Difusiooniprotsessi parameetrite leidmine (0)

TALLINNA TEHNIKAKÕRGKOOL 2014
Harjutustööd õppeaines:
Metallide termotöötlus ja seadmed (MTM208)
2014s
Töö nimetus:
Difusiooniprotsessi parameetrite leidmine
Töö nr 2
Variant nr: 12
Üliõpilane:
Rühm:
Juhendaja :
K. Seegel
Antud:
Esitatud:
Arvestatud:
Ülesanne:
Terasest (γ-raud) hammasratta toorik (C-sisaldus C0%) rikastatakse pindkarastamise jaoks süsinikuga üleküllastatud gaasikeskkonnas (C-sisaldus Cs%) tsementiitimise teel. Leida protsessiks kuluv aeg t(h) temperatuuril T, et x mm kaugusel pinnast oleks tagatud karastamiseks vajalik tooriku C-sisaldus Cx%.
Algandmed võtta tabelist vastavalt variandile, kus:
C0 - tooriku materjali süsinikusisaldus , %
Cs - gaasilise keskkonna süsinikusisaldus, %
Cx - detaili süsinikusisaldus sügavusel, %
T - protsessi läbiviimise temperatuur, °C
x - vaadeldava punkti kaugus detaili pinnalt, mm
Vajaminevad valemid ja tabelid on toodud loenguslaididel.
NB. Lahenduses tuua välja kõik valemid, arvutused ja lahenduskäigud.
Andmed:
Variant
C0 %
Cs %
Cx %
T, °C
x, mm
12
0,22
1,1
0,5
980
0,8
Lahendus:
Leian difusiooni koefitsiendi:
kus,
D – difusiooni koefitsient (kiirus), m2/s ;
Do - temperatuurist sõltumatu suurus, m2/s (tabelis 2);
Q - difusiooni aktivisatsioonienergia, kJ/mol (tabelis 2);
R - universaalne gaasi koefitsient (8,314 J/mol*K);
T - temperatuur, K (273,15).
Protsessiks kuluva aja t leidmine:
kus,
Cs – pinnakontsentratsioon (keskkond);
Co - lisandi lähtekontsentratsioon materjalis ;
Cx - lisandi kontsentratsioon mingis punktis x;
x - kaugus pinnast;
D - difusioonikoefitsient:
t - aeg.
Asendades eelnevas valemis
saan:
Interpoleerimine:
Leian Tabeli 1 abil z väärtuse, mille korral erf(z) on 0,6818
z1=0,7 erf(z)1=0,6778
z2=0,75 erf(z)2=0,7112
Asendan z tagasi:
Vastus: Protsessiks kulub aeg 5,71 h
Lisaküsimus:
Miks toimub omadifusioon reeglina aeglasemalt kui lisandi difusioon ?
Lisandaatomite võrevaheline difusioon metallides on kiirem kui nende vakant difusioon, sest tühjade võrevaheliste kohtade arv on suurem kui vakantside kontsentratsioon.
1