冯志慧等：经济型双相不锈钢2101中氮化物在基体中的平衡固溶度计算 ·1759· 2500 a 1700 (b) 2000 1600 1667℃ 、1667℃ d 1500 1500 1105℃ 兰1400 10001158℃ 1300 1259℃ 785℃ 500 12001158℃ a+a' 1252℃ 1100 20 4060 80 100 02 4 68101214 ICr1/% [Cry 图4由Thermo-Cacl软件得到的Fe-Cr二元相图(a)和y相区放大图(b) Fig.4 Phase diagrams of the Fe-Cr binary system calculated by using Thermo-clac software (a)and an enlarge figure of austenite (b) 1.10 2Cro=2[Cr],△G9=-56936+2T,Jmol.(9) 由Thermo-Cale给出相关数据也可以直接得到N,在y 1.05 相中的平衡固溶度公式(1374~11474K) lg[%N)=-2.752+1321/T, (10) 得到N,溶解在γ相中的标准反应的吉布斯自由能为 0.95 20=N].a69=-15143+4202 T.Jmol- (11) 000660.0068 0.000700.000720.00074 1/T7K- C,N、Cr和N,的热力学数据6-切如表3所示. 图5 Thermo-Cacl软件得到的Cr在奥氏体中的溶解量和温度的 由△G9=H,-S,T对表3数据进行拟合可以求得 关系 C,N分解为Cr和N,的自由能变化为 Fig.5 Relationships between the solubility of Cr in austenite and so- △G9=111704-62.193T,Jmol. (12) lution temperature 由此可以得到C,N平衡固溶于奥氏体相中时的标准 表3Cr2N、Cr和N2的热力学数据 Table 3 Thermodynamie data of Cr2N,Cr,and N2 Cr T/K 摩尔生成焓， 熵，Sr1 摩尔生成格， 熵，Sr1 摩尔生成焓， 熵，Sr1 Hr/(Jmol-1) (J-mol-1.K-1) Hr/(Jmol-1) (J.mol-1.K-1) H/(J-mol-1) (J.mol-1.K-1) 298 0 23.640 0 191.502 -114223 73.848 300 47 23.796 58 191.697 -114078 74.331 400 2479 30.781 2994 200.140 -106706 95.520 500 5082 36.582 5973 206.785 -99050 112.594 600 7830 41.589 8994 212.292 -91108 127.065 700 10703 46.015 12058 217.014 -82883 139.739 800 13681 49.991 15164 221.162 -74372 151.099 900 16746 53.600 18314 224.871 -65578 161.454 1000 19879 56.900 21506 228.233 -56498 171.017 1100 23165 60.030 -114223 73.848 反应的吉布斯自由能为式(9)、式(11)和式(12)相 △G9=39625-18.173T,J小mol-. (13) 加，得 由此可以得到Cr,N在y相中的平衡固溶度积公式：冯志慧等: 经济型双相不锈钢 2101 中氮化物在基体中的平衡固溶度计算 图 4 由 Thermo-Cacl 软件得到的 Fe--Cr 二元相图( a) 和 γ 相区放大图( b) Fig． 4 Phase diagrams of the Fe--Cr binary system calculated by using Thermo-clac software ( a) and an enlarge figure of austenite ( b) 图 5 Thermo-Cacl 软件得到的 Cr 在奥氏体中的溶解量和温度的 关系 Fig． 5 Ｒelationships between the solubility of Cr in austenite and so￾lution temperature 2Cr( s) = 2［Cr］，ΔG Ⅱ = － 56936 + 2T，J·mol － 1 ． ( 9) 由 Thermo-Calc 给出相关数据也可以直接得到 N2在 γ 相中的平衡固溶度公式( 1374 ～ 11474 K) ［15］ lg ［% N］= － 2. 752 + 1321 /T， ( 10) 得到 N2溶解在 γ 相中的标准反应的吉布斯自由能为 1 2 N2( g) =［N］，ΔG Ⅲ = － 15143 + 42. 02T，J·mol － 1 ． ( 11) Cr2N、Cr 和 N2的热力学数据［16--17］如表 3 所示． 由 ΔG Ⅰ = HT － ST T 对表 3 数据进行拟合可以求得 Cr2N 分解为 Cr 和 N2的自由能变化为 ΔG Ⅰ = 111704 － 62. 193T，J·mol － 1 ． ( 12) 由此可以得到Cr2 N平衡固溶于奥氏体相中时的标准 表 3 Cr2N、Cr 和 N2的热力学数据 Table 3 Thermodynamic data of Cr2N，Cr，and N2 T /K Cr N2 Cr2N 摩尔生成焓， HT /( J·mol － 1 ) 熵，ST / ( J·mol － 1 ·K － 1 ) 摩尔生成焓， HT /( J·mol － 1 ) 熵，ST / ( J·mol － 1 ·K － 1 ) 摩尔生成焓， HT /( J·mol － 1 ) 熵，ST / ( J·mol － 1 ·K － 1 ) 298 0 23. 640 0 191. 502 － 114223 73. 848 300 47 23. 796 58 191. 697 － 114078 74. 331 400 2479 30. 781 2994 200. 140 － 106706 95. 520 500 5082 36. 582 5973 206. 785 － 99050 112. 594 600 7830 41. 589 8994 212. 292 － 91108 127. 065 700 10703 46. 015 12058 217. 014 － 82883 139. 739 800 13681 49. 991 15164 221. 162 － 74372 151. 099 900 16746 53. 600 18314 224. 871 － 65578 161. 454 1000 19879 56. 900 21506 228. 233 － 56498 171. 017 1100 23165 60. 030 — — － 114223 73. 848 反应的吉布斯自由能为式( 9) 、式( 11) 和式( 12) 相 加，得 ΔG Ⅳ = 39625 － 18. 173T，J·mol － 1 ． ( 13) 由此可以得到 Cr2N 在 γ 相中的平衡固溶度积公式: ·1759·