Термодинамические характеристики расплавов на основе железа
Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию
Сибирский государственный индустриальный университет
Факультет электротермических технологий
Кафедра электрометаллургии стали и ферросплавов
Дипломная работа
на тему:
Термодинамические характеристики расплавов на основе железа
Руководитель: |
Воробьев Анатолий Александрович |
Исполнитель: |
Бородин Игорь Сергеевич студент группы ЭМ- 952 |
Новокузнецк 2000
АННОТАЦИЯ
Бородин И.С. Термодинамические характеристики расплавов на основе железа: дипломная работа по специальности «Металлургия черных металлов» (110100), специализации «Электрометаллургия стали и ферросплавов» (110103). Новокузнецк, 2000. – 124 с. табл. 64, ил.57, источников 32, чертежей 10 листов.
Проведен подробный термодинамический анализ компонентов бинарных металлических растворов с различными отклонениями от закона Рауля, основанный на использовании концентрационных уравнений.
Опробован графический способ определения коэффициентов альфа и бета в указанных выше уравнениях, связывающих термодинамические функции компонентов раствора с их концентрацией.
На основании рассмотренных растворов выявлены некоторые закономерности, являющиеся справедливыми для всех бинарных металлических систем.
Исполнитель ___________________ Бородин И.С.
ANNOTATION
Borodin I.S. The thermodynamic
characteristics molten solutions on the basis of iron: degree work on a
speciality " Metallurgy of ferrous metals " (110100), specialization
" Electrometallurgy of steel and ferroalloys " (110103).
The detailed thermodynamic analysis of components of binary metal molten solutions with various deviations from the Raul`s law, based on use of the concentration equations is carried out.
The graphic way of definition of factors alpha and beta in the mentioned above equations connecting thermodynamic functions of components of a solution to their concentration is tested.
On the basis of the considered solutions some laws being fair for all binary metal systems are revealed.
The executor____________________ Borodin I.S.
|
СОДЕРЖАНИЕ |
||||
|
Введение _______________________________________________ |
7 |
|||
|
1 Термодинамика растворов |
||||
|
1.1 Основные понятия ____________________________________ |
8 |
|||
|
1.2 Растворы ____________________________________________ |
13 |
|||
|
2 Концентрационные уравнения для бинарных растворов с полной взаимной растворимостью |
||||
|
2.1 Вывод концентрационных уравнений ____________________ |
31 |
|||
|
2.2 Функция j ___________________________________________ |
34 |
|||
|
3 Определение коэффициентов альфа и бета |
||||
|
3.1 Математический метод ________________________________ |
37 |
|||
|
3.2 Графический метод ___________________________________ |
39 |
|||
|
4 Использование метода наименьших квадратов при расчете функции ______________________________________________ |
44 |
|||
|
5 Подробный анализ применимости концентрационных уравнений для описания реальных систем с различным характером отклонений от закона Рауля |
||||
|
5.1 Подробный анализ системы Fe – Cu _____________________ |
46 |
|||
|
5.2 Подробный анализ системы Fe – Si ______________________ |
51 |
|||
|
5.3 Подробный анализ системы W – Pd ______________________ |
69 |
|||
|
6 Системы с различным отклонением от идеальности |
||||
|
6.1 Системы с положительным отклонением от идеальности ____ |
78 |
|||
|
6.2 Системы с отрицательным отклонением от идеальности ____ |
95 |
|||
|
7 Обобщение результатов анализа, выводы _____________________ |
112 |
|||
|
Список использованных источников ________________________ |
122 |
|||
ВВЕДЕНИЕ
Вопросы теории растворов занимают важное место в термодинамике. Образование растворов существенно изменяет условия протекания химических реакций. Как и в природе, так и в технике постоянно приходится иметь дело с растворами, а не с чистыми веществами.
Химически чистые вещества представляют собой лишь предельное состояние, которое никогда в действительности не достигается. Получаемое в современной технике методами вакуумной и зонной плавок чистейшие металлы все же содержат ничтожные количества (10-6 %) примесей, главным образом металлоидов, и по существу являются растворами. [1]
Самое чистое железо, которое может быть получено в настоящее время, содержит примесей до нескольких тысячных долей процента. Можно считать, что основная разница между бессемеровской сталью и сталью, выплавленной в мартеновской печи, заключается в наличии в первой около 0,01% азота, влиянием которого на свойства стали нельзя пренебрегать. [2]
Химические реакции при выплавке чугуна и стали происходят в растворах. В доменных и сталеплавильных печах жидкие чугун и сталь взаимодействуют со шлаком – раствором окислов. [1]
Задача термодинамической теории расплавов состоит в том, чтобы связать различные свойства растворов и найти способы предсказания свойств растворов, исходя из свойств чистых компонентов. Однако, настоящее время, рассчитать изменение термодинамических функций в процессе сплавообразования, исходя из свойств исходных компонентов, не представляется возможным. Основным источником информации является экспериментальное исследование. [3]
В данной дипломной работе рассмотрена возможность расчета, на основании экспериментальных данных о концентрационной зависимости одной из термодинамических характеристик компонента, изменения остальных его свойств.