Николай Иванович Синицин, младший научный сотрудник, ас-пирант кафедры физики
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Nikolai I. Sinitsin, Junior Researcher, Postgraduate of the Chair of Physics
19 Mira Str., Yekaterinburg 620002
Ольга Анатольевна Чикова, д.ф.-м.н., профессор кафедры физики; главный научный сотрудник
620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
620017, Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26
Ol’ga A. Chikova, Dr. Sci. (Phys.–Math.), Prof. of the Chair of Physics; Chief Researcher
19 Mira Str., Yekaterinburg 620002
26 Kosmonavtov Ave., Yekaterinburg 620017
Проведен анализ возможности существования микрогетерогенных состояний в расплавах Fe – Mn – C согласно представлениям химической термодинамики. Под микрогетерогенным состоянием химически неоднородного расплава Fe – Mn – C понималось наличие в нем дисперсных частиц Fe – C, которые взвешены в окружающей среде Mn – C и отделены от нее межфазной поверхностью. Микрогетерогенное состояние в расплавах Fe – Mn – C разрушается в результате нагрева до определенной для каждого состава температуры. В пользу гипотезы о микрогетерогенном состоянии расплавов Fe – Mn – C свидетельствуют многочисленные экспериментальные данные об их термодинамических и физических свойствах. Выявление аномалий температурных зависимостей физических свойств расплавов Fe – Mn – C позволило определить значения температур, перегрев расплава (Melt Superheating Treatment, MST) свыше которых приводит к разрушению микрогетерогенности, т. е. структурному переходу «жидкость – жидкость» (Liquid – liquid structure transition, LLT) в расплаве. Термин LLT понимается авторами как структурный переход «микрогетерогенный расплав – однородный раствор» и выражается в разрушении микрогетерогенного состояния при нагреве расплава Fe – Mn – C до определенной для каждого состава температуры (MST). Авторами ранее проведен анализ влияния LLT в расплавах Fe – Mn – C на микроструктуру, кристаллическое строение и механические свойства твердого металла в субмикрообъемах. В данной работе описан метод теоретического определения диапазона температур, где микрогетерогенное состояние расплава Fe – Mn – C термодинамически устойчиво. Проведена оценка термодинамической устойчивости дисперсных частиц Fe – C в среде Mn – C в формализме Гиббса по уравнениям, предложенным Г. Каптаем для регулярного раствора. Сделано предположение, что граница раздела дисперсная частица (Fe – C) и дисперсионная среда (Mn – C) обогащена углеродом. Показана возможность существования в расплаве Fe – Mn – C дисперсных частиц Fe – C, имеющих размеры от 2 до 34 нм, распределенных в дисперсионной среде Mn – C и отделенных от нее межфазной границей с повышенным содержанием углерода. Результат оценки согласуется с данными о размере структурных единиц вязкого течения, полученными ранее в рамках представлений теории абсолютных скоростей реакций.
The probability of the existence of microheterogeneous states in Fe – Mn – C melts has been analyzed in accordance with the concepts of chemical thermodynamics. The microheterogeneous state of a chemically heterogeneous Fe – Mn – C melt was understood as the presence of dispersed Fe – C particles in it. These are suspended in the Mn – C medium and separated from it by an interface. The microheterogeneous state in Fe – Mn – C melts is destroyed as a result of heating to a temperature specific for each composition. The hypothesis of the microheterogeneous state of Fe – Mn – C melts is supported by a wide range of numerous experimental data on their thermodynamic and physical properties. The identification of anomalies in temperature dependences of physical properties of Fe – Mn – C melts has allowed for temperature values above which the melt superheating treatment (MST) causes destruction of microheterogeneity to be determined, i.e., liquid – liquid structure transition (LLT) in the melt. LLT is understood by the authors as a structural transition “microheterogeneous melt – homogeneous solution”. This is expressed as the destruction of the microheterogeneous state when the Fe – Mn – C melt is heated to a temperature specific for each composition (MST). The authors have previously analyzed the effect of LLT in Fe – Mn – C melts on the microstructure, crystal structure and mechanical properties of solid metal in submicrovolumes. This paper describes a method of theoretical determination of the temperature range where the microheterogeneous state of the Fe – Mn – C melt is thermodynamically stable. The thermodynamic stability of dispersed Fe – C particles in the Mn – C medium has been estimated according to the equations proposed by G. Kaptay for a regular solution. It was assumed that the interface between the dispersed particle (Fe – C) and the dispersion medium (Mn – C) is enriched with carbon. The paper demonstrates the possibility of existence in the Fe – Mn – C melt of dispersed Fe – C particles with sizes from 2 to 34 nm, distributed in the Mn – C dispersion medium and separated from it by an interface with increased carbon content. The estimated result is consistent with the data on the size of structural units of a viscous flow, obtained earlier within the framework of the theory of absolute reaction rates.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.