。820· 北京科技大学学报 2006年第9期 表2奥氏体中二元化合物的溶度积 物质的含量和溶度积都是以摩尔分数表示的，因 Table 2 Solubility products of binary compounds in austenite 此两者之间可以用下式进行转换： 化合物 A B 参考文献 (Fe)2 KIMI=10(M)(X) X 108-4/T (22) Tic 10745 5.33 [ TiN 14400 50 [ 其中(Fe),(M)和(X)是相应元素的摩尔质量. AIN 7184 1.79 所用到的溶度积如表2所示，代入方程组进行求 [1,6.12 Mr 9020 2929 解，所得结果如表3和图1所示. 【5,13-14 表1CSP工艺生产低碳钢的成分 表3热力学模型的计算结果 Table 1 Composition of low carbon steel produced by CSP Table 3 Calculation results of the thermodynamic model % 化合物 最大体积分数 析出开始温度/℃ C Mn Al Ti N Ti(CxNI-x) 2315X10-5 1200 005103900120030600010.0047 AIN 3.X10-4 1010 MnS 4.18X104 1440 3.0 (a) 1.0 (b) 2.5 0.8 2.0- 0.6 1.5 0.4 1.0 0.2 03s0 1150 1250 1350 1450 P050 1150 1250 1350 1450 K T/K 6.5 3.92 (c) (d) 6.0 3.88 5.5 3.80 5.0 3.76 450501i001150120012501300 10001100120013001400150016001700 T/K T/K 图1温度对碳氨化物Ti(CxN-)中的(a)x,(b)[T因，(c)IAl,(d山[Mns的作用 Fig.1 Effect of temperature on(a)x in the carbonitride Ti(C N-x),and (b)[Tis,(c)[Aly and (d)Mns in the austenite 图1(a)表明，碳氮化物Ti(CxN-x)中碳的 果一致45,19 占位分数随着温度的降低而增加.其原因是高温 Thermo-Cale的计算结果表明相的组成是温 时TN的溶度积比TiC的溶度积大，Ti首先与N 度的函数（如图2所示）.在局部放大图（图2(b) 反应生成TN,随着温度的降低i与C开始反 中，曲线与水平坐标温度的交点表示， 应，因此碳氮化物的占位分数随温度的降低其值 Ti(CxN-x)和AIN的开始析出温度，值分别为 逐渐变大.碳的占位分数变化范围从0.00759 1410℃1240℃和1076℃（图中的c,d和f 到0028.如图1(b)~(d所示，奥氏体中Mn,Ti 点).热力学模型与Themo-Calc计算结果大体 和A1的量随温度的降低而减少说明析出的量逐 一致，之间的差别是由于T的含量较低以及两者 渐增加.计算结果表明MnS,Ti(CxN1-)和AlN 采用的溶度积公式不一致所造成的.Thermo-一 的开始析出温度分别为1440℃，1200℃和1010 Calc的计算结果也表明Ti(CxN-x),AlN和 ℃.Mns和AN开始析出温度与部分文献的结 MnS在低温奥氏体中同时存在，这也从另一个方物质的含量和溶度积都是以摩尔分数表示的, 因 此两者之间可以用下式进行转换: K[ M][ X] = ( Fe) 2 10 4 (M ) ( X) ×10 B -A/ T ( 22) 其中( Fe) , ( M ) 和( X) 是相应元素的摩尔质量. 所用到的溶度积如表 2 所示, 代入方程组进行求 解, 所得结果如表 3 和图 1 所示. 表 1 CSP 工艺生产低碳钢的成分 Table 1 Composition of low carbon steel produced by CSP % C Mn S Al Ti N 0.051 0.39 0.012 0.030 6 0.001 0.004 7 表 2 奥氏体中二元化合物的溶度积 Table 2 Solubility products of binary compounds in austenite 化合物 A B 参考文献 TiC 10 745 5.33 [ 1] TiN 14 400 5.0 [ 1] AlN 7 184 1.79 [ 1, 6, 12] M nS 9 020 2.929 [ 5, 13 14] 表 3 热力学模型的计算结果 Table 3 Calculation results of the thermodynamic model 化合物 最大体积分数 析出开始温度/ ℃ Ti( C xN1 -x ) 2.315×10 -5 1 200 AlN 3.1×10 -4 1 010 MnS 4.18×10 -4 1 440 图 1 温度对碳氮化物 Ti( Cx N1 -x) 中的( a) x , (b) [ TiS] , ( c) [ AlS] , ( d) [ MnS] 的作用 Fig.1 Effect of temperature on ( a) x in the carbonitride Ti( CxN1 -x ) , and ( b) [ TiS] , ( c) [ AlS] and ( d) [ MnS] in the austenite 图 1( a) 表明, 碳氮化物 Ti( C xN1-x ) 中碳的 占位分数随着温度的降低而增加 .其原因是高温 时 TiN 的溶度积比 TiC 的溶度积大, Ti 首先与 N 反应生成 TiN, 随着温度的降低 Ti 与 C 开始反 应, 因此碳氮化物的占位分数随温度的降低其值 逐渐变大 [ 5] .碳的占位分数变化范围从 0.007 59 到 0.028 .如图 1( b) ～ ( d) 所示, 奥氏体中 M n, Ti 和Al 的量随温度的降低而减少说明析出的量逐 渐增加.计算结果表明M nS, Ti( C xN1 -x ) 和AlN 的开始析出温度分别为 1 440 ℃, 1 200 ℃和 1 010 ℃.MnS 和 AlN 开始析出温度与部分文献的结 果一致[ 4 5, 15] . Thermo-Calc 的计算结果表明相的组成是温 度的函数( 如图 2 所示) .在局部放大图( 图 2( b) ) 中, 曲 线 与 水 平 坐 标 温 度 的 交 点 表 示, Ti( Cx N1 -x ) 和 AlN 的开始析出温度, 值分别为 1 410 ℃, 1 240 ℃和 1 076 ℃( 图中的 c, d 和 f 点) .热力学模型与 Thermo -Calc 计算结果大体 一致, 之间的差别是由于 Ti 的含量较低以及两者 采用的溶度积公式不一致所造成的.Thermo - Calc 的计算结果也表明 Ti ( Cx N1 -x ) , AlN 和 MnS 在低温奥氏体中同时存在, 这也从另一个方 · 820 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 9 期