18.Как изменяется плотность, вязкость и поверхностное натяжение расплавленного железа при нагревании?

Исследованиями установлено, что повышение температуры расплавленного железа до 1630 – 1680°С приводит к почти скачкообразному увеличению кратчайших межатомных расстояний и изменению типа размещения атомов в жидком металле от о.ц.к. к г.ц.к.- подобной.

Плотность. Плотность расплавленного железа при температуре плавления колеблется в пределах от 6900 до 7200 кг/м³.

В интервале температур от точки плавления до 1700°С плотность жидкого железа описывается формулой d = 8851—1,15t, где t – температура, °С, из которой следуют такие значения плотности:

Температура, °С …… 1550 1600 1650 1700

Плотность, кг/м³ …..... 7069 7011 6954 6896

Вязкость.

lnη= lnA+E_/(RT),мы можем наблюдать линейность зависимости между lnη и 1/T.

На рисунке сопоставлены результаты измерения вязкости расплавленного железа. Зависимости для спрямления представлены в координатах lnη -1/T

О

Как видно из рисунка , основная масса результатов в координатах lnη -1/T аппроксимируется прямыми линиями. Только в случае 1 зависимость описывается двумя пересекающимися прямыми, а в случае 5 - зависимость криволинейная.

тклонение от прямолинейности зависимости lnη(1/Τ) свидетельствует об изменении структуры жидкости с повышением температуры.

Поверхностное натяжение.

Рис.1. Зависимость поверхностного натяжения жидкого железа от температуры

В двух работах (прямые 2 и 3, метод висящей в электромагнитном поле капли) выявлено возрастание поверхностного натяжения железа с повышением температуры. В остальных работах установлено, что σ жидкого железа с ростом температуры падает.

19.Ка влияет содержание углерода,легирующих элементов и примесей на вязкость жидкой стали?

(график в тетрадке за число12.03.12)….Описание: С увеличением содержания углерода ,вязкость вначале понижается, затем изменяется, и при высоком содержании углерода, вязкость растёт!

Легкие легирующие элементы Mn, Cr, Ni слабо влияют на вязкость жидкой стали. Тяжелые Mo, W – увеличивают вязкость

20.Каково строение металлического расплава в соответствии с моделью жестких сфер?

Достаточно обоснованной и наиболее широко применяемой является модель жестких сфер. Согласно этой модели, газ или жидкость состоит из большого числа частиц – шаров (сфер), которые ведут себя как невесомые несжимаемые (жесткие) тела, равномерно заполняющие какой-то объем, имеющий со всех сторон воображаемые непроницаемые стенки. Важнейшими характеристиками модели жестких сфер являются эффективный диаметр сферы а, коэффициент упаковки μ=0,44-0,77 и парный потенциал межчастичного взаимодействия (r).

Металлический расплав имеет твёрдое строение ,но с меньшей плотностью.

Если μ=1,то объём заполнен полностью шарами, соответственно нет дырок!

21.Какие идеи положены в основу модели Бернала?Симметрии какого порядка отвечает расположение атомов жидкости по Берналу?

По мнению Дж. Бернала, жидкости в каждый данный момент времени обладают собственной внутренней молекулярной архитектурой (структурой). Главное свойство жидкости состоит в том, что она занимает определенный объем в пространстве. Атомы в жидкости находятся не в таких строго фиксированных положениях, как атомы твердых кристаллических тел. Они обладают как бы более просторным “помещением” и не так жестко связаны друг с другом. Поэтому жидкости хорошо смешиваются друг с другом. Рассматриваемая модель дает также основу для выяснения кинетических свойств жидкости (диффузии и вязкости).

Анализ на “беспорядочность расположения сфер” показал, что во всех случаях проявлялось преобладание расположений шариков, отвечающих симметрии пятого порядка(незаполненная структура)

Рис.1 Симметрия пятого порядка (a), воспроизводимая в модели структуры жидкости, и симметрия шестого порядка (б), приводящая к обычной регулярной гексагональной упаковке