固相线

工程技术学术语

相是物理学名词。成份、结构相同的组织统称为相。二元相图又称二元系相图，是表示系统中两个组元在热力学平衡状态下组份和温度、压力之间的关系的简明图解。

名词解释

相，是物理学名词。成份、结构相同的组织统称为相。多相系统中，不同相之间一定有明显的分界面，越过界面时，物理性质和化学性质将发生突变。

如有冰、水组成的混合物，冰是一个相，水又是一个相，共有两个相。而酒精可以溶解于水，水和酒精的混和物却只有一个相。又如两块晶形相同的硫黄是一个相，而两块晶形不同的硫黄(如斜方晶形和单斜晶形)则是两个相。不同的相之间的相互转变叫做相变。相变是十分普遍的物理过程。物态变化就是一种相变过程。例如，固体、液体之间的物态变化过程就是物质从固相转变为液相(熔化)或液相转变为固相(凝固)的过程。

固相就是由固体组成的相。

二元相图

二元相图又称二元系相图，英文名称binary diagram，是表示系统中两个组元在热力学平衡状态下组份和温度、压力之间的关系的简明图解。最初，相图通过大量实验得到。随着计算材料学的发展，以分子动力学为基础的计算相图成为得到相图的一种高效手段。

任何复杂的二元相图均可视为由如下四种平衡中的一种或者几种组合而成，即：

1.溶液与纯物质的平衡相图，属于这类相图的有二元共晶相图和二元共析相图；

2.溶液与固溶体的平衡相图，属于这类相图的有二元连续固溶体相图和二元有限固溶体相图；

3.溶液与化合物的平衡相图，属于这类相图的有含中间化合物的二元相图；

4.液液分层的平衡相图。

固相线定义

在二元相图上将各相区分隔开的线叫相界线。

合金冷却时，会在某一个温度开始形成固体晶体（但大部分为液体），再继续冷却，就会在一个更低的温度完全变成固体。随着合金成分的变化，这两个温度点也会变化，因此形成一个相对合金成分变化的两条曲线。上面一条曲线为液相线，下面为固相线。

液相线其上全为液相，线下有固相出现。固相线其下全为固相。

固相线的计算

在几个钢种热物性参数中，影响两相区分布的主要参数为液相线和固相线。二者之间的差值决定了固液两相区的大小，也反映了该钢种溶质的偏析程度。对于液相线的计算，研究人员给出不同的公式，虽然各个公式之间存在一定差异，根据各自公式的应用范围，结果基本能满足工程要求。然而，针对固相线的计算则很少，主要是因为钢中含有多种合金元素，这些多元合金及相互作用对固相线的影响还相对缺乏。有些研究者提供了一些实验数据，但是这些数据相对分散，很难清晰反应出钢种中不同溶质元素对固相线的影响。

平衡状态固相线计算

常用的计算公式是基于Fe-C平衡相图（铁碳平衡图）确定的平衡凝固下固相线计算公式。该公式是将钢中其他元素根据该元素对钢种凝固影响转化成相应含量的碳的影响，即碳当量，然后根据Fe-C平衡相图中相关的相分界线，计算该钢种固相线。

非平凝固状态固相线计算

利用上式计算固相线温度与生产条件下实验测量的数据相比，发现计算数值明显偏高。这主要是因为钢中多元合金元素及这些元素在枝晶间的微观偏析乃至宏观偏析导致连铸过程中钢的凝固路径偏离平衡状态。因此，连铸过程中采用平衡凝固条件下固相线计算公式势必会影响动态二冷与动态轻压下在线二级模型的控制精度。

实践应用表明，采用非平衡凝固状态下的固相线，模型热跟踪计算结果与铸坯实际凝固状态吻合很好。鉴于当前非平衡凝固固相线研究的不足及其对轻压下控制模型精度的影响，北京科技大学钱宏智等提出基于规则的正六棱锥体枝晶的凝固过程溶质微观偏析模型可以较好地确定非平衡凝固的固相线温度。

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