Omogenizare (metalurgie)

Omogenizare - dizolvarea fazelor în exces, alinierea compoziției chimice a aliajului.

Termodinamica

G=H-TS

În omogenizare, principala forță motrice este creșterea entropiei . Scăderea entalpiei se datorează faptului că fazele în exces cu energie crescută sunt dizolvate.

Cinetica

Mecanismul principal este difuzia , respectiv, fluxul de difuzie este proportional cu gradientul de concentratie :

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

unde J este fluxul de difuzie și c este concentrația de impurități. Cu cât gradientul de concentrație este mai mare, cu atât omogenizarea va avea loc mai rapid. Toate schimbările semnificative apar în decurs de 1-2 ore. Rata de difuzie depinde de coeficientul de difuzie:

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

Modalități de a accelera procesul:

Ridicați temperatura - nu este bine, creșterea excesivă a cerealelor, risc de ardere excesivă .
D 0 (coeficient de autodifuzie) și Q (energie de activare a difuziei) sunt caracteristici ale materialului, nu pot fi controlate.

O altă cale de ieșire: omogenizarea în diferite elemente necesită timpi diferiți. Cu cât este mai mic D 0 și mai mult Q al unui element, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru omogenizare. În comparație cu fierul , carbonul are Q de 2 ori mai puțin, iar D 0 este cu 4 ordine de mărime mai mare. Marea majoritate a elementelor de aliere au D 0 mai puțin, iar Q - mai mult. Viteza de difuzie a carbonului este cu 5 ordine de mărime mai mare decât viteza de difuzie a atomilor de metal, ca urmare, oțelul este omogenizat în carbon în 1-2 secunde după răcire. Prin urmare, 2 consecințe:

Oțelurile carbon nu se omogenizează.
Otelurile aliate sunt omogenizate in atomi dizolvati in functie de tipul de substitutie ( crom , nichel , molibden , wolfram , titan ).

Mecanism

Alinierea compoziției chimice în interiorul soluției are loc datorită difuziei rețelei.
Datorită diferenței dintre concentrațiile elementului de aliere la limita soluției solide și faza a doua, a doua fază este dizolvată și curgerea elementului de aliere în soluția solidă de-a lungul gradientului de concentrație, până la dizolvarea completă a faza a doua.
Porii se formează în timpul omogenizării prin prăbușirea discurilor libere și creșterea ulterioară.
Boabele cresc prin mecanismul recristalizarii colective .
O altă variantă a mecanismului de omogenizare este alinierea compoziției chimice în interiorul soluției datorită transferului de masă ca urmare a SPD ( deformare plastică severă ), de exemplu, în timpul presării unghiulare cu canale egale .