ПАРАМЕТРИ КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕННЯ В СИСТЕМІ Fe–C У ДИФУЗІЙНОМУ НЕСТАЦІОНАРНОМУ РЕЖИМІ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-161-2-101-107Ключові слова:
контактне плавлення, евтектика, залізо, графіт, енергія активації, вуглецьАнотація
Досліджено контактне плавлення (КП) в системі Fe–Cгр. (вуглець), а саме визначено залежності пересування фронтів рідкої фазі під час плавлення від часу та температури, а також визначено енергію активації процесу КП. Досліджень з КП в системі Fe–C небагато, що є досить невиправданим з погляду розповсюдженості залізовуглецевих сплавів та застосування контактного зварювання у промисловості. Пояснити таку поведінку дослідників можна складністю проведення експериментів за достатньо високої температури та існуванням стабільної (Fe–Cгр.) та метастабільної (Fe–Fe3С) систем. У більшості ці дослідження носять описовий характер та не мають математичних моделей. Для спрощення процесу моделювання запропоновано взяти сталь тільки з вмістом Fe та Cгр. (вуглецю).
Чисельно визначені параметри контактного плавлення у дифузійному нестаціонарному режимі (за якого отримана рідка фаза не видаляється із зони контакту) в системі Fe–Cгр., знайдені залежності пересування фронтів рідкої фази та енергія активації процесу.
Для створення математичної моделі контактного плавлення на основі законів дифузійного масопереносу, спочатку апроксимовано лінії ліквідусу (BC і CD) та солідусу (BE) стабільної системи Fe–Cгр.
На основі законів дифузії в аустеніті та у рідкому залізовуглецевому сплаві отримана система двох нелінійних рівнянь з інтегральними функціями. Ця система чисельно розв’язана за допомогою прикладної математичної програми Maple, в результаті чого отримано параметри, які визначають швидкість пересування рідкої фази в залежності від температури процесу та початкового вмісту вуглецю у залізі.
Визначено, що товщина прошарку рідкої фази в ізотермічних умовах зростає за параболічним законом і визначається співвідношенням коефіцієнтів дифузії компонентів системи.
Отримані коефіцієнти, що визначають швидкість зростання маси рідкої фази за різних температур, апроксимовано за допомогою прикладної програми Data Fit, саме як залежність Арреніуса, результатом чого стало визначення параметра та енергії активації контактного плавлення в системі Fe–Cгр.
Посилання
A. A. Zhukov, A. V. Bondarenko, and A. Yu. Ossadchuk, “New Methods of Joining Carbonaceous Materials to the Surface of Steel,” Joining sciences, № 4, pp. 188-193, 1993.
В. Г. Сывынюк, А. А. Жуков, и А. М. Заречный, «Электроконтактное легирование поверхностей стальных деталей волокнистым углеродным материалом,» Сварочное производство, № 4, c. 11-14, 1987.
Л. К. Савицкая, «Расчет скорости контактного плавления эвтектических систем,» Известия высших учебных заведений. Физика, № 6, c. 132-138, 1962.
К. А. Гетажеев, и П. А. Савинцев, «К расчету скорости контактного плавления,» Физическая химия поверхностных явлений при высоких температурах, Київ: Наукова думка, c. 194-196, 1972.
Ю. С. Долгов, и Ю. В. Сидохин, Вопросы формирования паяного шва. М.: Машиностроение, 1973, 136 c.
М. И. Пашечко, В. М. Голубец, и М. В. Чернец, Формирование и фрикционная стойкость эвтектических покрытий, Киев, Україна: Наук. думка. 1993, с. 343.
V. I. Savulyak, A. Yu Ossadchuk, and V. V Savulyak, “Contact melting of unalloed steel is with graphite in diffusive unstationary mode,” Buletinul Institutului Politehnic din Iaşi. secţia ştiiţa şi ingineria materialelor, № 3, pp. 85-91, 2008.
С. В. Лашко, и Н. Ф. Лашко, Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1988, 376 с.
А. А. Жуков, «Система Fe-Fe3C,» Литейное производство, № 2, c. 38-39, 1997.
A. A. Zhukov, and A. Yu. Ossadchuk, “The iron-carbon phase diagram. New data and technologies. In. Heat Treatment and technology of surface coatings,” in 7-th International Congress Materials of the MOTO. Moscow, № 2, p. 157-166, 1990.
P. Gustafson, “A thermodinamic evaluation of Fe-C system,” Scand. J. Met, № 5, pp. 259-267, 1985.
А. А. Вертман, и А. М. Самарин, «Свойства расплавов железа,» М.: Наука, 1966, 280 с.
А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, и А. М. Братковский, Физические величины: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.
М. А. Криштал, Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия, 1972, 400 с.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 76
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
