Термодинамика, кинетика и механизм графитизации чугуна

16.10.2019

Графитизация чугуна является частным случаем кристаллизации, многие детали которого, в частности вопросы формообразования, остаются, однако, до сих пор спорными. Вместе с тем можно достоверно утверждать, что процесс этот во всех случаях является диффузионным, иначе нельзя себе представить, каким образом разрозненные атомы углерода в растворе или в цементите собираются и объединяются в отдельные поликристаллические включения графита. Графитизация может протекать в результате выделения углерода из пересыщенного раствора (жидкого или твердого)
Термодинамика, кинетика и механизм графитизации чугуна

или распада карбидов, в частности цементита,

где С' и С — концентрации углерода в метастабильном и стабильном растворах.

Нетрудно видеть, что реакция (I.39) является результирующей (I.38) и (I.40)

Процесс графитизации в целом можно рассматривать как состоящий из ряда парциальных звеньев. В случае (I.39) такими элементарными процессами являются:

1) диссоциация цементита;

2) растворение углерода;

3) диффузия углерода в растворе вследствие создающегося градиента химического потенциала (в частности концентрации);

4) кристаллизация углерода в виде графита на имеющихся зародышах.

В случае (I.38) составными звеньями процесса являются только диффузия и кристаллизация, так как из-за отсутствия цементита нет ни диссоциации, ни растворения. Движущей силой процесса служит градиент химического потенциала, создающийся вследствие того, что твердый раствор у графита является стабильным, следовательно, углерод в нем характеризуется меньшей активностью. Обычно считали, что скорость процесса определяется скоростью «узкого звена», т. е. того элементарного процесса, который характеризуется наименьшей скоростью. Однако это справедливо только в том случае, когда скорость «узкого звена» несоизмеримо мала по сравнению со скоростями связанных с ним других элементарных процессов. В остальных случаях скорость графитизации в целом определяется скоростями всех тех его консекутивных парциальных процессов, скорости которых соизмеримы.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна