Wydział IMiIP	Imię i nazwisko Konrad Rugała	Rok II	Grupa 13	Nr ćwiczenia 8
Temat: Obróbka cieplno-chemiczna	Data wykonania 28.05.2014	Data oddania 06.06.2014
	Ocena:

1. Cele ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika dyfuzji węgla w nawęglonej warstwie stali. Zadanie należało wykonać dla trzech różnych próbek.

1. Przebieg ćwiczenia

Badaniu poddane zostały trzy próbki ze stali ferrytycznej zwanej żelazo Armco od nazwy firmy, która jako pierwsza zaczęła prowadzić produkcję tego materiału. Jest to stal o bardzo dobrych własnościach plastycznych i dużej przenikalności magnetycznej. Jest stosunkowo odporne na korozję.

Próbki były nawęglane przez dwie godziny (7200s) w temperaturach:

• 940

• 1020

• 1100

Należało zmierzyć grubość warstwy nawęglonej, a na jego podstawie obliczyć współczynnik dyfuzji.

1. Wyniki pomiarów

Lp.	T	T [K]	x [cm]	D [cm2/s]	lnD	1/T [K^-1]	t [s]
1	940	1213	0,0942	6,16E-07	-14,30	8,24E-04	7200
2	1020	1293	0,1157	9,30E-07	-13,89	7,73E-04	7200
3	1100	1373	0,248	4,27E-06	-12,36	7,28E-04	7200

1. Zestawienie wyników

Wykorzystując zebrane wyniki wykonałem kolejne obliczenia:

- Obliczyłem współczynnik dyfuzji D dzieląc kwadrat grubości warstwy nawęglonej przez podwojony czas nawęglania. $D = \frac{x^{2}}{2t}$

- Kolejnym krokiem było przygotowanie wykresu zależności lnD od $\frac{1}{T}$

- Na wykresie wyznaczyłem linię trendu. Jej współczynnik kierunkowy posłużył mi do obliczenia energii aktywacji Q = −aR

- Znając energię aktywacji i stałą gazową R obliczyłem wartości $D_{0} = \frac{D}{\exp\left( \frac{- Q}{\text{RT}} \right)}$ oraz wartość średnią $\overline{D_{0}}$

- Na koniec obliczyłem wartość teoretyczną $D_{C}^{\gamma} = 0,1*exp\left( - \frac{131000}{\text{RT}} \right)$ a wszystkie wyniki uporządkowałem w tabelce:

Lp.	T [K]	Q [J/mol]	R [J/mol*K]	D [cm^2/s]
1	1213	165348,8	8,314	6,16E-07	8,13E+00	6,98E+00	2,28E-07
2	1293			9,30E-07	4,45E+00		5,10E-07
3	1373			4,27E-06	8,34E+00		1,04E-06

1. Wnioski

Dyfuzja jest to proces samorzutnego rozprzestrzeniania się cząsteczek lub energii w danym ośrodku, będący skutkiem chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą lub z cząsteczkami otaczającego ją ośrodka.

Efekty procesu nawęglania zależą od temperatury, czasu, rodzaju ośrodka nawęglającego oraz od składu chemicznego nawęglanej stali.

Pomiar grubości warstwy nawęglonej mógł zostać błędnie wykonany, przez co wartość drogi dyfuzji obliczanej eksperymentalnie różni się od wartości teoretycznej.