Thermodynamic model of steel saturation diffusion reaction Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»



For citation: Lygdenov B.D., Markhasaeva Y.A., Markhasaev A.V., Mei Shunqi, Guriev A.M., Zheng Q. Thermodynamic model of steel saturation diffusion reaction // URL: http://rectors.altstu.ru/ru/periodical/archiv/2020/1/articles/4_5.pdf DOI: 10.25712/ASTU.2410-485X.2020.01.013

UDK 669.017

Thermodynamic model

of steel saturation diffusion reaction

12 2 2 1 1 3 1

B.D.Lygdenov ' , Y.A.Markhasaeva , A. V.Markhasaev , Mei Shunqi, A.M.Guriev' , Zheng Q

1 Wuhan textile University 2 East Siberia State University of Technology and Management 3 Polzunov Altai State Technical University

rm, B^mm-mrnmrnimm, m^rnmmnmmtm. rn&mtim

^M^w^rse^»^, ^Mr^^^ma [1-4].

38%Al2Ü3 + 25%B2Ü3 + 28%Al + 5%WÜ3 + 3%TiÜ2.

298^ m 1323^ mm^ 1oo°c №

1) B2O3+2Al=2B+Al2O3

2) WO3+2Al=W+ AI2O3

3) 3TiO2+4Al=3Ti +2 AI2O3

4) 3O2+4Al=2 Al2O3

5) B2O3+4Fe=2FeB+Fe2O3

6) B2O3+2Fe=2B+Fe2O3

7) 3B+Fe3C=3FeB+C

8) 3B+2Fe3C=3Fe2B+C

жш^^шштштш^тттьтт, ш^жшшпт

ШШ [5-7, 12]. £

гшмжтн (1173-1673^) ф, шжштьшш, тш. шж

Ti, Si, B, Cг, ЫЪ, Мп, V, W, Mo.

м.

«шш^шже^шт+^ш [8-10, 13].

ЙШММШ^^Ж, (Ш

ш^^шштжж (w, тi) ш^шшшш, шъш^штшт МШ (4, 6) штгтшш^жп. ш^шм (#м 1а, 1Ъ ^ 2), вд^ш^ш (5) ттшшп, жшж^ж^шшш п. ^ 1 ^шт^^ш^ш^йшш, ^ 2 ^жтешотштшадш

ш. шм*+ш, и12, 45, зо тптштшт. 950-1000^ ш

тшн^/ш, шьш^ьм.

400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600

298

723

823

923

1023

1123

1223

1323

■ 3ТЮ2+4А1=3"П+2А1203 ■3В+2Ре3С=3РеВ+С

■В203+2А!=2В+А!203 ■ ■ В203+4Ре=2РеВ+Ре203

■3В+2Ре3С=3Ре2В+С

1а

298

723

823

923

1023

1123

1223

-500

-1000

-1500

-2000

-2500

-3000

-3500

■3O2+4Al=2Al2O3

■ B2O3+2Fe=2B+Fe2O3 1b

■WO3+2Al=W+Al2O3

1400

m i (a, b) ^jw^œ«*

Figure 1 (a, b). Gibbs energy of formation reactions

1200

1000

800

600

400

200

-200

298

■3O2+4Al=2Al2O3 ■B2O3+2Al=2B+Al2O3

■ B2O3+2Fe=2B+Fe2O3 •3B+2Fe3C=3Fe2B+C

■WO3+2Al=W+Al2O3 ■3B+2Fe3C=3FeB+C

1323

■3TiO2+4Al=3Ti+2Al2O3 ■ B2O3+4Fe=2FeB+Fe2O3

m 2

Figure 2. The equilibrium constant of reactions

0

Сетевое издание Совета ректоров вузов Большого Алтая

m1

Table 1. The numerical value of the Gibbs energy forming the reaction

B2O3+2Al= 2B+Al2O3 WO3+2Al= W+Al2O3 3TiO2+4Al= 3Ti +2Al2O3 3O2+4Al= 2Al2O3 B2O3+4Fe= 2FeB+Fe2O3 B2O3+2Fe= 2B+Fe2O3 3B+Fe3C= 3FeB+С 3B+2Fe3C= 3Fe2B+C

298 -399.7 -818.4 -499.24 -3164.26 302.200 -2064.57 -184.668 -161.6

723 -367.9 -797.8 -469.2 -2896.51 318.597 -2049.27 -168.943 -138.239

823 -360.4 -792.8 -462.1 -2833.51 322.497 -2045.67 -165.243 -132.739

923 -352.9 -788 -455.1 -2770.51 326.397 -2042.07 -161.543 -127.239

1023 -345.4 -783.1 -448 -2707.51 330.297 -2038 -157.843 -121.739

1123 -337.94 -778.2 -440.9 -2644.51 334.197 -2034 -154.143 -116.239

1223 -325.2 -770.9 -433.9 -2581.51 338.097 -2031 -150.443 -110.739

1323 -332.96 -768.4 -428.4 -2518.51 341.997 -2027 -146.743 -105.239

*

Table 2. Values of reaction equilibrium constants

B2O3+2Al= 2B+Al2O3 WO3+2Al= W+Al2O3 3TiO2+4Al= 3Ti +2 Al2O3 3O2+4Al= 2Al2O3 B2O3+4Fe= 2FeB+Fe2O3 B2O3+2Fe= 2B+Fe2O3 3B+Fe3C= 3FeB+С 3B+2Fe3C= 3Fe2B+C

298 161 330.5 201 1277 -121 833 74 65

723 61 132.8 78 482 -53 341 28 23

823 52 115.9 67.5 414 -47 299 24 19

923 46 102.7 59.3 361 -42 266 21 16

1023 40 92.1 52.7 318 -38 239 18 14

1123 36 83.4 47.2 283 -35 218 16 12

1223 32 75.8 42.7 254 -33 199 14 10

1323 29 69.8 38.8 229 -31 184 13.3 9.6

тжтшттттпш, тшш-. тш^ш^лда^^ m ттш^шш-^ж^ шдо). ш мтт^ьттт&т, гш

ШЯ^МГШМЖ^ШЙ^. ШШЫТ, ШШЛЖШ^й: ш

ЙЗД^Р^^Й Ti, TiC, Fe2Ti,

^МЙ^Ж^МЬ [11, 14-17].

Наука и образование Большого Алтая» Ю9 ВЫПУСК Г2020

тпхш

1. Гармаева И.А., Лыгденов Б.Д., Гурьев А.М. Структура и свойства инструментальной стали 5ХНВ после борирования // Ползуновский альманах. 2008. №3. С. 197-198.

2. Гуляев А.П. Термическая обработка стали. М.: Машгиз, 1960. 495 с.

3. Земсков Г.В., Коган Р.Л. Многокомпонентное диффузионное насыщение металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978. 207 с.

4. Лыгденов Б.Д., Грешилов А.Д., Гурьев А.М. Влияние специальных добавок на интенсификацию диффузионного титанирования // Ползуновский альманах. 2006. №3. С.94.

5. Ляхович Л.С. и др. Силицирование металлов и сплавов. Минск: Наука и техника, 1972. 9 с.

6. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Иванов С.Г., Власова О.А., Кошелева Е.А., Гурьев М.А., Земляков С.А. Новый способ диффузионного термоциклического упрочнения поверхностей железоуглеродистых сплавов // Ползуновский альманах. 2008. №3. С. 11.

7. Гурьев А.М., Иванов С.Г., Лыгденов Б.Д., Власова О.А., Кошелева Е.А., Гурьев М.А., Гармаева И.А. Влияние параметров борохромирования на структуру стали и физико-механические свойства диффузионного слоя // Ползуновский вестник. 2007. №3. С. 28.

8. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Власова О.А. Совершенствование технологии химико-термической обработки инструментальных сталей // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2009. №1. С. 14.

9. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д., Махаров Д.М., Мосоров В.И., Черных Е.В., Гурьева О.А., Иванов С.Г. Особенности формирования структуры диффузионного слоя на литой стали при химико-термической обработке // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2005. т.2. №1. С. 39-41.

10. Гурьев А.М., Хараев Ю.П., Гурьева О.А., Лыгденов Б.Д. Исследование процессов диффузии в стали при циклическом тепловом воздействии // Современные проблемы науки и образования. 2006. №3. С. 65-66.

11. Лыгденов Б.Д. Фазовые превращения в сталях с градиентными структурами, полученными химико-термической и химико термоциклической обработкой: Дисс... канд. техн. наук. Новокузнецк, 2004. 226 с.

12. Плинер Ю.Л., Игнатенко Г.Ф. Восстановление окислов металлов алюминием. М.: Металлургия, 1967. 248 с.

13. Елютин В.П. и др. Производство ферросплавов. М.: Металлургиздат, 1957. 496 с.

14. Лыгденов Б.Д., Шинкевич Ю.А., Туров Ю.В., Толстихина И.А., Цимбалюк И.Л. Состав для титанирования стальных изделий. А.с.№1786186 от 08.09.92.

15. Guriev A.M., Lygdenov B.D., Kirienko A.M. Zemliakov S.A. New approach to tool stening development: defect structures evolution in condensed matters // V international seminar-school. Book of abstracts. ASTU. Barnaul, 2000. P. 117-119.

16. Лыгденов Б.Д. Упрочнение инструментальной оснастки методами ХТО / Проблемы механики современных машин: материалы международной конференции. ВСГТУ. Улан-Удэ, 2000. т.3. С. 9-15.

17. Гурьев А.М., Лыгденов Б.Д. Влияние состава насыщающей среды на структуру и свойства диффузионного слоя при титанировании сталей / Эволюция дефектных структур в конденсированных средах: тезисы докладов. АлтГТУ. Барнаул, 2000. С. 150-151.