Расчет растворимости газов в легированной стали

Пример 9.1. Вычислить растворимость азота [%N]_спл в коррозионностойкой стали 12Х18Н8 при 1600 °С и р_N2 =1 атм.

Решение

Ввиду малых содержаний углерода, кремния и марганца их влиянием можно пренебречь. Поэтому имеем:

lg [%N]_спл = Ig [%N]_Fе - [%R].

lg[%N]_cпл = lg[%N]_Fe - [%Сr] - [%Ni] = lg0,044 + 0,047×18 - 0,010×8 = -0,59; [%N]_cпл = 0,25%.

Применение параметров взаимодействия первого поряд­ка в большинстве случаев обеспечивает необходимую точ­ность расчета. Однако в ряде случаев нужно учесть также параметры взаимодействия второго порядка. Это улучша­ет совпадение расчетных данных с экспериментальными. Для рассматриваемой задачи = 4× 10^-4; =0. В этом случае

lg[%N]_cпл = lg[%N]Fe - [%Сr] - [%Ni] - [%Сr]² = lg0,044 + 0,047×18 - 0,010×8 - 4×10^-4 ×18² = -0,683; [%N_спл] = 0,207.

На основе анализа экспериментальных данных по 43 сплавам на основе железа установлено, что при расчете растворимости азота с использованием парамет­ров взаимодействия только пер­вого порядка погрешность со­ставила 28 %. При учете пара­метров второго порядка средняя погрешность снижается до 8%. Расчет по формуле

[%N] = [%N]_ме ×

дает погрешность 5 %. Растворимость азота при температурах, отлич­ных от 1873 К, можно вычислить, пользуясь данными по темпера­турной зависимости параметров взаимодействия или при помощи уравнения Чипмана—Корригана:

lg[%N]_1атм = lg(K ) =-188/T–1,25–(3280/T–0,75)× ×[%j]).

Исходные данные для самостоятельного решения