第四章冶金熔体 表4-3某些熔体的表面张力 类型 液体 温度[℃] 表面张力(dyn.cm) 键熔体 327 SiOz 1800 共价键熔体 AlgO 50 690 硅酸盐熔体 Mn0·Si02 400 284 离子键熔体 1500 297 50 分子型液体 28.9 CHOH 由上式可知。当r>0时,则dσ/dC<0,即溶质容易吸附在表面上而使溶液的表面张力降低。 这种熔质称为表面活性物质。反之,当r<0时,则dσ/dC>0,即溶质使溶液的表面张力增大,这种 溶质称为表面不活性物质。 测定熔融铁合金的表面张力,可以用气泡最大压力法、卧滴法、悬滴法等。 熔融纯铁的表面张力测定值差别很大。现在可以认为在1550℃时,纯铁的表面张力约为1700 1900dyn°cm,表面张力的温度系数约为-0.4~-0.5 dyn.Cm“K"。溶质元素对熔铁表面张力的影响程 度决定于它的性质与铁的差别,如果溶质元素的性质与铁相近,则溶质原子与铁原子之间的作用力 和铁原子本身之间的作用力大体相似,对熔铁的表面张力影响较小。反之,溶质元素的性质与铁差 别越大,则对熔铁表面张力的影响就越大。一般说来,金属元素对熔铁表面张力的影响较小,而非 金属元素的影响就较大。碳、氮、氧和硫对熔铁表面张力的影响如教材第83页图4-5所示,由此可 见,硫和氧是很强的表面活性物质,只要含有很少量的硫和氧就使熔铁的表面张力大大下降,氮的 影响小些,而碳在浓度低时影响很小。熔融铁合金中求得的硫、氧、氮和碳的表面吸附量如教材第 83页图4-6所示。 例4-3根据图4-11S对熔铁表面张力的影响曲线,计算在含有0.02%时,硫的表面过剩浓度 r和每个硫原子所占据的面积A 解由图4-1可知,在含硫量大于0.02%时,该曲线的斜率△/△lgCs为一常数,应用吉布 斯吸附等温式计算r,今以硫浓度为0.02%和0.1%区间计算之,在0.02%时,0=1500dn·cm, 在0.1%时,0=1200dyn·cm,则 (1200-1500 =--= RIdIng8.314×10×1843×2.303(1g0.1-1g0.02) 12.1×10[m01·cm]第四章 冶金熔体 63 表4-3 某些熔体的表面张力 类 型 液 体 温 度[℃] 表面张力（dyn．cm—1) 金属键熔体 Fe Ni Pb 1550 1453 327 1865 1778 468 共价键熔体 SiO2 A12O3 1800 2050 307 690 硅酸盐熔体 CaO·Si02 MnO·SiO2 Na2O·Si02 1600 1570 1400 420 415 284 离子键熔体 NaCl CaF2 CuCl 800 1500 450 114 297 92 分子型液体 H2O C6H6 C2H5OH 20 20 20 72．8 28．9 22 由上式可知。当Γ>0时，则dσ/ dC <0，即溶质容易吸附在表面上而使溶液的表面张力降低。 这种熔质称为表面活性物质。反之，当Γ<0时，则dσ/ dC>0，即溶质使溶液的表面张力增大，这种 溶质称为表面不活性物质。 测定熔融铁合金的表面张力，可以用气泡最大压力法、卧滴法、悬滴法等。 熔融纯铁的表面张力测定值差别很大。现在可以认为在1550℃时，纯铁的表面张力约为1700～ 1900dyn•cm-1 ，表面张力的温度系数约为-0.4～-0.5dyn•Cm-1•K -1 。溶质元素对熔铁表面张力的影响程 度决定于它的性质与铁的差别，如果溶质元素的性质与铁相近，则溶质原子与铁原子之间的作用力 和铁原子本身之间的作用力大体相似，对熔铁的表面张力影响较小。反之，溶质元素的性质与铁差 别越大，则对熔铁表面张力的影响就越大。一般说来，金属元素对熔铁表面张力的影响较小，而非 金属元素的影响就较大。碳、氮、氧和硫对熔铁表面张力的影响如教材第83页图4—5所示，由此可 见，硫和氧是很强的表面活性物质，只要含有很少量的硫和氧就使熔铁的表面张力大大下降，氮的 影响小些，而碳在浓度低时影响很小。熔融铁合金中求得的硫、氧、氮和碳的表面吸附量如教材第 83页图4-6所示。 例4-3 根据图4—11中S对熔铁表面张力的影响曲线，计算在含有0．02%S时，硫的表面过剩浓度 Γ和每个硫原子所占据的面积A。 解 由图4—11可知，在含硫量大于0．02%时，该曲线的斜率Δσ／ΔlgCs为一常数，应用吉布 斯吸附等温式计算Γ，今以硫浓度为0.02％和0.1%区间计算之，在0.02％S时，σ=1500dyn·cm-1 ， 在0.1%S时,σ=1200 dyn·cm-1，则 -dσ -(1200-1500) Γ=------- = ------------------------------------- RTdlnC 8.314×107 ×1843×2.303(1g0.1一lg0.02) =12.1×10-10[m0l·cm-2] 63