Исходные данные. 1. Состав стали типа X18H9: ; ; ; . 2. Растворимость азота в железе при 1 атм Чипман и Корриган описывали уравнением
(6.1)
3. Учесть параметры взаимодействия только первого порядка: 
0,047; 
= 0,0063; 
= – 0,02; 
= 0,047.
Теория. Чипман и Корриган, анализируя экспериментальные данные различных авторов по поведению азота в жидком железе в присутствии легирующих элементов 
, эмпирически нашли, что энтальпийный параметр 
линейно зависит от параметра взаимодействия первого порядка 
:
. (6.2)
По определению
.
Изменение избыточной парциальной мольной свободной энергии 
.
Тогда
.
Дифференцируя уравнение 
по 
, получаем, что 
Для 1873 К имеем
откуда
.
При температуре Т имеем
,
откуда
.
Тогда коэффициент активности азота в сплаве 
при данной темературе Т выражается уравнением
Растворимости азота в железе 
и сплаве 
при данной Т связаны соотношением 
.
Тогда
Решение
(–0,047·18 + 0,0063∙9 –
– 0,02∙1,5 + 0,047∙0,5) = –0,62;
.
Итак, растворимость азота в стали при 1700 °С и 
атм равна 0,24 %.
Дополнение. Для описания температурной зависимости растворимости азота в железе за последние годы предложены уравнения, отличающиеся от (6.1). В данном расчете необходимо использовать то уравнение, которое применяли Чипман и Корриган, так как соотношение (6.2) получено на его основе.
55. Расчет концентрации титана,
отвечающей нитридообразованию
Задача. Термодинамическим расчетом определить, при какой концентрации титана в стали 08Х18Н10 при 1550 °С и 
Па (0,79 атм) образуются нитриды.
Исходные данные
1. 
(6.3)
2. 
. (6.4)
3. Параметры взаимодействия:
нет данных ; 
Теория. Константа реакции нитридообразования (6.3)
,
отсюда
(6.5)
Температурную зависимость 
получим на основе соотношения, вытекающего из теории квазирегулярных растворов:
(6.6)
где 
К.
(6.7)
Определим концентрацию азота 
, равновесную с нитридом:
(6.8)
Значение 
при 1550 °С вычислим по уравнению Чипмана – Корригана:
. (6.9)
Решение. Вычислим без учета 
:
.
Рассчитаем 
:
Определим по формуле (6.8):
.
Вычислим :
0,022∙18 + 0,009∙10 – 1,8∙0,17 –
– 0,0001∙182 + 0,0005∙102 – 0,0006∙18∙10 = 0,09;
.
Рассчитаем 
:
.
Определим искомую концентрацию титана по уравнению (6.5):
.
Итак, нитриды титана в стали 08Х18Н10 при 1550 °С и 
0,79 атм могут образовываться при концентрации титана 0,036 %.
Примечание. Для уточнения результата иногда полезно сделать вторую итерацию, учтя, что 
тоже влияет на
(а может быть и на ).
56. Расчет температуры нитридообразования
в стали
Задача. Сталь 08Х18Н10Т содержит 0,04 % азота и 0,6 % титана. Определить, при какой температуре в ходе охлаждения в ней может начаться образование нитридов титана.
Исходные данные
1. 
Дж/моль. (6.10)
2. 
Дж/моль. (6.11)
3. 
= –0,53;
нет данных; 
.
Теория. Реакция образования нитрида титана в стали имеет вид
(6.12)
. (6.13)
Прологарифмируем (6.13):
. (6.14)
Изменение энергии Гиббса реакции (6.12) 
находим, комбинируя уравнения (6.10) и (6.11):
–279290 + 126,76T – (16280 + 17,32T) =
= –295570 + 109,44T Дж/моль.
Тогда зависимость K от Т определяется выражением
. (6.15)
Для определения температурной зависимости используем соотношение Чипмана – Корригана:
(6.16)
Зависимость от Т получим на основе теории квазирегулярных растворов.
(6.17)
где 
Подставив (6.16) и (6.17) в (6.14) и приравняв правые части выражений (6.14) и (6.15), получим уравнение, из которого можно найти температуру нитридообразования Т:
(6.18)
Решение. Вычислим 
и 
:
0,13∙0,08 – 0,046∙18 + 0,0063∙10 – 0,53∙0,6 +
+ 0,0004∙182 + 0,00007∙102 – 0,00008∙18∙10 = –0,95;
0,013∙0,6 + 0,22∙18 + 0,009∙10 – 1,8∙0,04 – 0,0001 182+
+ 0,0005∙102 – 0,0006∙18∙10 = 0,33.
Подставим 
и 
в (6.18):
откуда Т = 1960 K (1687 °С).
57. Растворимость газов в шлаке
Задача. С целью удаления водорода из синтетического шлака, предназначенного для обработки жидкого металла, шлак при температуре 1823 К предварительно продувают азотом в ковше, футерованном керамическими материалами, через керамическую фурму. Определить степень загрязнения шлака азотом в результате такой продувки и изменение содержания азота, если использовать в качестве материала для фурмы и ковша графитовые огнеупоры.