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-CoXiangHongtaoZhangXiaobingJiangGuochangShanghaiUniversity[Synopsis]In(hispapertheformulaofthecomponemactivitywhichisapplicabletothecom・pletcliquidoidisestablishedbyfitting(heparametersnecessary(oriherelationshipLk'tweentheexcesspartialmolarfreeenergyandcomponeniconcentration・Calculationoftheactivityforthefer-robasedCo—F'e—Pternarytallieswiththepublisheddata・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)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。通过上机计算•得到C-Fe-P三元系和C-Fe—Co三元系的各组元的过剩自由能和体系的过剩自由能计算式的系数见表1所示。图1示岀1600C时C-Fe-P系中磷和碳的等活度线•图2示岀对C-Fe-P三元系本文的计算结果与文献⑹的比较。图3示出C-Fe-Co系在1600C时钻和碳的等活度线•图4为计算结果与文献皿的比较。4结果通过上述计算•可以得岀以下结论；(1)本文得到了含磷、钻铁基三元系组元热力学参...