термодинамический анализ системы железо-хром

УДК 541
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ
ЖЕЛЕЗО-ХРОМ-АЗОТ
Б.И. Леонович, Б.В. Ощепков
THERMODYNAMIC ANALYSIS
OF THE IRON-CHROMIUM-NITROGEN SYSTEM
В .I. Leonovitch, B.V. Oschepkov
С использованием подрешеточной модели проведен термодинамический анализ
трехкомпонентной системы железо-хром-азот. Результаты расчета равновесных со­
стояний системы представлены в виде изотермических сечений и фазовых диа­
грамм. Рассчитаны и построены политермические разрезы с постоянным значением
концентрации хрома и активности азота в сплаве.
Ключевые слова: термодинамическая модель, фазовая диаграмма, система железохром-азот.
The thermodynamic analysis of three component system Fe-Cr-N was carried out
with the use of sublattice model. The results of calculation of system equilibrium are rep­
resented as isothermal sections and phase diagrams. The scheme of phase transmutations
in this system is shown with the comparison of binary systems. Polythermal sections with
the constant value of chromium concentration in the alloy are calculated and plotted.
Keywords: thermodynamic model, phase diagram, iron-chromium-nitrogen system.
Серия «Металлургия», выпуск 12
21
22
Вестник ЮУрГУ, № 14, 2009
Термодинамические параметры системы хром-железо-азот
Серия «Металлургия», выпуск 12
23
Окончание таблицы
24
Вестник ЮУрГУ, № 14, 2009
Серия «Металлургия», выпуск 12
25
термическое сечение, соответствующее содержа­
нию хрома в металлическом сплаве 13 % (маc).
Диаграмма на рис. 4, б отвечает тому же политер­
мическому разрезу диаграммы Fe-Cr-N, когда
давление азота в газовой фазе постоянно и равно
0,1 МПа. При этом реализуются трехфазные рав­
новесия с участием газовой фазы.
Выводы. Проведен термодинамический ана­
лиз и изучены фазовые равновесия в трехкомпонентной системе железо-хром-азот. Рассчитаны и
построены изотермические сечения в интервале
температур 1600... 1000 °С. Рассчитана проекция
поверхности ликвидуса и установлен комплекс
первично кристаллизующихся фаз. Результаты рас­
чета представлены также в виде политермических
разрезов с постоянным содержанием хрома и оди­
наковым значением активности азота в системе.
Работа выполнена в соответствие с научной
программой Федерального агентства по образова­
нию - «Развитие научного потенциала высшей
школы (2009-2010 гг.)», код проекта - 713 и при
поддержки РФФИ, грант № 08-08-00416.
Литература
1. Hillert, М. The Regular Solution Model for
Stoichiometric Phases and Ionic Melts. / M. Hillert,
L.I. Staffanson //Acta Chem. Scand. - 1970. - V. 24,
№10.-P.
3618-3626.
2. Andersson, J.-O. Thermodynamic Properties of
the Cr-Fe System / J.-O. Andersson, B. Sundman //
CALPHAD. - 1987. -V. 11, № 1. - P. 83-92.
3. Agren, J. The Thermodynamic Analysis of the
Fe-C and Fe-N Phase Diagrams. / J. Agren // Metallurg. Trans. A. - 1979. - V. 10A, № 12. - P. 18471852.
4. Frisk, K. A Thermodynamic Evolution of the
Cr-N, Fe-N, Mo-N and Cr-Mo-N System /
K. Frisk// CALPHAD. - 1991. - V. 15, № 1. - P. 79106.
5. Perrot, P. Chromium - Iron - Nitrogen / Pierre
Perrot // MSIT, London-Bornstein. New Series
IV/11D3-P.23.
6. Tschiptschin, A. P. Predicting Microstructure
Development During High Temperature Nitriding of
Martensitic Stainless Steels Using Thermodynamic
Modeling. /A. P. Tschiptschin //Materials Research. 2002. - V. 5, № 3. - P. 257-262.
7. Frisk, K. A Thermodynamic Evaluation of the
Fe-Cr-N System. / K. Frisk, // Metallurg. Trans. A. —
1990. - V. 21 A, № 9. -P.2477-2488.
8. Люпис, К. Химическая термодинамика ма­
териалов. / К Люпис; пер. с англ. под ред. НА. Ватолина, А.Я. Стомахина. -М.: Металлургия, 1989. —
503 с.
9. Sundman, В. J. A Regular Solution Model for
Phases with Several Components and Sublattices,
Suitable for Computer Applications. / B. Sundman,
J. Agren // Phys. Chem. Solids. - 1981. - V. 42,
P. 297-301.
10. Sundman, B. The Sublattice Model. /B. Sund­
man, J. Agren//Mat. Res. Soc. Symp. Proc. - 1983. V. 19.-P. 115-127.
Поступила в редакцию 25 февраля 2009 г.
26
Вестник ЮУрГУ, № 14, 2009