Vliv chromu na povrchové napětí Fe-C-Cr modelových slitin

Mgr. Vlastimil Novák; doc. Ing. Lenka Řeháčková, Ph.D.; doc. Ing. Bedřich Smetana, Ph.D.; Ing. Ľubomíra Drozdová; prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.

Stáhnout článek v PDF

Předložený příspěvek je zaměřen na experimentální studium povrchového napětí vybraných Fe-C-Cr modelových slitin. Povrchové napětí vybraných slitin bylo měřeno pomocí jedné z kontaktních metod – metodou ležící kapky v pozorovací vysokoteplotní trubkové peci Clasic. Daná měření probíhala v teplotním intervalu od teploty likvidu modelové slitiny do teploty 1600 °C během ohřevu s rychlostí 5 °C·min^-1. Jednotlivé modelové slitiny byly během experimentu v kontaktu s vysoce čistým Al₂O₃ (korundovým) substrátem. Byl studován především vliv teploty a chemického složení na povrchové napětí. Pro vyšetřování vlivu chromu byly vybrány modelové slitiny, které se vzájemně lišily jeho obsahem. Obsah chromu ve vyšetřovaných slitinách se pohyboval v intervalu 0,92 – 4,76 hm. %. Z důvodu reprodukovatelnosti naměřených dat byla jednotlivá experimentální měření povrchového napětí vždy pro konkrétní vzorek několikrát opakována a poté statisticky vyhodnocena. Statistické analýzy byly uskutečněny prostřednictvím počítačového programu R (R Core Team (2018). R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL https://www.R-project.org). Při posouzení závislosti povrchového napětí na teplotě se ukázalo, že povrchové napětí daných slitin mírně vzrůstá s rostoucí teplotou a teplotní koeficient povrchového napětí dσ/dT je pozitivní. Tento jev lze přičíst obsahu povrchově aktivních prvků, především síry ve vybraných vzorcích. Pozitivní charakter teplotního koeficientu povrchového napětí se projevil nejvýrazněji u vzorků 2 – 4, jejichž obsah povrchově aktivních prvků (kyslík, síra) byl nejvyšší. Zde povrchové napětí statisticky významně vzrůstalo s rostoucí teplotou (celkový F-test, p-hodnota << 0,010). Takřka konstantní závislost na teplotě se projevila u vzorku 5, který obsahoval nejméně povrchově aktivních prvků. Statisticky vyhodnocen byl také vliv obsahu chromu na povrchové napětí, který se ukázal jako statisticky významně odlišný (Kruskal-Wallisův test, p-hodnota <<0,001). Bylo pozorováno, že povrchové napětí zkoumaných vzorků se s rostoucím obsahem chromu zvyšuje.

Klíčová slova: Fe-C-Cr slitiny; povrchové napětí; metoda ležící kapky; vliv chromu

VŠB – Technical University of Ostrava, Faculty of Metallurgy and Materials Engineering, Regional Materials Science and Technology Centre, 17. listopadu 15/2172, Ostrava-Poruba, Czech Republic