Активность углерода в расплавах Fe–C

– Задача. Определить активность углерода в расплавах Fe–C при 1883 К по данным о химическом равновесии

[C] + CO_{2 (г)} = 2CO_(г). (1.19)

– Исходные данные. 1. Расплав Fe–C находится в равновесии с газовой смесью CO₂ и CO. Отношения в зависимости от концентрации углерода при 1883 К по данным Ричардсона и Дениса приведены ниже:

– [[C], %	– 00,15	– 00,36	– 00,49	– 00,59	– 00,69	– 00,88	– 11,02
– P2CO/PCO2, МПа	– 110,1	– 220,6	– 229,9	– 441,2	– 551,5	– 666,7	– 880,8

– 2. Константа равновесия реакции

C_(гр) + CO_{2 (г)} = 2СО_(г) (1.20)

– определяется по формуле lg K ¢ = (-8407/ T) + 8,76.

– Теория. Формула для определения константы равновесия реакции (1.19) имеет вид:

K = .

– Если в качестве стандартного состояния для растворенного углерода выбрать графит, то K = K', где K' - константа равновесия реакции (1.20). Тогда

.

– Решение. Вычислим активность углерода в расплаве, содержащем 0,49 % С. При 1833 К lg K' = -(8407/1833) + 8,76 = 4,17; K' = 1,48×10⁴.

– Константа равновесия K' определена для давления, выраженного в атмосферах. Следовательно, давление должно быть выражено в атмосферах (1 атм = 1,01×10⁵ Па).

– Получим K' = 1,48×10⁴×1,01×10⁵ = 1,49×10⁹. Тогда

a _С = = (29,9×10⁶)/(1,49×10⁹) = 0,026.

– Рассчитанная таким образом активность углерода в расплавах Fе–С в зависимости от [% С]:

– [С], %	– 00,15	– 00,36	– 00,49	– 00,59	– 00,69	– 00,88	– 11,02
– a C	– 00,0068	– 00,014	– 00,020	– 00,028	– 00,034	– 00,045	– 00,054

– Примечание. Приведенные исходные данные позволяют определить активность углерода и для стандартного состояния по Генри. Необходимую для этого константу равновесия реакции [С]_{1 %} +
+ CO₂ = 2CO можно найти по отношению для разбавленного раствора, в котором f _С = 1 (см. задачу 6).