冶金原理3金属熔体

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1、HebeiPolytechnicUniversity内容大纲3.1熔铁及其合金的结构3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.3铁液中元素的溶解及存在形式3.4熔铁及其合金的物理性质HebeiPolytechnicUniversity内容大纲3.1熔铁及其合金的结构3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.3铁液中元素的溶解及存在形式3.4熔铁及其合金的物理性质HebeiPolytechnicUniversity3.1熔铁及其合金的结构金属熔体物理化学性质金属熔体结构相互关系3.1熔铁及其合金的结构3.1.1金属晶体的结构金属原子外层价电子为整个晶体共有金属键

2、：金属离子和价电子的结合力无方向性和饱和性金属离子：不互相排斥，为单独离子晶体中原子：排列—远程序性运动—围绕晶格结点作微小振动原子振动的平衡位置特征金属晶体中性原子构成3.1熔铁及其合金的结构3.1.2金属熔体的结构液体金属的结构：金属中组成质点（原子或离子）的排列状态和运动方式，取决于原子间交互作用能。气体固体液体温度对液体金属结构的影响：低温：接近固体的结构高温：接近气体的结构一般冶炼温度：准晶态结构过热度不高的金属熔体的结构，如熔铁，接近晶体的结构。3.1熔铁及其合金的结构3.1.3金属熔体的结构模型自由体积模型金属熔体是由每个原子占据一个大小

3、相同的自由体积所组成，总自由体积等于金属熔体在过热温度时的体积与熔点时固体金属体积之差。空位模型金属熔体的原子在温度升高时，可离开晶格的结点，形成空位，因而原子排列的有序性就比晶体的小。这些空位在某些地方不断出现，又在另一些地方不断消失，而原子仅能在每个结点附近才成为有序的排列，保持了近程序。3.1熔铁及其合金的结构3.1.3金属熔体的结构模型群聚态模型金属熔化时，原子间的键在一定程度上仍保持着，但原子的有序分布不仅局限于直接邻近于该原子的周围而是扩展到较大体积的原子团内，即在这种原子团内保持着接近于晶体中的结构，这称为金属熔体的有序带或群聚态。有序带

4、的周围则是原子混乱排列的无序带，但它们之间没有明显的分界面，所以不能视为两个相。这种群聚态不断消失，又不断产生，而一个群聚态的原子可向新形成的群聚态内转移。溶解于金属液中的元素在此两带内有不同的溶解度，能大量溶解于固体金属中的元素在有序带内的溶解度比较高，表面活性元素多在此两带的界面上存在。内容大纲3.1熔铁及其合金的结构3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.3铁液中元素的溶解及存在形式3.4熔铁及其合金的物理性质HebeiPolytechnicUniversity3.2铁液中组分活度的相互作用系数思考：铁液中各组分之间是否相互影响？存在相互影响例如：

5、1600℃时，纯铁中，；1600℃时，铁中S含量不变，当含有时，。说明：铁液中的组元不仅受到溶剂铁的作用，另外还受到其他组元的影响。相互作用系数——定量表征组元间相互影响的物理量。3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.2.1相互作用系数对于一个多元体系：式中：——组元的活度系数；——组元自身浓度变化对其活度系数的影响；——其他组元浓度变化对组元活度系数的影响。1、组元B以质量1%溶液为标准态3.2.1相互作用系数铁液中元素B活度系数的计算方法物理意义当铁液中组元B的浓度保持不变时，每加入1%的组元k到铁液中，所引起的组

6、元B活度系数对数值的改变。活度相互作用系数：代入式，得到2、组元B以纯物质为标准态3.2.1相互作用系数铁液中元素B活度系数的计算方法活度相互作用系数：或>，k的加入降低了组元B的活度系数，从而增加了组元B的溶解度例如：3.2铁液中组分活度的相互作用系数3.2.2相互作用系数的特征及其转换关系1、活度相互作用系数的特征>，k的加入增加了组元B的活度系数，降低了组元B的溶解度例如：2、活度相互作用系数之间的关系1）同类相互作用系数与分别为第二组元B及第三组元k的摩尔质量，当MB≈Mk时3.2.2相互作用系数的特征及其转换关系2）异类相互作用系数之间：式中

7、：M1——溶剂组元的相对原子质量。M1≈Mk时，2、活度相互作用系数之间的关系3.2.1相互作用系数1、化学平衡法要点：对于Fe-B-k三元系，由，以作图，直线斜率为，截距为。例题：在1813K测定铁液中碳的质量分数为1.5％的条件下，加入不同的硅量时，CO2-CO混合气体与[C]反应的气相平衡分压比见下表。试求和铁液中反应的解：利用不同求出不同时碳的活度系数，以作图求得对于反应已知1873K时，，则图中直线的斜率＝直线的截距＝所以2、溶解度法：要点：改变k的浓度得到不同浓度下的，作图得到直线，直线的斜为，根据活度相互作用系数的定义，由此可以求出3.2

8、.1相互作用系数3、活度系数的计算方法1）利用相互作用系数求解要点：利用活度系数计算公式计算铁