《合金热力学》求取 ⇩

第一章概论1

一、热力学系统、相、广延性能与强度性能2

二、状态函数与状态变量2

三、常用的几个数学概念和公式3

参考文献7

第二章物态方程8

一、纯物质的P-V-T图8

二、均匀相的压缩率、体胀系数及相对压力系数9

三、理想气体的物态方程12

四、真实气体的物态方程14

五、凝聚相的物态方程19

参考文献21

第三章热力学第一定律22

一、功22

二、热27

三、热力学第一定律28

(一)第一定律用之于循环系统28

(二)第一定律用之于系统状态的变化29

(三)热力学状态函数——内能31

(四)热力学状态函数——焓32

四、定压热容量Cp和定容热容量Cv33

(一)当U、H为V、T、P的函数时其导函数的意义33

(二)定容热容量Cv的计算38

(三)热容量Cp的实验测定值45

(四)金属发生同素异构变化时的热容量改变47

五、反应过程的焓变化48

(一)标准焓48

(二)反应焓的计算50

参考文献53

第四章熵与自由能55

一、熵56

(一)熵是状态函数56

(二)可逆过程中的熵变化59

(三)不可逆过程中的熵变化61

(四)热力学第一定律的表述法64

(五)熵与能量退化65

(六)熵与无序度67

(七)熵函数71

(八)熵的数值计算78

二、自由能80

(一)F函数和G函数可作为平衡的判据81

(二)自由能的性质82

(三)自由能的应用85

(一)气体分子的分布与容器容积的关系98

三、统计热力学概念98

(二)粒子在不同能级上的分布101

(三)配分函数107

参考文献111

第五章热力学特性函数113

一、引言113

二、热力学特性函数的性质114

三、勒让德(Legendre)微分变换116

四、麦克斯韦关系式117

五、麦克斯韦关系式的应用120

参考文献128

第六章溶液129

一、基本概念129

(一)溶液成分的表示法129

(二)溶液的体积、焓和熵130

(三)偏摩尔量与化学势135

(四)吉布斯-杜亥姆(Gibbs-Duhem)方程138

(五)热力学摩尔量与偏摩尔量之间的关系141

二、气体混合物的性质143

(一)理想气体143

(二)非理想气体147

三、凝聚相理想溶液的性质152

四、凝聚相实际溶液的性质154

五、溶液的混合函数和过剩函数156

(一)混合函数(Mixing functions)156

(二)过剩函数(Excess functions)157

六、拉乌尔定律(Raoult′s law)和亨利定律(Henry′s law)159

(一)定义159

(二)拉乌尔定律与亨利定律间的关系160

(三)实际金属二元溶液的a-x曲线161

(四)稀溶液中溶质的化学势162

(五)气体在金属中的溶解——西维茨定律(Sievert′s law)164

七、标准状态的选择与转换166

(一)基本概念166

(二)标准状态的选择169

(三)标准状态之间的转换171

八、吉布斯-杜亥姆方程的应用175

九、多组元稀溶液的性质178

十、多组元溶液中的偏摩尔吉氏自由能182

参考文献185

第七章溶液的模型186

一、理想溶液模型186

二、亚晶格理想溶液模型189

三、规则溶液模型191

四、准化学模型195

五、过剩函数的表达式199

六、混合焓HM的表达式204

参考文献207

第八章自由能-成分曲线图209

一、二元溶液的自由能-成分曲线图209

(一)GMm-x曲线上各点处切线的性质210

(二)规则溶液GMm-x曲线的分析211

二、G曲线与相平衡219

(一)两相平衡的条件219

(二)G曲线与各种二元相图的关系222

(三)等G曲线(Equal G-CUrVe)231

三、G曲线在相变中的应用233

(一)G曲线的切线方程233

(二)形核过程的分析236

(三)二元溶液的脱溶过程240

(四)增幅分解246

(五)奥斯瓦尔德(Oswald)熟化的理论252

参考文献256

第九章相图的分析与计算258

一、单元系258

(一)纯物质的相图258

(二)固体-液体平衡260

(三)固体-固体平衡260

二、二元系261

(一)以理想溶液模型为基础的二元相图分析261

(二)以规则溶液模型为基础的二元相图分析265

三、相图的计算274

(一)相图计算的必要性274

(二)相图计算的一般原则275

参考文献284

(二)纯铁的吉氏自由能-温度曲线(G-T图)285

(一)纯铁的相变特点285

一、纯铁的热力学285

第十章铁基二元合金热力学285

(三)纯铁在高压下的相变294

(四)铁的磁性转变及其影响295

二、a相与γ相的平衡热力学300

(一)奥氏体与铁素体之间的平衡300

(二)铁素体与奥氏体中的合金浓度差302

(三)a/γ稳定化参数306

(四)γ/ε稳定化参数和层错能312

三、Fe-C合金热力学316

(一)以规则溶液模型为基础的奥氏体吉氏自由能表达式316

(二)奥氏体中的碳活度318

(三)Fe-Fe3C相图上的Acm线321

(四)舒曼(Schurman)的奥氏体碳活度表达式322

(五)启普曼等人的Fe-C系奥氏体碳活度的表达式326

(六)以规则溶液模型为基础的铁素体吉氏自由能表达式330

(七)规则溶液的亚晶格模型331

四、Fe-C相图338

五、Fe-N相图341

(一)氮在铁素体中的溶解度341

(二)氮在奥氏体中的溶解度342

(三)γ′相的生成吉氏自由能344

(四)ε相的生成吉氏自由能345

参考文献348

第十一章Fe-M-C合金热力学349

一、Fe-M-C三元奥氏体(按规则溶液模型处理)349

(一)Fe-M-C三元奥氏体的吉氏自由能349

(二)奥氏体中各组元的化学势350

(三)奥氏体中碳(C)与合金元素(M)之间的相互作用参数WYMC的求法352

(四)Fe-M-C奥氏体中的碳等活度线图354

二、Fe-M-C奥氏体的碳活度系数357

(一)Fe-Ni-C系358

(二)Fe-Mn-C系360

(三)Fe-Si-C系362

(四)多元合金奥氏体中碳活度系数的求法363

(五)Fe-Mo-C系、Fe-Cr-C系、Fe-V-C系中的奥氏体碳活度系数的表达式364

三、合金钢中奥氏体与炉气之间碳的热力学平衡365

(一)等碳浓度下合金元素对奥氏体中碳活度的影响366

(二)等碳活度下合金元素对奥氏体中碳浓度的影响378

四、合金元素在铁素体、奥氏体与碳化物之间的分配384

(一)α相的吉氏自由能384

(二)三元渗碳体的吉氏自由能385

(三)合金元素在渗碳体与α相之间的分配386

(四)合金元素在渗碳体与奥氏体之间的分配387

(五)Kθ/α与Kθ/γM扩之间的关系390

(六)合金元素在铁素体与碳化物之间的交换反应393

(七)碳化物在铁素体及奥氏体中的溶解度399

五、根据分配系数求合金元素对两相平衡时的碳活度的影响401

六、规则溶液的亚晶格模型在Fe-M-C三元系中的应用405

(一)Fe-MC系固溶体(奥氏体、铁素体)的吉氏自由能表达式405

(二)Fe-M-C奥氏体中的碳活度407

(三)碳化物的吉氏自由能表达式411

(四)碳化物与奥氏体及铁素体之间的平衡412

参考文献415

第十二章表面能与吸附现象417

一、纯金属的表面能417

(一)表面张力的估算417

(二)固态金属的表面张力421

(三)液态金属表面张力与固态金属表面张力的关系427

(四)晶体表面张力的各向异性429

二、金属的晶界能432

(一)小角度晶界434

(三)界面的类型和界面能436

(二)多晶体中晶界的作用436

(四)界面间的平衡439

(五)弯曲界面的性质444

三、表面张力与金属薄膜中的相平衡445

四、二元合金的表面张力448

五、金属表面的吸附451

(一)单元系中相界面的位置451

(二)表面能的热力学表达式453

(三)吉布斯吸附方程式455

(四)界面的理想溶液模型457

(五)合金表面处的元素偏聚459

参考文献464

一、一级相变与高级相变466

(一)一级相变466

第十三章相变热力学466

(二)二级相变与λ相变468

二、马氏体相变热力学470

(一)马氏体相变的一般热力学分析470

(二)T0温度的确定473

(三)Fe-C合金的To温度及M?点474

(四)影响M?点的因素477

(五)应力对马氏体相变的影响480

(六)马氏体相变的性质486

参考文献488

第十四章化学平衡490

一、化学反应中的自由能变化490

(一)△G值的意义490

(二)△G随温度的变化493

(三)△G值的求法495

(一)反应度500

二、化学反应及平衡常数500

(二)G与ε的关系502

(三)平衡常数506

(四)影响平衡常数的因素507

三、理想多相系统中的化学平衡508

四、反应系统中的相律510

(一)相律公式的推导510

(二)求系统中的独立化学反应的数目R512

五、△Go-T图513

(一)氧化物的△Go-T图513

(二)氮化物与碳化物的△Go-T图523

(三)不同溶碳量的Fe-C合金(溶液及固溶体)的△Gvc-T图529

六、与Fe-C奥氏体呈平衡的CO-CO2混合气、CH4-H2混合气的组成与温度的关系532

参考文献541

一、电化学基础543

第十五章金属腐蚀543

(一)电解质544

(二)电极的种类和电极电位548

(三)浓差电池559

二、金属在水溶液中的腐蚀560

(一)电化学腐蚀电池560

(二)E-pH图(浦拜图Pourbaix Diagrams)562

(三)电极反应动力学570

(四)腐蚀系统的分析578

三、金属的高温氧化581

(一)氧化反应的平衡581

(二)氧化的速度584

(三)氧化的机理585

(四)可控气氛591

参考文献598