C_Fe_P_C_Fe_Co熔体热力学性质研究

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1、钢铁研究第4期(总第85期)ResearchonIron&SteelNo.4(Sum85)C—Fe—P、C—Fe—Co熔体热力学性质研究向洪涛张宪兵蒋国昌(上海大学邮编200072)【摘要】通过拟合过剩偏摩尔自由能与组元浓度的关系式需要的参数•建立起可应甲于整个液相区的组元活度解析式.应用此结构计算铁基含磷•祜三元系的活度，其结果与报迫的数据基本一致。并对报道的方法进行了部分修正，关键词活度C-Fe-P系C-Fe-Co系RESEARCHONTHERMODYNAMICSOFTERNARIESC-Fe-PANDC-Fe-CoXiangHongtaoZhangXiaobingJiangGuo

2、changShanghaiUniversity[Synopsis]In(hispapertheformulaofthecomponemactivitywhichisapplicabletothecom・pletcliquidoidisestablishedbyfitting(heparametersnecessary(oriherelationshipLk'tweentheexcesspartialmolarfreeenergyandcomponeniconcentration・Calculationoftheactivityforthefer-robasedCo—F'e—Ptern

3、arytallieswiththepublisheddata・Somecorrectionismadetothepreviouslyreporiedmethod・KcyMordactivityternaryC—Fe—PternaryC—Fe—Co1引言磷、钻是钢铁生产中要涉及的重要元索。磷在生产上常以有害元索的形象出现•但其能改善金属力学、物理和化学性能的乍用•已被利用开发岀几种新钢冲；而钻是i种贵at金属•多弔来主产特殊用途的台金•如耐热合金等。尽管如此•目庞对它们的性质还没有一个满這的、能达成共识的成果•报道的有关数据不尽一致•有些相差还很大“3尽可能从整个液相区透彻地研究清楚它们

4、的热力学性质•作为对反应机理的研究•无论对设计新的合金和钢种、生产上合理利用这些物质及开发新的主产工艺•都具有指导意义.2模型的建立按文献心・以下标1、2、3分别表示碳、佚、磷三个元素•三元系的过剩自由能•自曲谜可以表示成组元浓度的多顶式.碳组元的偏摩尔自由能和三元系自由能的计算公式分别为：£(Y・Z)=55.4,,YZ*(1)eo£(Y・Z)=z*⑵上式中含有的15个待定参数可以通过数据拟合而确定。其中为待定参数•通过拟合可以嘗到其数值・丿'人为拟合指数，作为亚正规溶液榄型•/和F至少大于？。规定当j>}+1・+1时•备待定参数的值均为零。考虑到引用数据较少•拟合指数取值过高计算结果

5、易偏差较大，因此本文拟合指数取值为：F=4・/=4且丿+&£8。对于纯组元・mo九=九=Fm=0(3)对C-Fe二元系•有久(丫・0)=Uc一k=1A..Y-(4)上式中Uc为碳组元以纯石墨为标准态时的偏摩尔自由能.K为碳组元活度标准态之间的转换系数。利用C—Fc二元系的热力学数据⑹•可以得到1600C时的月a・A•.42三个数据及K值。Fe-P二元系(即Y=1)的总过剩自由能/(1.Z)为/(1.Z)=虽EW=XF：Zk(5)10*1由Gibbs-Duhem方程及式(1).(5)式得到九=(1—j)F*(6)当^>2时•由Gibbs—Duhcm方程可得如=一F；-5-^—Aik(7)

6、3丿一1在Cast—Fe—P三元系中.Uc~—RTln(1-Y).则式⑴为A(y.Z)=一R7、ln(l一Y)—K(8)由上可知£iqyz+rr/i一^—Yz)zk2*32丿—1=一RTln^l-Y)-K-纟儿丫；+®7Z&(9)2用式(4).(5)得到的K值・不、心、九、F；、F；、F：和三元系C-Fe-P的碳饱和数据㈡.就得到月?1、“31、儿1、・“3：、・433、月3J儿?、儿3、月Jj9个数据.再由式(7)求得小儿J3个参数。这样•式(1)需要的15个参数至此全部拟合而岀。在所给定的条件下(J=4、&'=4、丿丄K冬8)・按Gibbs-Duhem方程可导岀各组元间的关系•考虑

7、到文献C的模型可能会产主截断误差•对组元3的偏摩尔自由能有下述精确公式人(Y・Z)=£00+He.4*2C'(10)6=七(1-丿+(—"-■4-k±Y~^Z^1(11)°41E00=H(12)201—；*如此可得C~Fe-P三元系组元活度计算式如下碳的活度为Ac=(1一y)exp((/j+K)/RT)(13)磷的活度为〜=yzexp(/3/^r)(14)3计算结果上述的计算模型是一个通用的方法•同样适用于C—Fe—Co三元系的组元活度计算。通