碳饱和三元金属熔体热力学性质的计算方法

为了简化金属熔体热力学性质的计算过程和获得任意温度下熔体组元的热力学性质，基于一种碳饱和三元金属熔体热力学性质的计算方法，将三元金属熔体中碳的饱和溶解度分解为温度T和第三组元j的影响因子kj(或mj)两项，得到用T和kj(或mj)表示的组元活度相互作用系数的计算公式。用该公式可以计算出M—C-j三元熔体中组元j在任意温度下的活度相互作用系数，并可得到组元j的活度相互作用系数与温度的关系式。将计算的Fe-C—Cr体系和Mn—C—Fe体系的性质应用于热力学分析，获得了与实际生产比较吻合的结果。     

Fe—N熔体作用浓度计算模型

根据含化合物金属熔体的共存理论、相图以及前人的研究成果,推导了Fe—N熔体作用浓度计算模型,并求得了符合实际的结果。同时进一步确定氮的分配比与温度的关系式为:lgL_N=-1679.75/T_(K)+4.155(660～810℃);其相应的析出自由能的关系式为:△G_析~0=32182.42—79.605T_(K)J/mol(660～810℃)。     

含化合物金属熔体结构的共存理论及其应用

从含化合物金属熔体的原子本性和分子本性（活度的负偏差，混合△Ｇ和△Ｈ显示最小值，过剩稳定性的突然升高，电阻率显示最大值和相图等）出发，提出了反映本熔体实际的原子和分子共存理论。根据此理论的不同金属熔体作用浓度（即实测的活度）的计算模型。计算结果与实际符合的事实证明，共存理论恰当地反映了含化合物金属熔体的结构本质。     

氮在Fe Cr V液态高氮合金中的溶解行为

 采用MgO坩埚高频真空/加压感应炉在氮气压力04~10 MPa、温度1 570~1 640 ℃下,对加压感应熔炼Fe Cr V系高氮不锈钢进行了实验研究。结果表明,在30CaO 45Al2O3 25SiO2渣覆盖的情况下,氮在Fe 15Cr 10V、Fe 18Cr 10V、Fe 18Cr 15V和Fe 20Cr 20V液态合金中的溶解度分别为0595%、0736%、0776%和1020%,溶解度与氮分压的关系基本符合Sievert定律。渣对钢液吸氮和铝脱氧都起重要的作用,1 873 K、10 MPa氮气氛中,在30CaO 45Al2O3 25SiO2、40CaO 40Al2O3 20SiO2、40CaO 50Al2O3 10SiO2三种不同渣系作用下氮在液态Fe 18Cr 15V中的浓度分别是0776%、0849%和0884%。     

Fe—C—P,Fe—Mn—P,Fe—Si—P三元金属熔体作用浓度计算模型

根据含化合物的金属熔体结构的共存理论，推导了１６７３Ｋ下Ｆｅ－Ｃ－Ｐ、Ｆｅ－Ｍｎ－Ｐ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｐ三元金属熔体作用浓度计算模型。计算的磷的作用浓度与相应的实测磷活度相符合，从而证明所得模型可以反映Ｆｅ－Ｃ－Ｐ、Ｆｅ－Ｍｎ－Ｐ、Ｆｅ－Ｓｉ－Ｐ三元熔体的结构本质。同时模型揭示了Ｃ、Ｍｎ、Ｓｉ的摩尔分数对磷的转换系数的影响规律。     

Fe－P系合金熔体作用浓度的计算模型

根据化合物金属熔体的共存理论、相图．以及有关文献的研究结果，确定了Ｆｅ－Ｐ系合金熔体的结构单元，进而推导了各组元的作用浓度计算模型．研究结果表明：Ｆｅ、Ｐ作用浓度的理论计算值与其实测的活度值完全一致，从而证明了该模型的正确性．     

合金熔体结构和原子- 分子热力学模型

对金属熔体结构的研究证实熔体中存在短程有序结构,而含金属间化合物的合金熔体中发现了原子- 分子结合的团簇结构,即固态下的金属间化合物在熔体中并没有消失,而是以团簇结构（实际上就是液态的分子）存在,并与熔体中的自由原子存在化学平衡。从熔体结构出发,提出了适用于合金熔体的原子- 分子热力学模型。然后以Ca- Mg合金熔体为例,介绍了该模型的构建和求解方法,并计算了1010K下的Ca- Mg合金熔体中各物质的摩尔分数。最后,将计算得到的钙、镁摩尔分数与各自的实测活度值进行比较,发现两者吻合得较好。这从计算上证明了合金熔体中同时存在着金属原子和金属间化合物分子,两者处于动态化学平衡之中。且达到平衡时,金属原子的摩尔分数实际上就是各自的活度。因此,对于合金熔体而言,活度并不存在。     

基于不同模型的硅铁熔体热力学性质计算

采用熔体热力学模型计算熔体热力学性质是冶金物理化学研究的重要内容。基于Miedema模型和作用浓度模型对硅铁熔体混合焓和活度进行了计算,并与其他模型计算结果及实测数据进行了对比分析。计算结果表明,Miedema模型相对于作用浓度模型的混合焓计算结果与实测值差距较小。采用作用浓度模型计算硅铁活度时,需要依据已有的活度数据拟合得到硅铁金属间化合物的生成? 妓棺杂赡埽也捎没疃饶夂系玫降墓杼鹗艏浠衔锷勺杂赡苡胧匝橹挡罹嘟洗蟆６砸延腥攘ρＰ偷慕峁员确治霰砻鳎匀厶逦⒐劢峁沟淖既范棵枋鍪墙⑽锢硪庖迩逦夷茏既吩けㄈ厶逍灾实娜攘ρЪ扑隳Ｐ偷墓丶?     

Mn—Si及Cr—Si合金熔体作用浓度计算模型

根据含化合物金属熔体的共存理论，推导出Ｍｎ－Ｓｉ合金各组的作用深度计算模型，理论计算的ＭＭｎ，Ｍｓｉ与实测的ａＭｎ，ａｓｉ完全符合。文中还推导出Ｃｒ－Ｓｉ合金熔体作用浓度计算模型，用其可预报该合金熔体Ｃｒ，Ｓｉ组元在某温度下的活度值。     

Al-Si-Fe合金熔体质量作用浓度的热力学模型

基于原子分子共存理论(AMCT)建立了计算Al-Si二元熔体及Al-Si-Fe三元熔体结构单元质量作用浓度的热力学模型。针对Al-Si二元系熔体,根据FactSage热力学软件计算的活度得到生成复杂分子Al_2Si和AlSi的反应的标准摩尔吉布斯自由能的表达式,进而获得了Al-Si二元熔体中标准摩尔溶解吉布斯能变的表达式。同时建立了Al-Si-Fe三元系熔体的质量作用浓度计算模型,并与文献报道的结果对比。结果表明:1 673～1 873 K下在全浓度范围内计算得到的Al-Si和Al-Si-Fe熔体的质量作用浓度与前人报道的数据吻合良好。     

Thermodynamic Model for Calculating Activity of Nitrogen and Boron in Fe-C-B-N Molten Metal

The solubility of nitrogen in Fe-C-B-N system was measured at 1 758 K, and the computational model on activity (action concentration) of nitrogen and boron was established based on phase diagram and the coexistence theory about metal melt structure model. Comparing the computed results with the experimental results, satisfactory conclusion can be obtained. The result shows that BN and B₄ C can exist in Fe-C-B-N molten metal at high temperature, which consequently restrains the nitrogen removal from the melt. However, B₄C content is extremely low. Before graphite is precipitated, the influence of carbon on activity of nitrogen in melt is higher in ternary system than in binary system; however, this effect is contrary to that after graphite is precipitated.     

Model of Calculating Activity of Nitrogen and Vanadium in Fe-C-V-N Molten Metal

The solubility of nitrogen in the Fe-C-V-N system was measured at 1 708 K and the model of calculating activity （action concentration） of nitrogen （N） and vanadium （V） was derived according to the phase diagram and the coexistence theory of the metal melt structure. The solubility expression of nitrogen in the Fe-C-V-N system at 1 708 K was ωN =0. 058 194-0. 010 367ωc＋0. 005 543 4ωv. Comparing the computing results with the experimental resuits, a satisfactory conclusion could be obtained. The analysis of the Fe-C-V-N system using this model showed that VN was present in a high temperature metal melt, which would reduce the action concentration of nitrogen obviously. It was consequently disadvantageous to the removal of nitrogen from hot metal.     

高炉内铁?焦界面的渗碳润湿行为研究

高炉内铁水渗碳过程是影响冶炼效率及未饱和铁水对炉缸炉衬侵蚀的重要因素。本文通过高温真空润湿性测试装置模拟了高炉炉缸区的铁水渗碳反应,分析了不同碳质量分数（3.8%、4.3%、4.8%）的Fe?C熔体与质量分数为99.9%的石墨基体在高温下界面间的润湿反应,同时利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）研究了渗碳界面的微观形貌及渗碳距离。结果表明:界面接触角随着Fe?C熔体中碳含量的增加而变大;熔化过程中,接触角随着反应时间延长而减小,并最终趋于稳定;4.8%碳质量分数的Fe?C熔体中由于含碳量已至饱和,处于不润湿状态。扫描电镜分析显示,Fe?C熔体与石墨基体的接触界面形成了“球帽状”凹陷,凹陷半径与体积随碳含量的增加而减小。能谱线扫描分析显示,随着Fe?C熔体中初始碳含量的增加,石墨基体中的碳素溶解量减少,渗碳效果变差,良好的润湿性有利于碳的传质。通过计算表面能发现,石墨基体中碳素溶解进入Fe?C熔体后,有效减小了两者之间的表面能,使得表面张力减小,接触角在熔化期间递减。      

转炉顶吹与复合吹炼条件下冶金效果的对比

对抚顺新钢铁公司顶吹转炉复合吹炼改造前后冶炼工艺效果的差异进行了对比研究,结果表明：顶底复合吹炼工艺在冶炼终点的碳、氧控制水平较好[终点碳含量为0.06%～0.10%时（质量分数,下同）,碳氧积为0.0026～0.0029],终点炉渣组元结构组成方面较合理,终点钢水氮含量较低（约16×10-6）。采用复吹工艺后,转炉终...     

加压感应熔炼Fe Cr V系高氮钢及其铝脱氧

 真空/加压感应炉以10 MPa高纯氮(体积分数≥99999%)为氮源熔炼了Fe Cr V高氮钢,分析了氮的溶解度与氮分压和铬、钒含量的关系。氮在Fe Cr V合金中的溶解服从Sievert定律,氮的溶解度随铬和钒含量的增加而增加。用Al和Fe Al(铝的质量分数为50%)合金加顶渣对Fe Cr V合金进行了脱氧实验,Fe Al合金加CaF2 CaO Al2O3(各成分比例为1∶4∶1)顶渣40 min可使Fe 20Cr 193V合金的氧的质量分数降低到0007 2%。     

Nitrogen solubility and nitride formation in FeCrNi alloys

A series of FeCrMnNi alloys was melted under high nitrogen gas pressure. The nitrogen concentration in the solidified metal was found to be experimentally related to the melt pressures that ranged from 0.1 to 200 MPa, to the alloy composition, and to alloy concentration. The nitrogen solubility followed Sievert's law. The activity coefficients determined at these higher pressures for the alloying elements Cr, Mn and Ni were similar to those previously obtained at lower pressures. At the higher nitrogen melt-pressures, the nitrogen concentration exceeded the interstitial nitrogen solubility resulting in the formation of metal-nitrides.     

氮、碳、锰对介稳奥氏体锰钢力学性能及耐磨性的影响

 研究了氮、碳、锰等合金元素对介稳奥氏体锰钢力学性能及耐磨性的影响。结果表明,在中、小冲击磨损工况条件下,由于应力波效应,决定锰钢耐磨性的因素有2个：加工硬化性和机械强度,而且2个因素相互制约,只有当这2个因素的提高幅度都较大时,其耐磨性才能大幅度提高。将15C 127Mn奥氏体锰钢的碳的质量分数大约降至1%,锰的质量分数降至≤8%,同时加入质量分数约01%的氮时,可得到一种新型耐磨材料——氮微合金化介稳奥氏体锰钢。     

Phase transformations during tempering of the Fe-15Cr-1Mo martensites containing nitrogen or carbon

Hardness measurements, dilatometry, internal friction measurements, Mössbauer spectroscopy and transmission electron microscopy are utilized in order to study the effect of tempering on the microstructure of a stainless martensitic steel containing 15% Cr, 1% Mo and 0.6% N. A similar carbon steel containing 15% Cr, 1% Mo and 0.6% C is used for comparison. Tempering of alloy Fe-15Cr-1Mo-0.6N in the low temperature range of 353-473 K leads to formation of hexagonal ?-nitride (Fe,Cr)₂N, which is followed by precipitation of the orthorombic ?-nitride (Fe,Cr)₂N at temperatures of 573-773 K. The hexagonal nitride Cr₂N is precipitated at 923 K and preferably formed at grain boundaries. The alloy Fe-15Cr-1Mo-0.6C shows the expected tempering behaviour. ?-carbide (Fe,Cr)₂C and cementite (Fe,Cr)₃C are precipitated during low temperature ageing, followed by the formation of Cr₇C₃ carbides after the temperature has risen to 873 K. With a similar interstitial content the amount of retained austenite in the nitrogen martensite is nearly twice as high as in the carbon one. Furthermore, the thermal stability of the retained austenite of the nitrogen alloy is substantially higher than that of the carbon steel.