Решение

1. Построим кинетические кривые при двух указанных температурах и (см. рис. 3-1). Из рисунка 3-1 видно, что кинетические кривые отклоняются от прямой при критических концентрациях углерода , лежащих в интервале от 0.25 до 0.45%. Значения далее будут уточнены (см. рис. 3-2, 3-3 и формулу (3.10)).

2. Определим графически из рис. 3-1 значения константы скорости , при 1822 и 2022 для высоких концентраций углерода

;

3. Энергию активации процесса обезуглероживания при найдем по

формуле (3.12)

Независимость скорости обезуглероживания от концентрации углерода, ее постоянство при высоких , а также величина энергии активации , находящаяся в интервале энергий активаций, характерных для внешнедиффузионного контроля , говорят о том, что до процесс определяется внешним массопереносом – доставкой газообразного кислорода в зону реакции.

4. Отложим на графике значения , против (см. рис. 3-1)

	Таблица 3.2.
	0	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30
	0.106	0.288	0.509	0.796	1.162	1.537	1.911	2.303	2.674	3.037	-3.44
	0.106	0.313	0.576	0.929	1.448	2.002	2.551	3.101	3.65	4.2	-

Из рис. 3-2 видно, что уравнение (3.9), отвечающее лимитированию процесса внутренним массопереносом, хорошо описывает экспериментальные данные для больших времен и малых - прямолинейный участок кривых «». Излом прямых «» происходит при и , что отвечает и .

Значения константы скорости определили графически, как угловой коэффициент прямолинейного участка кривой «»

5. Значения критических концентраций углерода отвечающих переходу от внешне диффузионного контроля к внутри диффузионному, более точно можно определить по формуле (3.10).

6. Вычислим энергию активации процесса при

что отвечает энергии активации диффузии компонентов в жидком железе, которая обычно лежит в интервале от 20000 до 80000 .

Таким образом, анализ кинетики процесса обезуглероживания железоуглеродистого расплава показывает, что при высоких концентрациях углерода, превышающих критические, процесс протекает во внешнедиффузионной области, то есть, контролируется внешним массопереносом – доставкой газообразного углерода в зону реакции. При низких концентрациях углерода, меньших критической , процесс обезуглероживания контролируется внутренним массопереносом углерода в жидком железе.

Наглядное представление о критических концентрациях углерода можно получить из рис. 3-3, который представляет зависимость скорости обезуглероживания от концентрации углерода в расплаве во внешне и внутридиффузионной областях. Графики рис. 3-3 могут быть построены по значениям и . Из рис. 3-3 видно, что до скорость обезуглероживания постоянна (внешнедиффузионная область), а при она прямо пропорциональна концентрации углерода (внутридиффузионная область).