Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1264 вуза, 4626 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги / Теория сварочных процессов

..pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
10.02 Mб
Скачать
☆

мас.%

35

10

22

 

24

6

2

 

1

А(i)

80

71

60

 

56

102

40

 

72

Х(i)

0,292

0,094

0,247

 

0,286

0,039

0,033

 

0,009

lgXi

−0,535

−

−

 

−

−

−

 

−2,046

5. Расчет γTi в стали 12Г2. Расчетная формула:

 

 

 

ln γTi = ln γTiO +εCTi X C +εTiMn X Mn +εOTi X O +εTiTi X Ti.

 

Справочные данные (табл. 5, 6) для 1873 К:

 

 

 

 

γTiO = 0,037, eTiC = −0,725,

eTiMn = 0,

eTiO = −1,8, eTiTi = 0, 013 .

После пересчета по формуле (1.11) получены следующие значения:

εTiC = −35, εTiO = −89, εTiTi = 9 .

 

 

Произведение εTi

X

Ti

не учитываем, так как Х

Ti

неизвестно и ве-

Ti

 

 

 

личина εTiTi небольшая.

В итоге для 1873 К имеем ln γTi = −3,5188 или lg γTi = −1,531.

Для 2100 К lg γTi = 18732100 lg γTi,1873 = −1,365.

6. Расчет lg γ оксидов Ti и Fe в шлаке по теории регулярных ионных растворов (см. табл. 7). Расчетная формула:

ln γ(TiO2 ) = RT1 (X MnO QMnO−TiO2 + X SiO2 QSiO2 −TiO2 +

+X CaO QCaO−TiO2 + X Al2O3 QAl2O3 −TiO2 + X MgO QMgO−TiO2 +

+X FeO QFeO−TiO2 − X MnO (X SiO2 QMnO−SiO2 + X CaO QMnO−CaO +

+X Al2O3 QMnO−Al2O3 + X MgO QMnO−MgO + X FeO QMnO−FeO )−

−X SiO2 (X CaO QSiO2 −CaO + X Al2O3 QSiO2 −Al2O3 + X MgO QSiO2 −MgO +

+X FeO QSiO2 −FeO )− X CaO (X Al2O3 QCaO−Al2O3 + X MgO QCaO−MgO +

+X FeO X CaO−FeO )− X Al2O3 (X MgO QAl2O3 −MgO + X FeO QAl2O3 −FeO )−

−X MgO X FeO QMgO−FeO .

После подстановки величин энергии смещения (Q, ккал) из табл. 7 и Х(i) получаем:

241

ln γTiO2 = RT1 [(0,486 19,5 + 0,039 5,3 + 0,033 6,4 + 0,009 6,35) −

−0,094 (0,247 10 +0,039 7,7) −0,247 (0,286 23,1+ 0,039 18,7 + +0,033 29 +0,009 8,7) −0,286 (0,039 3,8) −0,039 0,009 12,9];

 

T ln γTiO2

=

 

1000

3,684 =1854.

 

1,987

 

 

 

 

 

При Т = 1873 К

lg γTiO2

=

1854

= 0,4304 ;

 

2,3 1873

при Т = 2100 К

 

 

 

 

lg γTiO2

= 0,3838.

 

Расчетная формула для определения lg γFeO в заданном шлаке (без членов с Q = 0) (см. табл. 7).

ln γFeO = RT1 (X SiO2 QSiO2 −FeO + X TiO2 QTiO2 −FeO + X Al2O3 ×

×QAl2O3 −FeO )− X TiO2 (X Al2O3 QAl2O3 −TiO2 + X CaO QCaO−TiO2 +

+X MgO QMgO−TiO2 )− X MnO (X Al2O3 QAl2O3 −MnO + X SiO2 QSiO2 −MnO )−

−X SiO2 (X Al2O3 QSiO2 −Al2O3 + X CaO QSiO2 −CaO + X MnO QSiO2 −MnO )−

−X CaO (X TiO2 QCaO−TiO2 + X Al2O3 QCaO−Al2O3 ) .

После подстановки Xi и Qij получаем:

 

 

 

lg γFeO =

 

1000

[(0,247

8,7

+ 0,292

6,35

+ 0,039 12,9)

−0,292×

1,987

T 2,3

 

 

 

 

 

 

 

×(0,039 5,3 + 0,286 19,5 + 0,033 6,4) −0,094 (0,039 7,7 + 0,247 18,7) −

−0,247 (0,039 18,7 + 0,286 23,1+ 0,033 29) −0,286×

×(0,292 19,5 + 0,039 3,8)] = 503T ,3 (−1,421)= − 715T .

 

 

При Т = 1872 К

lg γFeO = −0,3818,

γFeO,1873 = 0,415;

 

 

 

 

при Т = 2100 К

lg γFeO = −0,3405,

γFeO, 2100 = 0,456.

 

 

 

 

7. Расчет содержания Ti в стали 12Г2, равновесной с заданным

шлаком. Подставив

в уравнение

(2)

вычисленные значения ∆G 0

.1

,

 

 

 

 

 

 

 

T

 

lg γ

 

Ti

 

, lg γ(TiO2 ), lg γ(FeO), X (FeO),

X (TiO2 ), получим:

 

 

 

 

 

 

242

ln X Ti = −8,31405011T + 8,3152,1 +0,4304 0,535 −

+1,531+ 2 0,3818 + 2 2,046 = − 48738T +12,553.

Откуда для 1873 К: ln X Ti = −13,468, X Ti =1,41 10−6. Для 2100 К получим: ln X Ti = −10,655, X Ti = 2,3 10−5.

Переводим в мас.%:

мас.% Ti = 100 X Ti ATi .

∑X i Ai

Для низколегированной стали

%Ti ≈ 100 X Ti ATi ≈ 86 X Ti.

X Fe AFe

Ответ. Вычисленное содержание Ti в стали 12Г2, равновесной со

шлаком состава 35 % TiO2, 10 % MnO, 22 % SiO2, 24 % CaO,

6 % Al2O3, 2 % MgO, 1 % FeO составляет:

при 1873 К

1,2 10−4 мас.%;

при 2100 К

0,002 мас.%.

Таблица 4

Температуры кипения и плавления металлов при 105 Па, атомная масса элементов (А)

Эле-

А

Тпл, К

∆Нпл,

Ткип, К

Эле-

А

Тпл, К

∆Нпл,

Ткип, К

мент

кДж/моль

мент

кДж/моль

 

 

 

 

 

 

Al

27

932

10,47

2740

Ni

59

1725

17,6

3175

Cr

52

2170

20,92

2938

Si

28

1690

50,66

3700

Cu

64

1356

13,02

2820

Ti

48

1940

15,5

3565

Fe

56

1812

15,2

3320

V

51

2185

17,6

3625

Mg

24

923

8,31

1376

Zn

65

693

7,2

1181

Mn

55

1516

14,7

2392

Zr

91

2123

16,7

4700

W

184

3680

35,2

5828

Mo

6

2880

27,6

4883

O

16

−

−

−

Sn

119

504

7,08

2898

F

19

−

−

−

Ca

40

1112

−

1757

C

12

−

−

−

 

 

 

 

 

Таблица 5

243

Термодинамические данные для жидких разбавленных растворов на основе железа

 

Коэффициент

Уравнение для расчета ∆Gi0

Элемент i

активности

γi∞1873 К

(Дж/моль) перехода iчист = [i]1%

 

Al

0,049

− 62800 − 23,8T

C(гр)

0,57

22600 −42,3T

Ca

2270

163200 − 58,6T

Cr

1,0

−37,66T

Cu

8,6

47200 −46,65T

½H2

−

36500 + 30,46T

Mn

1,3

5500 −39,1T

 

 

Окончание табл. 5

 

 

 

 

Коэффициент

Уравнение для расчета ∆Gi0

Элемент i

активности

γi∞1873 К

(Дж/моль) перехода iчист = [i]1%

 

Mo

1,0

− 42,8T

½N2

−

10500 + 20,37T

Ni

0,66

− 10000 − 36,8T

½O2

−

− 117000 − 2,89T

½S2(ж)

−

− 72000 − 10,25T

Si

0,0013

− 131800 − 17,32T

Ti

0,037

− 69500 − 27,28T

V

0,17

− 42300 − 29,2T

W

1

−18,4T

Zr

0,14

− 80300 − 34,9T

244

Таблица 6

 

 

Коэффициенты взаимодействия первого порядка элементов в железе при 1873 К (еif = eтабл /100)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эле-

 

 

 

 

 

 

 

 

Элемент j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мент

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al

С

Са

Сг

Сu

Н

Мn

Мо

N

Ni

О

Р

S

Si

Ti

V

W

Zr

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А1

4,5

9,1

–4,7

–

–

24

–

–

–5,8

–

–660

–

3

0,56

–

–

–

–

 

С

4,3

14,0

–9,7

–2,4

1,6

67

–

–0,83

11

1,2

–34

5,1

4,6

8

–

–7,7

–0,56

–

 

Са

–7,2

–34

–0,2

–

–

–

–1,2

–

–

–4,4

–

–

–

–9,7

–

–

–

–

 

Сr

–

–12

–

–0,03

1,6

–33

–

0,18

–19

0,02

–14

–5,3

–2

–0,43

5,9

–

–

–

245

Сu

–

6,6

–

1,8

2,3

–24

–

–

2,6

–

–6,5

4,4

–2,1

2,7

–

–

–

–

Н

1,3

6

–

–0,22

0,05

0

–0,14

0,22

–

0

–19

1,1

0,8

2,7

–1,9

–0,74

0,48

 

 

 

 

Мn

–

–7

–

–

–

–31

0

–

–9,1

–

–8,3

–035

–4,8

0

–

–

–

–

 

Мо

–

–9,7

–

–0,03

–

–20

–

–

–10

–

–0,07

–

–0,05

–

–

–

–

–

 

N

–2,8

13

–

–4,7

0,9

–

–2

–1,1

0

1

55

4,5

0,7

4,7

–53

–9,3

–0,35

–63

 

Ni

–

–4,2

–6,7

–0,03

–

–25

–

–

2,8

0,09

1

–0,35

–0,4

0,57

–

–

–

–

 

О

–390

–45

–

–4

–1,3

–310

–2,1

0,35

5,7

0,6

–20

7

–13,3

–13,1

–60

–30

0,85

–300

 

Р

–

13

–

–3

2,4

21

–3,2

–1,7

9,4

0,06

13

13

2,8

12

–5,6

–4,2

–2,3

 

 

S

3,5

11

–

–1,1

–0,84

12

–2,6

0,27

1

0

–27

29

–2,8

6,3

–7,2

–1,6

0,97

–5,2

 

Si

5,8

18

–6,7

–0,03

1,4

64

0,2

–

9

0,5

–23

11

5,6

11

–

2,5

–

–

 

Ti

–

–72

–

5,5

–

–110

–

–

–180

0,9

–180

–

–11

–

1,3

–

–

–

 

V

–

–34

–

–

–

–59

–

–

–35

–

–97

–

–2,8

4,2

–

1,5

–

–

 

W

–

15

–

–

–

8,8

–

–

–7,2

–

5,2

–

3,5

–

–

–

–

 

 

Zr

–

–

–

–

–

–

–

–

–410

–

–

–

–16

–

–

–

–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

245

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7

Энергия смешения оксидов и солей (−Q) в расплавленном шлаке, ккал/моль

Оксид

TiO2

Al2O3

CaO

SiO2

FeO

CaF2

MgO

MnO

TiO2

−

5,3

19,5

0

6,35

0

6,4

0

Al2O3

5,3

−

3,8

18,7

12,9

0

0

7,7

CaO

19,5

3,8

−

23,1

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SiO2

0

18,7

23,1

−

8,7

0

29

10

FeO

6,35

12,9

0

8,7

−

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CaF2

0

0

0

0

0

−

0

0

MgO

6,4

0

0

29

0

0

−

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MnO

0

7,7

0

10

0

0

0

−

 

 

 

 

 

 

 

 

 

246

%MnO
X_MnO := A_MnO
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
%SiO2
X_SiO2:= A_SiO2
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
%CaO
X_CaO := A_CaO
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
%Al2O3
X_Al2O3 := A_Al2O3
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
%MgO
X_MgO := A_MgO
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
247
X_TiO2 :=
%TiO2 + %MnO + %SiO2 + %CaO + %Al2O3 + %MgO + %FeO A_TiO2 A_MnO A_SiO2 A_CaO A_Al2O3 A_MgO A_FeO
A_TiO2
Пересчет содержания компонентов шлака в мольные доли
%TiO2
A_TiO2 := 80 A_MnO := 71 A_SiO2 := 60 A_CaO := 56 A_Al2O3 := 102
Молекулярные массы элементов, содержащихся в шлаке

Листинг решения Задания 3 в Mathcad 11

Состав стали

 

%C := 0.17 %Si := 0.2 %Mn := 0.6 %O_1823:= 0.0018

%O_1923:= 0.0033 %O_2040:= 0.0043 %O_1873:= 0.0028

%Fe := 100 − %C − %Si − %Mn − %O_1873

 

Состав шлака

 

%TiO2 := 35 %MnO := 15 %SiO2:= 22 %CaO := 19

%FeO := 1 %Al2O3 := 6 %MgO := 2

Пересчет содержания компонентов в мольные доли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X_C :=

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

X_C = 7.867× 10− 3

 

 

+

%Si

+

%Mn +

%O_1873

+

%Fe

 

 

 

%C

 

 

12

 

28

 

55

 

 

 

16

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%Si

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X_Si :=

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10− 3

 

+

%Si

+

%Mn +

%O_1873

 

+

%Fe

X_Si = 3.967×

 

 

 

%C

 

 

 

12

 

28

 

55

 

 

 

16

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%Fe

 

 

 

 

 

 

 

 

X_Fe :=

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

X_Fe = 0.982

 

%C

+

%Si

+

%Mn +

%O_1873

+

%Fe

 

12

 

28

 

55

 

 

16

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%Mn

 

 

 

 

 

 

 

X_Mn :=

 

 

 

 

55

 

 

 

 

 

 

 

 

%C +

%Si +

%Mn +

%O_1873

+

%Fe

 

 

12

28

55

 

16

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

X_Mn = 6.058× 10− 3

 

 

 

 

 

 

%O_1873

 

 

 

 

 

X_O :=

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

%C +

%Si +

%Mn +

%O_1873

+

%Fe

 

 

12

28

55

 

16

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

X_O = 9.718× 10− 5

 

 

A_MgO := 40

A_FeO := 72

 

 

 

 

 

 

 

 

X_TiO2 = 0.296

 

 

 

 

 

 

 

 

log( X_TiO2) = −0.529

 

 

 

 

X_MnO = 0.143

X_SiO2 = 0.248

X_CaO = 0.23

X_Al2O3 = 0.04

X_MgO = 0.034

 

 

 

 

 

 

%FeO

 

 

 

 

 

 

X_FeO :=

 

 

 

 

 

A_FeO

 

 

 

 

 

 

%TiO2 + %MnO

+

%SiO2

+

 

%CaO

+

%Al2O3

+

%MgO

+

%FeO

 

A_TiO2 A_MnO

 

A_SiO2

 

A_CaO

 

A_Al2O3

 

A_MgO

 

A_FeO

Расчет γ_Ti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Справочные данные [табл(табл. 5,П. .5,6]6)П.6] для 1873 К

T := 1.. 3000

 

 

 

X_FeO = 9.401× 10− 3

log( X_FeO) = −2.027

γ_O_Ti := 0.037

ε_C_Ti := −0.725

ε_Mn_Ti := 0

 

ε_O_Ti := −1.8

ε_Si_Ti := 0 ε_Ti_Ti := 0.013

γ_Ti_1873:= exp(ln(γ_O_Ti) + ε_C_Ti X_C + ε_Mn_Ti X_Mn + ε_O_Ti X_O)

(γ

) = −

3.303

γ_Ti

 

:= exp

1873

ln(γ_Ti_1873)

ln _Ti_1873

T

 

log(γ_Ti_1873) = −1.434

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(γ_Ti2100) = −2.946

 

 

 

 

log(γ_Ti2100) = −1.279

 

Расчет lg (γ) оксидов Ti и Fe в шлаке

 

 

 

Энергии смещения (Q,калл) ) из [табл.П7П7]. 7]

 

Q_CaO_Al2O3:= 3.8

 

 

 

 

Q_MnO_TiO2 := 0

Q_SiO2_TiO2:= 0

Q_CaO_TiO2:= 19.5

Q_Al2O3_TiO2:= 5.3

Q_MgO_TiO2 := 6.4

Q_FeO_TiO2 := 6.35

Q_CaO_FeO := 0

Q_Al2O3_FeO := 12.9

Q_CaO_MgO := 0

Q_Al2O3_MgO := 0

Q_MnO_SiO2 := 10

Q_MnO_CaO := 0

Q_MnO_Al2O3 := 7.7

Q_MnO_MgO := 0

Q_MnO_FeO := 0

Q_SiO2_CaO:= 23.1

Q_SiO2_Al2O3:= 18.7

Q_SiO2_MgO := 29

Q_SiO2_FeO:= 8.7

Q_MgO_FeO := 0

T := 10.. 3000 R := 8.31

i := 1.. 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X1 := X_MnO Q_MnO_TiO2

X7 := X_SiO2 Q_MnO_SiO2

X13

:= X_Al2O3 Q_SiO2_Al2O3 X19 := X_MgO Q_Al2O3_MgO

X2 := X_SiO2 Q_SiO2_TiO2

X8 := X_CaO Q_MnO_CaO

X14

:= X_MgO Q_SiO2_MgO

X20 := X_FeO Q_Al2O3_FeO

X3 := X_CaO Q_CaO_TiO2

X9 := X_Al2O3 Q_MnO_Al2O3 X15

:= X_FeO Q_SiO2_FeO

X

 

:= X_FeO Q_MgO_FeO

X4 := X_Al2O3 Q_Al2O3_TiO2 X10

:= X_MgO Q_MnO_MgO

X16

:= X_Al2O3 Q_CaO_Al2O3

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X5 := X_MgO Q_MgO_TiO2

X11

:= X_FeO Q_MnO_FeO

X17

:= X_MgO Q_CaO_MgO

 

 

 

 

 

 

X6 := X_FeO Q_FeO_TiO2

X12

:= X_CaO Q_SiO2_CaO

X18

:= X_FeO Q_CaO_FeO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

11

 

 

 

15

 

 

 

18

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y1:= ∑ Xi

Y2:= ∑ Xi

 

 

Y3:= ∑ Xi

 

Y4:=

∑

 

Xi

Y5:= ∑ Xi

 

 

 

 

 

 

 

 

i = 1

 

 

 

i = 7

 

 

 

i = 12

 

 

 

i = 16

 

 

i = 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ_TiO2T := exp

 

 

 

Y1 − X_MnO Y2 − X_SiO2 Y3 − X_CaO Y4 − X_Al2O3 Y5 − X_MgO X

 

 

 

 

 

1.987 T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21)

 

 

 

 

log(γ_TiO21873) = 0.322

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z9 := X_Al2O3 Q_SiO2_Al2O3

 

 

 

 

 

Z1 := X_SiO2 Q_SiO2_FeO

 

Z5

:= X_CaO Q_CaO_TiO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

10

:= X_CaO Q_SiO2_CaO

 

 

 

 

 

 

Z

 

:= X_TiO2 Q_FeO_TiO2

 

Z

 

:= X_MgO Q_MgO_TiO2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z11

:= X_MnO Q_MnO_SiO2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Z6

:= X_Al2O3 Q_MnO_Al2O3

 

 

 

 

 

 

Z3

:= X_Al2O3 Q_Al2O3_FeO

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

Z12

:= X_TiO2 Q_CaO_TiO2

 

 

 

 

 

 

Z4

:= X_Al2O3 Q_Al2O3_TiO2

 

Z8

:= X_SiO2 Q_MnO_SiO2

 

 

Z

13

:= X_Al2O3 Q_CaO_Al2O3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i := 1.. 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

 

 

3

 

 

 

 

6

 

 

 

 

8

 

 

 

11

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ_FeOT := exp

 

 

 

 

∑

Z

i

− X_TiO2

∑

Z

i

− X_MnO

∑

Z

− X_SiO2

∑

Z

i

− X_CaO

∑

Z

i

 

 

1.987 T

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i = 1

 

 

 

 

i = 4

 

 

 

 

i = 7

 

 

i = 9

 

 

 

 

 

i = 12

log(γ_FeO1873) = −0.06

248

TiO2,ж := Tiж + O2

 

∆G1T := 884665− 151.1 T

 

[ табл. П. 3]

 

 

 

 

 

 

(табл. 3)

 

 

 

 

 

 

 

Fe

 

+

1

O

:= FeO

 

∆G2T := −239827+ 49.5 T

 

[ табл. П. 3]

 

 

 

 

 

ж

2

 

(табл. 3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆GT := ∆G1T + 2 ∆G2T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет содержания Ti в стали Ст.3, равновесной с заданным шлаком

 

 

 

 

T := 10.. 3000

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ∆GT +log γ_TiO2

T)

+log(X_TiO2)−log γ_Ti

T)

−2 log γ_FeO

T)

−2 log(X_FeO)

 

 

 

X_Ti

:= 102.3 R T

(

 

 

 

(

(

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%TiT :=

100 X_TiT 48

 

 

 

%Ti1873 = 0.057

 

%Ti2100 = 0.596

 

 

 

 

 

X_Fe 56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%TiT

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1650

1700

1750

1800

1850

1900

1950

2000

2050

2100

2150

2200

 

 

 

 

 

 

1600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Температурная зависимость содержания Ti в стали Ст.3 при легировании

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

через шлак

 

 

 

 

 

 

 

249

ЗАДАНИЕ 4

Расчет кинетики роста модифицирующих частиц карбонитридных фаз титана в сварном шве

Задание:

1.Разработать математическую модель кинетики роста модифицирующих частиц в металле сварного шва с учетом условий кристаллизации при сварки.

2.Оценить на основе разработанной кинетической модели размер модифицирующих включений.

Варианты задания 4:

Но-

Химический состав металла сварного шва

Модифи-

Интервал

цирующие

темпера-

мер

 

 

частицы

тур, К

1

0,1%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,009%Ti, 0,02%N,

TiC

1000–700

 

0,00005%O

 

 

2

0,2%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,03%Ti, 0,02%N,

TiC

1000–700

 

0,00005%O

 

 

3

0,2%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,03%Ti, 0,02%N,

TiN

1100–800

 

0,00005%O

 

 

4

0,3%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,1%Ti, 0,02%N,

TiC

1000–700

 

0,00005%O

 

 

5

0,2%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,1%Ti, 0,03%N,

TiN

1100–800

 

0,00005%O

 

 

6

0,2%С, 0,6%Mn, 0,2%Si, 0,1%Ti, 0,02%N,

TiC

1000–700

 

0,00005%O

 

 

7

0,2%С, 1%Mn, 0,2%Si, 0,1%Ti, 0,03%N,

TiN

1100–800

 

0,00005%O

 

 

8

0,3%С, 1%Mn, 0,5%Si, 0,1%Ti, 0,03%N,

TiC

1000–700

 

0,00005%O

 

 

Алгоритм расчета описан в подразд. 1.7. Необходимые данные для

расчета

произведения

растворимости lg [%Ti][%N] =

lg LTiN –

– ∑еNi

[%i] –

∑еTii

[%i] для

карбидов и

нитридов

приведены

в табл.

9. (Например для нитрида титана lg LTiN = –15660/T + 4,24.)

Параметры

взаимодействия

компонентов

в стали

приведены

в табл.

8

(εij = (A j )/ 0,2425)eij .

 

 

 

Рекомендации – воспользуйтесь листингом решения данного при-

мера в Mathcad 11.

250

Соседние файлы в папке книги
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности