·1758· 工程科学学报，第38卷，第12期 200m 200m 200m 200m 图32101(a,c)和2205(b,d)双相不锈钢980℃和1050℃终轧热变形后的显微照片 Fig.3 Optical microscopy images of LDX2101 (a,e)and DSS2205 (b,d)after hot rolling at 980C and 1050C 的析出量大大减小，相界完整，连续性好，热塑性明显 △G9+△G9+△G9 (6) 提高. 由Thermo-Cale给出相关数据通过对FeCr二元 2.2氨化铬的溶解与析出热力学计算 相图中相应的平衡固溶度曲线进行回归拟合得到C Cr和N在铁基体中具有一定的固溶度，一旦超过 在铁基体中的平衡固溶度公式 该固溶度后，将以C,N的形式析出.本文采用第二相 对单质Cr在铁基体中的固溶反应： 组成元素在钢中的固溶度及第二相的形成自由能进行 Cr(=[Cr]e (7) 推导，得出第二相在钢中的平衡固溶度积公式，进一步 在某一定温度T下，C的平衡固溶度公式： 求出全固溶温度 lg [Cr]=A-B/T. (8) 实验钢固溶过程中Cr,N的平衡固溶量和沉淀析 式中，A和B为常数. 出量计算如下所示. 图4为FeCr二元相图.图中双相不锈钢所研究 考虑如下化学反应： 的热处理温度范围(1000~1600K)内封闭的相圈为Cr cN=20w+20 (1) 在两相中的平衡固溶度曲线，由此可以推导出C在奥 氏体中的溶解度公式，进一步求出C在两相中溶解的 2Cr =2 [Cr], (2) 标准反应吉布斯自由能.C在奥氏体中的最大平衡固 Nw-ON]. (3) 溶度是11%左右，可以近似使用稀溶液定律来计算平 衡固溶度公式.本文取1287~1426K温度范围的点进 由式(1)~式(3)可以得到 行拟合.图5为线性拟合结果.线性相关性均非常良 Cr,N =2 [Cr][N] (4) 好，得到的A和B值如表2所示 式(4)的平衡常数可以写为 9-2g 表2g[%C]=A-B/T中常数A和B值 (5) Table 2 Constants A and B of the formula of lg [Cr]=A-B/T dcrN 对于1%质量分数标准态，M的活度a可以表示为： 物相 A B适用温度范围/K拟合度/% aM=f[S%M],∫u为Henrian活度因子，其中当溶液为 铁素体aFe -0.140117021347~1474 96.07 稀溶液时，∫→l. 奥氏体yFe-0.052241490 1347~1474 96.32 由于反应物Cr,N纯物质，其活度为1，故该反应 的标准反应吉布斯自由能应为 其中C固溶入y中的固溶反应的标准反应吉布 AG RTInKe -RTIn [Cr]2.[N])= 斯自由能为工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 图 3 2101( a，c) 和 2205 ( b，d) 双相不锈钢 980 ℃和 1050 ℃终轧热变形后的显微照片 Fig． 3 Optical microscopy images of LDX2101 ( a，c) and DSS2205 ( b，d) after hot rolling at 980 ℃ and 1050 ℃ 的析出量大大减小，相界完整，连续性好，热塑性明显 提高． 2. 2 氮化铬的溶解与析出热力学计算 Cr 和 N 在铁基体中具有一定的固溶度，一旦超过 该固溶度后，将以 Cr2N 的形式析出． 本文采用第二相 组成元素在钢中的固溶度及第二相的形成自由能进行 推导，得出第二相在钢中的平衡固溶度积公式，进一步 求出全固溶温度． 实验钢固溶过程中 Cr2N 的平衡固溶量和沉淀析 出量计算如下所示． 考虑如下化学反应: Cr2N = 2Cr( s) + 1 2 N2( g) ， ( 1) 2Cr( s) = 2［Cr］， ( 2) 1 2 N2( g) =［N］． ( 3) 由式( 1) ～ 式( 3) 可以得到 Cr2N = 2［Cr］+［N］． ( 4) 式( 4) 的平衡常数可以写为 K Ⅳ = a2 CraN aCr2N ． ( 5) 对于 1% 质量分数标准态，M 的活度 aM可以表示为: aM = fM［% M］，fM为 Henrian 活度因子，其中当溶液为 稀溶液时，fM→1． 由于反应物 Cr2 N 纯物质，其活度为 1，故该反应 的标准反应吉布斯自由能应为 ΔG Ⅳ = － ＲTlnK Ⅳ = － ＲTln ( ［% Cr］·2 ［% N］) = ΔG Ⅰ + ΔG Ⅱ + ΔG Ⅲ ． ( 6) 由 Thermo--Calc 给出相关数据通过对 Fe--Cr 二元 相图中相应的平衡固溶度曲线进行回归拟合得到 Cr 在铁基体中的平衡固溶度公式［14］． 对单质 Cr 在铁基体中的固溶反应: Cr( s) =［Cr］Fe ． ( 7) 在某一定温度 T 下，Cr 的平衡固溶度公式: lg ［% Cr］= A － B/T． ( 8) 式中，A 和 B 为常数． 图 4 为 Fe--Cr 二元相图． 图中双相不锈钢所研究 的热处理温度范围( 1000 ～ 1600 K) 内封闭的相圈为 Cr 在两相中的平衡固溶度曲线，由此可以推导出 Cr 在奥 氏体中的溶解度公式，进一步求出 Cr 在两相中溶解的 标准反应吉布斯自由能． Cr 在奥氏体中的最大平衡固 溶度是 11% 左右，可以近似使用稀溶液定律来计算平 衡固溶度公式． 本文取 1287 ～ 1426 K 温度范围的点进 行拟合． 图 5 为线性拟合结果． 线性相关性均非常良 好，得到的 A 和 B 值如表 2 所示． 表 2 lg ［% Cr］= A － B /T 中常数 A 和 B 值 Table 2 Constants A and B of the formula of lg ［% Cr］= A － B /T 物相 A B 适用温度范围/K 拟合度/% 铁素体 α-Fe － 0. 1401 1702 1347 ～ 1474 96. 07 奥氏体 γ-Fe － 0. 05224 1490 1347 ～ 1474 96. 32 其中 Cr 固溶入 γ 中的固溶反应的标准反应吉布 斯自由能为 ·1758·