

Шешуі: ;

;

;

.

2-мысал. Күкірттің белсенділігіне көміртегінің әсерін талдау. Қорытпадағы көміртегінің концентрациясы 0,5-тен до 2,5%-ке дейін өзгереді.

Шешуі. Көміртегінің әсерін сипаттайтын қосындыны бөліп алып, күкірт белсенділігін келесі түрде көрсетейік

,

мұндағы .

1-мысалдағы ерітінді үшін А мәні:

Есептеулер нәтижелері 8-кестеде келтірілген.

8-кесте

	0,5	0,75	1,00	1,25	1,50	1,75	2,00	2,25	2,50
	1,89	2,02	2,15	2,29	2,44	2,60	2,77	2,95	3,14

Сонымен, қорытпадағы көміртегі концентрациясының жоғарылауы күкірт белсенділігінің өсуіне алып келеді.

3-мысал. Құрамында 10% , 18% , 0,5% бар легирленген қорытпада және құрамныдаи в расплаве, содержащим 0,5% бар қорытпада сәйкес ЭҚК әдісі арқылы ЭҚК=270 мВ мәні анықталған. Құрамы берілген қорытпада және легирлеуші компонентттер болмайтын қорытпада оттегі концентрацииясын есептеңіздер.

Шешуі. Қорытпа компоненттерінің концентрациясы арқылы және бірінші ретті әсерлесу параметрлері арқылы өрнектелген оттегінің концентрациясы келесідей болады:

.

.

Құрамында 0,5% бар қорытпа жағдайы үшін оттегінің концентрациясы -ке тең.

4-мысал.

, (32)

реакциямен сипатталатын көміртексіздендіру үрдісі үшін темірдегі -мен тепе-теңдікке сәйкес болатын оттегінің концентрациясын анықтаңыздар. Есептеуді 1 атм және 0,1 атм. қысымдар үшін жүргізіңдер.

Шешуі. (32) реакцияның тепе-теңдік константасы келесі түрде жазылады

.

Гиббс энергиясының өзгерісі мен тепе-теңдік константасы арасындағы қатынасты ескерсек:

. (33)

Көміртегі және оттегінің белсенділіктерін олардың концентрациялары арқылы өрнектесек, төмендегідей жазуға болады

.

Стандартты күй ретінде 1%-ті ерітінді күйі алынғанды ескерсек, (32) реакця үшін Гиббс энергиясы өзгерісінің температураға тәуелділігі төмендегідей түрде болады:

.

Решая уравнение (33) для температуры 1773 К температура үшін (33) теңдеуді есептеп, оттегінің келесідей концентрацияларын аламыз: 1 атм қысым үшін – 0,0032%; 0,1 атм – 0,0003%.

Тапсырма

1. Құрам берілген (9-кесте) қорытпадағы і компонентінің белсенділігін және белсенділік коэффициентін табыңыздар.

2. тәуелділік графигін тұрғызу және талдау.

3. Белсенділігі берілген, құрамында бар қорытпадағы оттегінің концентрациясын есептеңіздер.

4. р қысымда, құрамында 10% және берілген көміртегі құрамымен тепе-теңдікке сәйкес болатын оттегінің Көміртексіздендіру үрдісі үшін концентрациясын анықтаңыздар (32).

9-кесте

нұс№	Элементтер құрамы, %											р, атм
1	0,15	0,10	0,05	0,30	0,30	0,35	0,12	0,04			0,02	2,0
2	0,10	0,12	0,05	0,30	0,30	0,30	0,25	0,04			0,03	1,0
3	0,20	0,16	0,05	0,25	0,30	0,45	0,07	0,04			0,04	0,5
4	0,15	0,18	0,05	0,27	0,30	0,50	0,15	0,04			0,05	0,1
5	0,15	0,16	0,05	0,27	0,25	0,40	0,25	0,04			0,06	0,01
6	0,13	0,15	0,05	0,30	0,20	0,90	0,15	0,04			0,07	2,0
7	0,13	0,25	0,05	0,25	0,30	0,70	0,07	0,04			0,06	1,0
8	0,12	0,27	0,05	0,20	0,15	0,65	0,09	0,04			0,05	0,5
9	0,13	0,32	0,05	0,25	0,30	0,55	0,09	0,04			0,04	0,1
10	0,15	0,35	0,04	0,25	0,25	0,65	0,20	0,35			0,03	0,01
11	0,16	0,39	0,04	0,25	0,25	0,70	0,25	0,35			0,02	2,0
12	0,15	0,59	0,04	0,15	0,26	0,20	0,15	0,35			0,03	1,0
13	0,20	0,11	0,04	0,30	0,30	0,55	0,22	0,04			0,04	0,5
14	0,10	0,12	0,04	0,10	0,20	0,95	0,27	0,11			0,05	0,01
15	0,20	0,12	0,04	0,30	0,30	1,60	0,25	0,035			0,06	2,0
16	0,15	0,14	0,04	0,30	0,30	0,90	0,60	0,035			0,07	1,0
17	0,10	0,28	0,035	0,95	0,30	0,65	0,22	0,035			0,06	0,5
18	0,15	0,39	0,035	1,45	0,30	0,47	1,35	0,035			0,05	0,01
19	0,20	0,38	0,035	0,55	1,25	0,72	0,22	0,035			0,04	2,0
20	0,15	0,12	0,025	0,75	2,95	0,35	0,28	0,025			0,03	1,0
21	0,15	0,21	0,025	0,70	2,85	0,45	0,25	0,025			0,02	0,5
22	0,20	0,35	0,025	9,50	0,60	0,80	2,50	0,030			0,03	0,1
23	0,15	0,08	0,025	13,0	0,60	0,80	0,80	0,030			0,04	0,01
24	0,20	0,15	0,025	29,0	0,60	0,80	1,00	0,035			0,05	2,0
25	0,20	0,10	0,025	17,5	1,10	1,40	0,60	0,025			0,06	1,0