ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Carburization of high-temperature materials - Part I: Mathematical model description of the penetration and simultaneous precipitation of a compound of the diffusing elementMetallic materials often exhibit a change in structure in high temperature applications caused by the penetration of a foreign element and the precipitation of compounds of this element. This change in structure influences the mechanical properties and may be the life-time-limiting factor. The kinetics of this process can be described by a simple time law only in the case, where certain restrictive conditions are given - for instance an extremely small solubility product for the forming compound. In this work a computation method is presented, which allows a calculation of the reaction progress under more general conditions. The method is based on the solution of differential equations by the use of the finite difference technique. The basic relations are derived from considerations of the processes of diffusion, precipitation and transformation for the case of carburization. The difference between the numerical result and the analytical solution is demonstrated in an example with restrictive conditions, and the possibilities for applications of the method are discussed.
Notes:
Metallische Werkstoffe erfahren häufig beim Hochtemperatureinsatz eine Gefügeänderung durch die Eindiffusion eines Fremdelementes mit einer Ausscheidung von Verbindungen dieses Elementes mit einem Legierungsbestandteil (z.B. innere Oxidation, innere Nitrid-, innere Sulfidbildung). Diese Gefügeänderung beeinflußt die mechanischen Eigenschaften und stellt unter Umständen den lebensdauerbegrenzenden Faktor dar. Die Kinetik des Vorganges kann nur dann durch ein einfaches Zeitgesetz beschrieben werden, wenn relativ spezielle Voraussetzungen erfüllt sind, beispielsweise, wenn das Löslichkeitsproudukt der sich bildenden Verbindungen sehr klein ist. In dieser Arbeit wird ein Rechenverfahren vorgestellt, welches eine Berechnung des Reaktionsablaufes unter allgemeinen Bedingungen ermöglicht. Die Methode beruht auf der Lösung von Differentialgleichungen mittels finiter Differenzen. Die zugrundeliegenden Beziehungen werden aus der Betrachtung der Vorgänge der Diffusion, Ausscheidung und Umwandlung für den Fall der Aufkohlung abgeleitet. Anhand eines speziellen Beispieles wir der Unterschied zur analytischen Beschreibung für den Fall mit eingeschränkten Voraussetzungen demonstriert und Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens diskutiert.
Additional Material:
5 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19860370703
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