дів і запропонували наступне рівняння для опису розчинності в a-Fe:
CN (ОЦК) - 1575 / Т - 1,009% N, (1.1)
де CN - концентрація, Т - температура (К),% - масовий відсоток.
Розчинність газоподібного азоту при 1 атмосфері в?-Fe вивчалася авторами робіт. Показано, що розчинність азоту в гранецентрированной решітці?-Заліза (910 ° С - 1400 ° С) значно вище, ніж в об'ємно-центрованої, і зменшується з підвищенням температури, для опису розчинності азоту в y-Fe запропоновано рівняння:
CN (ГЦК)=450 / Т - 1,955% N, (1.2)
Процес розчинення азоту в ГЦК-залозі є екзотермічни і супроводжується виділенням теплоти 2060 кал / г-атом азоту.
Розчинність азоту в чистому рідкому залозі при 1600 ° С і тиску 1 атмосфера становить 0,044%, залежно від температури розчинність азоту в рідкому залозі описується таким рівнянням:
CN (жид)=- 188 / Т - 1,248% N. (1.3)
Розчинність азоту при 1 атм в а-,? -, 5 - і рідкому залозі відповідно до рівнянням (1.1), (1.2) і (1.3) як функція від температури представлена ??на рис. 2.1 Видно, що при температурах структурних перетворень і в точці плавлення абсорбційна спроможність заліза стрибкоподібно змінюється.
Вплив легуючих елементів
На термодинамічна рівновага системи залізо - легуючий елемент-газ, впливають не тільки температура і парціальний тиск розчиненого газу, але і концентрація легуючого елемента (R). Процес розчинення газу в сплаві Fe-R характеризується тим же рівнянням реакції (1.1), що і для чистого заліза. Тотожні і термодинамічні умови рівноваги цих систем, тому в порівнянних умовах (р, Т) активність газу, розчиненого в сплаві, дорівнює активності цього газу, розчиненого в чистому залозі, тобто
[См%] Fe=fNR [Cn%] Fe-R (3.1)
де fNR - коефіцієнт активності розчиненого азоту в бінарному металевому сплаві Fe-R при Т=const і Р=const, що описує вплив певного змісту компонента R на розчинність азоту в залозі.
Коефіцієнт активності характеризує відхилення розчинності від закону Сівертсен при даному вмісті азоту в металі. Рівняння ізотерми абсорбції азоту в металах (2.1) в цьому випадку приймає наступний вигляд:
fN [CN%]=K (3.2)
Вагнер висловив вплив елементів сплаву на коефіцієнт активності
(fN) через параметр взаємодії eNR, який є функцією температури. У таблиці 1.1 наведені рекомендовані значення eNR для деяких елементів в рідких бінарних сплавах при температурі 1600 ° С і в твердому у-розчині при 1200 ° С за даними.
Рис.1.1 Розчинність азоту при 1 атм в різних модифікаціях заліза залежно від температури [1] (а), в рідких бінарних залізних сплавах при 1600 ° С [17] (б)
Параметри взаємодії першого порядку Таблиця 1.1.
ЕлементeNR (1600 ° С) eNR (1200 ° C) Углерод0, 130,11 Кіслород0, 000,00 Кремній0, 0480,044 Титан - 0,45 Хром - 0,045-0,095 Марганець - 0,020-0,035 Нікель0, 0100, 015
Використовуючи табличні значення eNR, можна обчислити за формулою коефіцієнт активності азоту у відповідних сплавах Fe-R:
