BerandaSainsKimiaIlmu dan Teknologi Material - Difusi - Bagian 5.34

Ilmu dan Teknologi Material – Difusi – Bagian 5.34

Pada suhu kira-kira berapakah suatu spesimen besi-$\gamma$ harus dikarburisasi selama $4 \text{ jam}$ untuk menghasilkan hasil difusi yang sama dengan karburisasi pada suhu $1000^\circ \text{C}$ selama $12 \text{ jam}$?

Menentukan Nilai Difusi Pertama

Kita cari tahu properti karbon pada besi-$\gamma$

  • Faktor pra-eksponensial $(D_0)$: $2,3 \times 10^{-5} \text{ m}^2/\text{s}$
  • Energi Aktivasi $(Q_d)$: $148000 \text{ J/mol}$
  • Konstanta Gas $(R)$: $8,314 \text{ J/mol} \cdot \text{K}$
  • Temperatur $(T)$: $1273 \text{ K}$

Kita gunakan persamaan Arhenius untuk difusi

$$D_1 = D_0 \exp \left(-\frac{Q_d}{RT_1} \right)$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$D_1 = 2,3 \times 10^{-5} \exp \left(-\frac{148000}{8,314 \cdot 1273} \right)$$

$$D_1 = 2,3 \times 10^{-5} \exp \left(-\frac{148000}{10583,722} \right)$$

$$D_1 = 2,3 \times 10^{-5} \exp (-13,983738)$$

$$D_1 = 2,3 \times 10^{-5} \cdot 8,451 \times 10^{-7}$$

$$D_1 = 1,943 \times 10^{-11} \text{ m}^2/\text{s}$$

Menentukan Waktu Karburasi Kedua

Agar dua proses perlakuan panas menghasilkan profil difusi yang identik (konsentrasi yang sama pada kedalaman yang sama), nilai perkalian koefisien difusi dan waktu harus sama.

$$D_1 \cdot t_1 = D_2 \cdot t_2$$

$$1,943 \times 10^{-11} \cdot 43200 = D_2 \cdot 14400$$

$$8,393 \times 10^{-7} = D_2 \cdot 14400$$

$$D_2 = \frac{8,393 \times 10^{-7}}{14400}$$

$$D_2 = 5,828 \times 10^{-11} \text{ m}^2/\text{s}$$

Menentukan Suhu Kedua

Kita gunakan persamaan Arhenius untuk difusi

$$D_2 = D_0 \exp \left(-\frac{Q_d}{RT_2} \right)$$

Substitusikan nilai-nilainya

$$5,828 \times 10^{-11} = 2,3 \times 10^{-5} \exp \left(-\frac{148000}{8,314T} \right)$$

$$\frac{5,828 \times 10^{-11}}{2,3 \times 10^{-5}} = \exp \left(-\frac{148000}{8,314T} \right)$$

$$2,533 \times 10^{-6} = \exp \left(-\frac{148000}{8,314T} \right)$$

$$-12,886106 = -\frac{148000}{8,314T}$$

$$-107,135T = -148000$$

$$T = \frac{-148000}{-107,135}$$

$$T = 1381,434 \text{ K}$$

Artikel Terkait

Tinggalkan komentar

Silakan masukkan komentar anda!
Silakan masukkan nama Anda di sini

Artikel Terbaru

Artikel Populer