Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Плавка и розлив металлов -> Основы процессов термической обработки -> Основы процессов термической обработки

Основы процессов термической обработки

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  14  15  16  ...  23  24  25  ...  45  46  47 

Если принять, что в атмосфере с определенной активностью обрабатываются стали различного состава (разные легирующие элементы), то оказывается, что на поверхности содержание углерода различно для разных сталей. В сталях, которые содержат элементы, повышающие ас, такие, например, как никель, кремний, бор, кобальт, и др., содержание углерода оказывается ниже, чем в сталях, содержащих элементы, понижающие активность углерода (рис. 1.39, а). Если необходимо поддерживать постоянное содержание углерода, то стали, содержащие легирующие элементы, по-разному влияющие на активность углерода, должны подвергаться обработке в атмосферах с соответствующей различной активностью (рис. 1.39, б).

С учетом активности можно объяснить ряд явлений и процессов из области металловедения, имеющих место при термообработке и связанных с массопередачей. Например, при таких химико-термических процессах, как силицирование, борирование и алитиро-вание, оказывается, что под слоем металла, в который диффундируют кремний, бор и алюминий, содержание углерода увеличивается. Происходит так называемая «обратная диффузия», т. е. углерод за счет оттеснения его Si, В и А1 из поверхностных слоев диффундирует вглубь. Движущей силой такой диффузии является не концентрация, а активность. Такие элементы, как кремний, бор и алюминий, повышают активность углерода (см. рис. 1.38 и 1.39). Это приводит к тому, что между слоем, обогащенным этими элементами, и металлом сердцевины возникает градиент активности углерода. Поскольку система стремится к выравниванию активности, углерод диффундирует из поверхностного слоя вглубь, по направлению к сердцевине. Содержание углерода в ней, однако, повышается только до выравнивания активности.

1.2.3. Кинетика массопереноса при химико-термической обработке железных сплавов

1.2.3.1. Общие закономерности

В разделе 1.2.2. было показано, как с помощью термодинамики могут быть получены данные об эффективных разностях потенциалов — см. уравнение (1.38). Для практики решающим является вопрос — с какой скоростью протекает вся цепь реакций? Из общего закона (1.38) следует, что второй определяющей величиной, несущей за это ответственность, является коэффициент массопередачи (3. Ранее уже указывалось, что при суммарном рассмотрении реакционной системы физический смысл этого коэффициента не может быть однозначно определен. Как правило, каждый подпроцесс влияет на скорость всей реакционной системы; на рис. 1.29 схематически рассматриваются следующие отдельные этапы: химические реакции, включая процессы адсорбции и десорбции; процессы передачи в газовой фазе; диффузия в твердом теле.

Общий коэффициент массопередачи в зависимости от того, какой подпроцесс лимитирует общую скорость в системе, может иметь значение константы скорости химических реакций, коэффициента передачи в газовой смеси или коэффициента диффузии в твердом теле. Кроме того, следует также учитывать, что по ходу всего (общего) процесса массопереноса может измениться характер влияния того или иного подпроцесса. Иными словами, часто в начальной фазе процесса одни механизмы (подпроцессы) определяют общую скорость, а в ходе дальнейшего протекания процесса — другие. Поскольку контролирующий (лимитирующий) подпроцесс определяет скорость всей реакции и соответственно определяет характер зависимости между концентрацией, давлением и температурой в системе, необходимо еще раз рассмотреть эти зависимости на простом примере. Реакция между газом нетвердым телом включает в себя, согласно рис. 1.40, три подпроцесса: 1) перенос компонентов в газовой фазе; 2) реакцию на границе фаз; 3) перенос компонентов в металле.

Поток массы происходит непрерывно, т. е. ни один подпроцесс не протекает независимо от другого. При замене в общей зависимости (1.38) коэффициента массопередачи обратной величиной, так называемым сопротивлением реакции со = 1/в, получаем

Эту зависимость можно сравнить с прохождением тока при последовательном соединении, т. е. общий поток зависит от суммы разностей потенциалов и суммы сопротивлений потока в соответствии со следующей формулой:

При условии, что сопротивления имеют одинаковый порядок величины, на каждом этапе процесса для обеспечения массопереноса необходимо наличие заметных разностей потенциалов (рис. 1.40, б). Напротив, если сопротивление при одном подпроцессе намного выше, чем при другом, наблюдается другая картина. Для случая б на рис. 1.40 было в качестве примера принято, что диффузия в твердом теле протекает значительно медленнее, чем оба предыдущих подпроцесса реакции. Поэтому сопротивление реакции w3 значительно больше, чем w1 и w2, а следовательно:

В этом случае при первых двух реакциях приближенно сразу достигается равновесие, т. е. имеем

Для того чтобы гарантировать массоперенос, необходима только некоторая небольшая разность потенциалов.

В схеме 1.40, в этим фактом пренебрегли. Конечно, следует учесть, что характеристическое состояние, соответствующее случаю, изображенному на рис. 1.40, в, устанавливается только после так называемого времени разгона, т. е. выравнивание активностей а1, а2 и а3 требует известного времени. Определяющими скорость этой части общего процесса могут вполне быть реакции подпроцессов 1 или 2. На схеме 1.40, в изображена временная зависимость, относящаяся к диффузии в твердом теле (подпроцесс 3). Ее получают при решении уравнения Фика для случая простого бесконечного пространства. Следуя обычным методам представления диффузионных процессов, временную зависимость выражают, конечно, как изменение концентрации в зависимости от расстояния и времени. При этом получается, что с (х, t) определяется выражением х/2 VDt. Поэтому в литературе часто приводится ссылка на параболический временной закон (рис. 1.41). Если предположить, что состояние 1.40, в продолжается далее, и принять, как в случае листов, конечную толщину твердого тела, то достигается момент времени, при котором концентрация на обратной стороне листа должна возрастать, а разность потенциалов (а3 — а4) становится все меньше и меньше, пока, наконец, не достигает нуля. В этом случае скорость процесса уменьшается быстрее, чем это соответствует параболическому временному закону, и можно, как во всех процессах выравнивания, наблюдать логарифмический временной закон (см. рис. 1.41).

Для большого числа химико-термических процессов характерно (как это изображено на схеме 1.40, в), что диффузия в металлической матрице или в образованном слое является определяющим параметром всего хода процесса. На рис. 1.42 представлены сравнительные данные для ряда различных процессов, каждый из

которых описывается своей параболической временной зависимостью. Впервые, вероятно, параболический временной закон был предложен Тамманом в его формуле окалинообразования, описывающей рост окисных слоев на металлах. Однако более точные исследования показали, что на первой (начальной) фазе образования окалины диффузия, очевидно, не является тем подпроцессом, который определяет скорость всего процесса массопереноса в системе. На этой начальной стадии наблюдается линейный временной закон. Более четко этот линейный участок выявляется при повышении температуры или в случае пористых покрытий. Это свидетельствует о том, что диффузия при повышенных температурах или в случае пористых покрытий протекает настолько быстро, что не она, а другой подпроцесс определяет скорость всего процесса. Как следует из данных, приведенных в литературе, на начальной стадии скорость всего процесса контролируется реакцией окисления железа. Аналогичным образом скорость роста слоя может контролироваться химическими реакциями, например в случае медленной цементации в смеси СН2—Н2, при обезуглероживании за счет Н2 или при медленном азотировании с помощью N2, а также при десорбции N2. Диффузия в твердом теле не является также определяющим подпроцессом в случае тонких образцов. В фольгах, как правило, равновесие между поверхностью и объемом устанавливается мгновенно. В этом случае определяющими общую скорость процесса могут быть только реакции, протекающие в реакционной среде, на поверхности или перенос в газовой фазе. При науглероживании и обезуглероживании, а также при азотировании и удалении азота из железа в газовую атмосферу решающее значение имеют поверхностные реакции. Соответствующие уравнения скорости и константы скорости были выведены Грабке.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  ...  14  15  16  ...  23  24  25  ...  45  46  47 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2010.12.16   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:39 Круг нержавеющий AISI 321

12:39 Круг нержавеющий Aisi 321

10:27 Круг 10Г2, пруток стальной 10Г2

10:26 Круг стальной г/к 35ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 30ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 25Х1МФ по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 20ХН3А по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг 18Х2Н4МА, пруток стальной 18Х2Н4МА

10:25 Круг, пруток стальной 13Х14Н3В2ФР-Ш

10:25 Круг стальной г/к 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 2590-2006

НОВОСТИ

21 Августа 2017 17:25
Продвинутая система пожаротушения в японской деревне

21 Августа 2017 15:27
142-летний судоподъемник Андертон (27 фото, 1 видео)

22 Августа 2017 07:19
”Северсталь” запустила первый вагоноопрокидыватель, изготовленный собственными силами

21 Августа 2017 17:37
Артель ”Восток-2” к середине августа добыла 40 кг золота

21 Августа 2017 16:58
Компания ”Курганхиммаш” продолжает изготовление партии колонных аппаратов

21 Августа 2017 15:02
Перуанская добыча железной руды за полгода выросла на 9,5%

21 Августа 2017 14:48
”Северский трубный завод” модернизировал систему управления редукционно-растяжного стана

НОВЫЕ СТАТЬИ

Плитка строительная керамическая

Прессовое оборудование для мебельной промышленности

Испытания гидроизоляции

Дверные ручки и фурнитура

Основы выбора сварочных аппаратов ММА

Аксессуары для смартфонов

Тканые и сварные стальные сетки

Алюминиевые и оцинкованные фасадные системы

Плиты ПБ – отличительные особенности изготовления и применения

Сварная балка как аналог обычной горячекатаной

Объемные буквы и световые короба как распространенные виды наружной рекламы

Как проводятся такелажные работы при перевозке станков

Высококачественная мебель на заказ

Грамотный подход к выбору материалов и технологии изготовления межкомнатных дверей

Выбор практичных и сочетающихся с интерьером межкомнатных дверей

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.