Thermodynamics of iron-carbon melts

• Published in: Acta metallurgica 1956-07, Vol.4 (4), p.396-406
• Main Authors: Turkdogan, E.T., Leake, L.E., Masson, C.R.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(56)90030-X

Iron-carbon melts over the range from medium carbon content to saturation, have been equilibrated with methane-hydrogen mixtures at 1300°, 1400°, and 1500°C. The free energy of formation of methane determined is in agreement with existing data. The value of ΔH c over the entire composition range was estimated to be about 4400 cal/mole. The relationship between the activity coefficient and the atom fraction of carbon does not obey a particular solution law; the plot of a c against N c , however, gives a simple curve which is practically linear from about N c = 0.12 to saturation. Choosing an infinitely dilute solution as the standard state, i.e. γ' c → 1.0 when N c → 0, the variation of the activity coefficient of carbon with concentration may be expressed as log γ' c = 5.0 N c when N c < 0.045, and the free energy of solution of graphite in iron has been found to be ΔG° = 4400−3.49 T cal/g atom. An attempt has been made to calculate the effect of carbon on the activity coefficient, of oxygen dissolved in molten iron from 0 to 5.0% carbon. Des bains fondus Fe-C avec des teneurs en C allant de valeurs moyennes à la saturation, ont été mis en équilibre avec des mélanges méthane-hydrogène à 1300°, 1400° et 1500°C. L'énergie libre de formation du méthane a été trouvée en accord avec les données connues. La valeur Δ H ̄ c dans le domaine de teneurs utilisées, a été estimée à environ 4.400 cal/mole. La relation entre le coefficient d'activité et la teneur en atomes de carbone n'obéit pas à une loi particulière; le diagramme de a c en fonction de N c donne une courbe simple qui est pratiquement linéaire de N c = 0,12 environ jusqu'à la saturation. Si l'on choisit comme état de référence une solution infiniment diluée, c.à.d. γ' c → 1.0 pour N c → 0 la variation du coefficient d'activité du carbone avec la concentration peut s'exprimer: log γ' c = 50 N c pour N c < 0.045, et l'énergie libre de dissolution du graphite dans le fer a été trouvée égalé à ΔG° = 4.400−3.49 T cal/atome gramme. On a tenté do calculer l'action du carbone sur le coefficient d'activité de l'oxygène dissous dans du fer fondu pour des teneurs allant de 0 à 5% de carbone. Eisen-Kohlenstoff-Schmelzen im Bereich zwischen mittlerem Kohlenstoffgehalt und der Sättigung wurden bei 1300°, 1400° und 1500°C mit Methan-Wasserstoff-Mischungen ins Gleichgewicht gebracht. Die freie Bildungsenergie von Methan, die bestimmt wurde, ist in Übereinstimmung mit vorliegenden Daten. Der Wert für Δ H ̄ c im gesamten