Homogenizálás (kohászat)

Homogenizálás - a felesleges fázisok feloldása, az ötvözet kémiai összetételének összehangolása.

Termodinamika

G=H-TS

A homogenizálásnál a fő hajtóerő az entrópia növekedése . Az entalpia csökkenése annak a ténynek köszönhető, hogy a megnövekedett energiájú többletfázisok feloldódnak.

Kinetika

A fő mechanizmus a diffúzió , illetve a diffúziós fluxus arányos a koncentráció gradienssel :

J\sim {\frac {\Delta c}{dx}}=grad(c)

ahol J a diffúziós fluxus és c a szennyeződés koncentrációja. Minél nagyobb a koncentráció gradiens, annál gyorsabban megy végbe a homogenizálás. Minden jelentős változás 1-2 órán belül bekövetkezik. A diffúziós sebesség a diffúziós együtthatótól függ:

{\displaystyle D=D_{0}\exp {\Bigl (}{\frac {-Q}{RT}}{\Bigr )))

A folyamat felgyorsításának módjai:

Növelje a hőmérsékletet - nem jó, túlzott szemnövekedés, túlégés veszélye .
D 0 (öndiffúziós együttható) és Q (diffúzió aktiválási energia) az anyag jellemzői, nem szabályozhatók.

Egy másik kiút: a különböző elemekre való homogenizálás eltérő időt igényel. Minél kisebb egy elem D 0 és nagyobb Q értéke, annál több időbe telik a homogenizálás. A vashoz képest a szénben Q kétszer kevesebb, a D 0 pedig 4 nagyságrenddel nagyobb. Az ötvözőelemek túlnyomó többségében D 0 kevesebb, Q pedig több. A szén diffúziós sebessége 5 nagyságrenddel nagyobb, mint a fématomok diffúziós sebessége, ennek következtében az acél lehűlés után 1-2 másodpercen belül szénben homogenizálódik. Tehát 2 következmény:

A szénacélok nem homogenizálódnak.
Az ötvözött acélokat a helyettesítés típusának megfelelően oldott atomokká homogenizálják ( króm , nikkel , molibdén , volfrám , titán ).

Mechanizmus

Az oldaton belüli kémiai összetétel igazodása a rácsos diffúzió miatt következik be.
Az ötvözőelem koncentrációjának különbsége miatt a szilárd oldat és a második fázis határán a második fázis feloldódik, és az ötvözőelem kiáramlása a szilárd oldatba a koncentráció gradiens mentén, egészen a teljes oldódásig. a második fázis.
A pórusok a homogenizálás során keletkeznek az üresedési korongok összeomlásával és az azt követő növekedéssel.
A szemcsék a kollektív átkristályosítás mechanizmusával nőnek .
A homogenizálási mechanizmus másik változata az oldaton belüli kémiai összetétel összehangolása az SPD ( súlyos képlékeny deformáció ) következtében fellépő tömegátadás következtében , például egyenlő csatornás szögsajtolás során .