第四章冶金熔体 第四章冶金熔体 冶金熔体包括金属熔体和熔渣。在火法冶金的冶炼和铸錠过程中,许多物理化学反应都与金属熔体 和熔渣的物理化学性质有密切的关系。例如炼钢过程中的脱碳、脱磷、脱硫和脱氧反应,铸锭过程中各 种元素的偏析和非金属夹杂物的排除等,均与钢液中参与该反应的元素的浓度和活度有密切的关系。同 时也与钢液的粘度、表面张力和各元素在钢液中的扩散性有关。因此研究他们的物理化学性质对冶金过 程十分重要。由于高温熔体本身的复杂性和高温下的实验研究比困难,至今对他们的理化性质的研究还 很不够。很多数据差别较大,还有许多问题尚待进一步硏究。这里只是根据某些实验研究结果,主要以 铁合金和炼钢炉渣为例,来分析讨论金属熔体的结构、金属熔体的物理性质、各种元素在金属熔体中的 溶解度和相作用、熔渣的结构、熔渣的物理性质、熔渣的化学性质和熔渣相图等问题。 4.1 金属溶体的结构 在冶金过程中,金属熔体的温度一般只比其熔点高100~150℃左右,在这种情况下,金属熔体 的性质和结构是与固体相近的。下列事实可以作为证明。 1)金属熔化时体积增加很少,通常只有3%左右,纯铁熔化时体积只增加3.5%,即熔化时质点 间的距离只增大1%左右。这就说明各种金属在液态时其质点之间的距离是与固体相近的。 2)各种物质在熔化时的熔化潜热和熵变比蒸发和升华时的潜热及相应的熵变要小得多。这就说 明固体在熔化时质点间的作用力变化不大,并且体系的无秩序排列程度增加不多。 3)金属在熔化时的热容量变化不大。这就证明液体中质点的热运动特点与固体中的很相近,而 没有很大的变化。 4)用X射线衍射法研究金属熔体的结构,证明在熔点附近其结构与固体相近。 熔铁的原子径向分布曲线如图4-1所示。图中竖线是晶体的衍射线,它们表示晶体中的原子分 布情况,由于晶体的晶格很规则而各个原子有固定的空间排列,因此只在某几个球面上有原子分布, 所以分布曲线是不连续的竖线。液体中缺乏规则的晶格且原子位置经常发生变化,只能得到具有 个个峰的曲线,因此表示液体中原子分布的情况只能用原子径向分布函数这个概率的概念。它是以 任意一个原子为中心来确定其周围最邻近原子的平均数(即配位数)。由图4-1可见,熔铁的原子径向 分布曲线的第一峰比较明显,而后越来越不明显,直到最后成为平滑的曲线。该图中的平滑曲线表 示质点完全无秩序地分布。在图4一1上,根据第一峰的形状对称作图,求出第一峰下的面积,它在 数值上等于以该原子为中心的最邻近的原子数n(即配位数),而第一峰值的位置给出了原子间的平均 距离γ1,关于熔铁的某些X线衍射实验结果列于表4-1中。根据上述实验研究结果,可以认为在1550~ 1650℃范围时,纯铁原子间的距离约为2.55~2.60A,最邻近的原子数约为10.1~10.8。 由此可知,纯铁在熔化时原子间的平均距离和配位数都有所增加,与中心原子相邻近的原子, 在几个原子半径的范围内,象在固态的晶体中那样有序地排列起来。熔铁的结构近似于8Fe的结构。 综上所述,可以认为纯金属原子结构的二维模型如教材第77页图4-1所示,在固体中是远距有 序排列,在熔化时原子间的平均距离有所增加,并且形成较多的空隙和空穴使自由体积增加,金属 熔体的温度在熔点附近时,在几个原子半径的范围内其结构与原来的固体相近,保持着近距有序排
第四章 冶金熔体 56 第四章 冶金熔体 冶金熔体包括金属熔体和熔渣。在火法冶金的冶炼和铸錠过程中，许多物理化学反应都与金属熔体 和熔渣的物理化学性质有密切的关系。例如炼钢过程中的脱碳、脱磷、脱硫和脱氧反应，铸锭过程中各 种元素的偏析和非金属夹杂物的排除等，均与钢液中参与该反应的元素的浓度和活度有密切的关系。同 时也与钢液的粘度、表面张力和各元素在钢液中的扩散性有关。因此研究他们的物理化学性质对冶金过 程十分重要。由于高温熔体本身的复杂性和高温下的实验研究比困难，至今对他们的理化性质的研究还 很不够。很多数据差别较大，还有许多问题尚待进一步研究。这里只是根据某些实验研究结果，主要以 铁合金和炼钢炉渣为例，来分析讨论金属熔体的结构、金属熔体的物理性质、各种元素在金属熔体中的 溶解度和相作用、熔渣的结构、熔渣的物理性质、熔渣的化学性质和熔渣相图等问题。 4.1 金属溶体的结构 在冶金过程中，金属熔体的温度一般只比其熔点高100～150℃左右，在这种情况下，金属熔体 的性质和结构是与固体相近的。下列事实可以作为证明。 1)金属熔化时体积增加很少，通常只有3％左右，纯铁熔化时体积只增加3．5％，即熔化时质点 间的距离只增大l%左右。这就说明各种金属在液态时其质点之间的距离是与固体相近的。 2）各种物质在熔化时的熔化潜热和熵变比蒸发和升华时的潜热及相应的熵变要小得多。这就说 明固体在熔化时质点间的作用力变化不大，并且体系的无秩序排列程度增加不多。 3）金属在熔化时的热容量变化不大。这就证明液体中质点的热运动特点与固体中的很相近，而 没有很大的变化。 4)用X射线衍射法研究金属熔体的结构，证明在熔点附近其结构与固体相近。 熔铁的原子径向分布曲线如图4—1所示。图中竖线是晶体的衍射线，它们表示晶体中的原子分 布情况，由于晶体的晶格很规则而各个原子有固定的空间排列，因此只在某几个球面上有原子分布， 所以分布曲线是不连续的竖线。液体中缺乏规则的晶格且原子位置经常发生变化，只能得到具有一 个个峰的曲线，因此表示液体中原子分布的情况只能用原子径向分布函数这个概率的概念。它是以 任意一个原子为中心来确定其周围最邻近原子的平均数(即配位数)。由图4-1可见，熔铁的原子径向 分布曲线的第一峰比较明显，而后越来越不明显，直到最后成为平滑的曲线。该图中的平滑曲线表 示质点完全无秩序地分布。在图4－1上，根据第一峰的形状对称作图，求出第一峰下的面积，它在 数值上等于以该原子为中心的最邻近的原子数n(即配位数)，而第一峰值的位置给出了原子间的平均 距离γ1，关于熔铁的某些X线衍射实验结果列于表4-1中。根据上述实验研究结果，可以认为在1550～ 1650℃范围时，纯铁原子间的距离约为2．55～2．60Å，最邻近的原子数约为10.1～10.8。 由此可知，纯铁在熔化时原子间的平均距离和配位数都有所增加，与中心原子相邻近的原子， 在几个原子半径的范围内，象在固态的晶体中那样有序地排列起来。熔铁的结构近似于δFe 的结构。 综上所述，可以认为纯金属原子结构的二维模型如教材第 77 页图 4-1 所示，在固体中是远距有 序排列，在熔化时原子间的平均距离有所增加，并且形成较多的空隙和空穴使自由体积增加，金属 熔体的温度在熔点附近时，在几个原子半径的范围内其结构与原来的固体相近，保持着近距有序排 56
第四章冶金熔体 表4-1熔铁的某些X线衍射实验结果 研究者 测定温度(℃) 原子间距离r[A] 最邻近的原子数n 1550 巴斯图霍夫 洲崎 1630 10.1 2.58 10.6 早稻田嘉夫 2.58 10.7 1650 图4-1熔铁的原子径向分布曲线 图42纯金属的原子排列(二维模型 4.2金属熔体的物理性质 金属熔体的物理性质与冶炼和铸锭过程中发生的各种现象和进行的各种反应有密切的关系,而 且也是研究熔融状态的结构、各种原子之间相互作用力大小的重要依据 42.1密度 金属熔体的密度是研究熔融状态结构和计算粘度及表面张力等所必需的物性值;另一方面,它 也是阐明金属与熔渣、非金属夹杂物的分离与夹杂物上浮等有关各种现象的重要性质。测定熔融金 属的密度,通常用阿基米德法、气泡最大压力法和悬浮熔化法等。但由于高温实验的困难性,各测 定值仍有较大的差别 熔铁的密度测定结果有较大的差别。但是在1550℃附近时均为7.0g.cm左右。熔融Fe一C合金 的密度与碳浓度的关系示于图4-3,由图可见,它不仅在数值上而且在变化规律上都有很大的差别。 图4-3中曲线1、2、3、5说明Fe-C熔体的密度随着碳浓度的增加而减小,但曲线4、6表明其密度 随碳浓度的变化具有复杂的关系,显示FeC熔体的结构随着碳浓度的增加而发生变化。为了进一步 查明碳浓度对Fe-C熔体的密度和表面张力的影响,将液相线以上一定过热度(ΔT=50℃)下铁碳熔 体的密度和表面张力的测定结果示于图4-4。在碳浓度为0.15%和0.4%时,铁碳熔体的密度和表面
第四章 冶金熔体 57 列。 表4-1 熔铁的某些X线衍射实验结果 研究者 测定温度(℃) 原子间距离r1[Å] 最邻近的原子数n1 巴斯图霍夫 1550 1750 2．55 2．60 10．8 10．4 洲 崎 1630 2．60 10．1 早稻田嘉夫 1560 1600 1650 2．58 2．58 2．57 10．6 10．7 10．5 图 4—1 熔铁的原子径向分布曲线 图 4—2 纯金属的原子排列(二维模型) 4.2 金属熔体的物理性质 金属熔体的物理性质与冶炼和铸锭过程中发生的各种现象和进行的各种反应有密切的关系，而 且也是研究熔融状态的结构、各种原子之间相互作用力大小的重要依据。 4.2.1 密度 金属熔体的密度是研究熔融状态结构和计算粘度及表面张力等所必需的物性值；另一方面，它 也是阐明金属与熔渣、非金属夹杂物的分离与夹杂物上浮等有关各种现象的重要性质。 测定熔融金 属的密度，通常用阿基米德法、气泡最大压力法和悬浮熔化法等。但由于高温实验的困难性，各测 定值仍有较大的差别。 熔铁的密度测定结果有较大的差别。但是在 1550℃附近时均为 7．0g.cm-3左右。熔融Fe—C合金 的密度与碳浓度的关系示于图 4—3，由图可见，它不仅在数值上而且在变化规律上都有很大的差别。 图 4-3 中曲线 1、2、3、5 说明Fe-C熔体的密度随着碳浓度的增加而减小，但曲线 4、6 表明其密度 随碳浓度的变化具有复杂的关系，显示Fe-C熔体的结构随着碳浓度的增加而发生变化。为了进一步 查明碳浓度对Fe—C熔体的密度和表面张力的影响，将液相线以上一定过热度（ΔT=50℃）下铁碳熔 体的密度和表面张力的测定结果示于图 4-4。在碳浓度为 0.15%和 0.4%时，铁碳熔体的密度和表面 57
第四章冶金熔体 张力出现最小值和最大值。这表示铁碳熔体的结构发生了变化。在碳浓度小于0.15%时,其结构为 近似于δFe的近程排列;当碳浓度超过度0.4%时,其结构为近似于γFe的近似排列:当碳浓度在 0.15~0.14%时是过渡性的,与此同时存在着上述两种结构的近程排列;当碳浓度接近共晶成分(4 2%)时,其密度又有明显的最大值。这是由于质点间有强烈的相互作用,熔体具有压缩趋势所造成 图43FeC合金熔体的密度(1600℃)图4-4在液相线以上50℃时,碳对熔铁密度(a)和表面 本狄克斯,2一维道夫斯基,3卢卡斯维尔特曼 张力(b)的影响 4一维尔特曼、5一斋藤、佐久间,6一菲利波夫: 其他合金元素对熔融铁合金密度的影响大致如下:加入Al、Mn、P、S、Si和等元素,能使熔 融铁合金的密度减小;加入Co、Cu和Ni等元素能使其密度增大。 422粘度 金属熔体的粘度对于冶炼和浇铸操作及产品质量等都有很大的影响。例如,扩散速度、非金属 夹杂物的排除、钢锭的结晶和偏析等都与金属熔体的粘度有密切的关系。同时它也是阐明熔融铁合 金结构的重要性质。测定熔融铁合金的粘度主要用旋转振动法 铁碳熔体的粘度如图4-5所示,由图可见,与FeC熔体的密度一样,差别很大。图中多数曲线表 示,Fe-C熔体的粘度随着碳浓度的增加而稍有减小,但是曲线1、8、9所示,其粘度随碳浓度变化具 有复杂的关系,通常认为这与组分和结构有关。在碳浓度低于0.15%时,因为FeC溶体中含有较多 的氧,所以随着碳浓度的增加而氧浓度激剧下降,使其粘度降低。在碳浓度大于0.15~0.20%时, 随碳浓度的増加氧浓度变化不大,因此其粘度的变化与Fe-C熔体的结构随着碳浓度的变化有关。 其他元素对熔铁的粘度的影响大致如下:Ni、Co、Cr等元素,对熔铁的粘度影响较小;Mn、Si、 A、P、和S等元素,能使熔铁的粘度下降,特别是A、P和S等元素,很少的含量时就能使熔铁的粘 度大大降低;V、№b、Ti和Ta等元素,能使熔铁的粘度增大。必须注意,当熔铁中存在悬浮的固体质 点如A1O3和Cr2O等越多,则粘度就越大 熔融铁合金的粘度随温度而变化,在距熔点不很远的温度范围内可用下式表示: E (4-1) 式中A是常数,与熔体的性质有关;E是粘滞流动活化能,亦与熔体的性质有关。E值通过测定该熔 体在不同温度时的粘度,并以1gn对1/T作图求出
第四章 冶金熔体 58 张力出现最小值和最大值。这表示铁碳熔体的结构发生了变化。在碳浓度小于 0.15%时，其结构为 近似于δFe的近程排列；当碳浓度超过度 0.4%时，其结构为近似于γFe的近似排列；当碳浓度在 0.15～0．14％时是过渡性的，与此同时存在着上述两种结构的近程排列；当碳浓度接近共晶成分（４. ２%）时，其密度又有明显的最大值。这是由于质点间有强烈的相互作用，熔体具有压缩趋势所造成 的。 图 4—3 Fe—C 合金熔体的密度(1600℃) 图 4－4 在液相线以上 50℃时，碳对熔铁密度（a）和表面 1 一本狄克斯，2 一维道夫斯基，3 卢卡斯维尔特曼， 张力（b）的影响 4 一维尔特曼、5 一斋藤、佐久间，6 一菲利 波夫； 其他合金元素对熔融铁合金密度的影响大致如下：加入 A1、Mn、P、S、Si 和 V 等元素，能使熔 融铁合金的密度减小；加入 Co、Cu 和 Ni 等元素能使其密度增大。 4.2.2 粘度 金属熔体的粘度对于冶炼和浇铸操作及产品质量等都有很大的影响。例如，扩散速度、非金属 夹杂物的排除、钢锭的结晶和偏析等都与金属熔体的粘度有密切的关系。同时它也是阐明熔融铁合 金结构的重要性质。测定熔融铁合金的粘度主要用旋转振动法。 铁碳熔体的粘度如图 4-5 所示,由图可见，与 Fe-C 熔体的密度一样,差别很大。图中多数曲线表 示,Fe-C 熔体的粘度随着碳浓度的增加而稍有减小,但是曲线 1、8、9 所示，其粘度随碳浓度变化具 有复杂的关系，通常认为这与组分和结构有关。在碳浓度低于 0.15%时，因为 Fe-C 溶体中含有较多 的氧，所以随着碳浓度的增加而氧浓度激剧下降，使其粘度降低。在碳浓度大于 0．15～0.20%时， 随碳浓度的增加氧浓度变化不大，因此其粘度的变化与 Fe-C 熔体的结构随着碳浓度的变化有关。 其他元素对熔铁的粘度的影响大致如下：Ni、Co、Cr等元素，对熔铁的粘度影响较小；Mn、Si、 Al、P、和S等元素，能使熔铁的粘度下降，特别是Al、P和S等元素，很少的含量时就能使熔铁的粘 度大大降低；V、Nb、Ti和Ta等元素，能使熔铁的粘度增大。必须注意，当熔铁中存在悬浮的固体质 点如Al2O3和Cr2O3等越多，则粘度就越大。 熔融铁合金的粘度随温度而变化，在距熔点不很远的温度范围内可用下式表示： Eη η=Aexp(------) (4-1) RT 式中Å是常数，与熔体的性质有关；Eη是粘滞流动活化能，亦与熔体的性质有关。Eη值通过测定该熔 体在不同温度时的粘度，并以lgη对 1／T作图求出。 58
第四章冶金熔体 例4-1实验测得熔铁在1823[K]时的粘度为4.9cP,在1923K时为4.3cP,求熔铁的粘滞流动活 化能E 解根据式(4-1)可得1nn=lnA十En/RT,将它转换成常用对数表示式并把题中各数值代入 得到 2.3031g0.049=2.3031gAEn/(1.987×1823) 2.3031g0.043=2.3031gA十En/(1.987×1923) 将式(1)一(2)则得 0.049 1 2.3031 2.303×0.056×1.987 (0.5480.5201059100cal·mo1] 将E值代入式(1)或式(2),可以求出A值为4.0×103P。 图4-5FeC熔体的粘度(1823K) 46碳饱和熔铁中各元素的扩散系数与温度的关系 42.3扩散系数 金属熔体中各种元素的扩散,通常认为它是与反应速度控制环节有关的重要物理性质,而且它 也是阐明金属熔体结构的重要性质 扩散系数通常有自扩散系数和互扩散系数。在纯物质中质点的迁移称为自扩散,这时得到的扩 散系数称为自扩散系数。在溶液中各组元的质点进行相对的扩散,这时得到的扩散系数称为互扩散 系数。通常所说的扩散系数,在没有特别说明时一般指的是互扩散系数。测定金属熔体中各种元素 的扩散系数,通常用毛细管浸没法、扩散偶法和电化学法等。 由于测定扩散系数比较困难,各测定值之间差别很大,因此欲比较各种元素的扩散系数的大小 是在碳饱和的熔铁中的扩散系数由图可知,碳饱和的熔铁中各种元素的扩散系数心,它们都 是很困难的。作为参考,现以同一测定者得到的某些元素的扩散系数进行比较示于图4 cm2·S级, 这比熔渣中的扩散系数大10~100倍 扩散系数与温度的关系为 D-Doexp(-ED/RT) (4-2) 式中E为扩散活化能
第四章 冶金熔体 59 例 4-1 实验测得熔铁在 1823[K]时的粘度为 4.9cP，在 1923K时为 4.3cP，求熔铁的粘滞流动活 化能Eη 解 根据式(4—1)可得lnη=lnA十Eη/ RT，将它转换成常用对数表示式并把题中各数值代入 得到： 2.3031g0.049=2.3031gA十Eη/(1.987×1823) (1) 2.3031g0.043=2.3031gA十Eη/(1.987×1923) (2) 将式(1)一(2)则得： 0.049 Eη 1 1 2.3031g--------＝--------(-------- — --------) 0.043 1.987 1823 1923 2.303×0.056×1.987 ∴ Eη=---------------------=9100[cal•mol -1] (0.548-0.520)10 ５ 将Eη值代入式(1)或式(2)，可以求出A值为 4.0×10-3P。 图 4-5 Fe-C 熔体的粘度（1823K） 图 4-6 碳饱和熔铁中各元素的扩散系数与温度的关系 4.2.3 扩散系数 金属熔体中各种元素的扩散，通常认为它是与反应速度控制环节有关的重要物理性质，而且它 也是阐明金属熔体结构的重要性质。 扩散系数通常有自扩散系数和互扩散系数。在纯物质中质点的迁移称为自扩散，这时得到的扩 散系数称为自扩散系数。在溶液中各组元的质点进行相对的扩散，这时得到的扩散系数称为互扩散 系数。通常所说的扩散系数，在没有特别说明时一般指的是互扩散系数。测定金属熔体中各种元素 的扩散系数，通常用毛细管浸没法、扩散偶法和电化学法等。 由于测定扩散系数比较困难，各测定值之间差别很大，因此欲比较各种元素的扩散系数的大小 是很困难的。作为参考，现以同一测定者得到的某些元素的扩散系数进行比较示于图 4-6，它们都 是在碳饱和的熔铁中的扩散系数。由图可知，碳饱和的熔铁中各种元素的扩散系数D是 10 -5cm2 •S -1级， 这比熔渣中的扩散系数大 10～100 倍。 扩散系数与温度的关系为： D=D0exp(-ED/RT) (4-2) 式中ED为扩散活化能。 59
第四章冶金熔体 熔融Fe-j和Fe-j-C饱和合金中的各种元素的扩散系数D可查表求得,除D之外,都是10°cm2·S级 熔铁中各种元素的扩散系数与其标准溶解自由能ΔG之间有一定的关系,图4-7所示。由图可知, ΔG°f值越小,扩散系数D就越小,所以ΔG是表示熔铁中溶质元素j的稳定性的尺度。ΔG值越小 则该元素在熔铁中越稳定,行动越迟缓,故扩散系数就越小。 扩散系数和粘度都是流体的传输性质,它们进行的机理有相似性,所以扩散活化能E与粘滞流 动活化能En几乎是相同的数量级,可以认为金属熔体的自扩散系数D与粘度n之间有一定的关系,斯 托克斯、爱因斯坦根据流体动力学理论得到了下列著名的关系式 kT (4-3) bOrn 式中k是波茨曼常数,r是刚体球半径,若把原子看成刚体球时,r就是原子半径,T是绝对温度。 这样如果测定了某一温度下的粘度值,就可以用上式计算出该温度下的自扩散系数值 图47熔铁中各元素的扩散系数与标准溶解自由能之间的关系图48元素的原子半径与原子序数的关系 424熔点 金属的熔点是研究它们质点间作用力大小的重要性质,也是确定冶炼和浇铸温度的重要根据。 各种金属熔点的高低在一定程度上反映了金属中基本质点之间作用力的大小,质点间的作用力越大 则其熔点就越高。而原子体积的大小也在一定程度上表征了键的牢固程度。所以金属熔点的高低与 原子体积的大小有密切的关系。若以元素的原子半径和熔点分别对原子序数作图,就得到教材第77 页图4-2和教材第79页图4-3的关系。由此可见,元素的原子半径和熔点都呈周期性的变化,在教 材第77页图4-2中那些位于波底的元素都有较高的熔点。教材第77页图4-3中那些具有d电子键的 金属元素都有较高的熔点,一般都在1400℃C以上,但是其中Mn是例外,只有1244℃。 熔铁中溶有其他元素后,使铁原子之间的作用力减弱,因此铁的熔点就下降。各元素使纯铁熔 点降低的程度,决定于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配 各元素使纯铁熔点的降低值ΔT可用式(4-4)计算 1020 △T 一×([%订c-[%jcs) (4-4) M 式中M为溶质元素j原子量,而[%和[%je分别为元素在液态和固态铁合金中的重量百分含量 元素j在固态和液态铁合金中的含量之比,可以近似地看作常数,即[%j/[%js=K(称为分配系数) 则式(4-4)可以写成
第四章 冶金熔体 60 熔融Fe-j和Fe-j-C饱和合金中的各种元素的扩散系数Dj可查表求得，除DH之外，都是 10-5 cm2 •S -1级。 熔铁中各种元素的扩散系数与其标准溶解自由能ΔG0 j之间有一定的关系，图 4-7 所示。由图可知， ΔG0 j值越小，扩散系数Dj就越小，所以ΔG0 j是表示熔铁中溶质元素j的稳定性的尺度。ΔG0 j值越小， 则该元素在熔铁中越稳定，行动越迟缓，故扩散系数就越小。 扩散系数和粘度都是流体的传输性质，它们进行的机理有相似性，所以扩散活化能ED与粘滞流 动活化能Eη几乎是相同的数量级，可以认为金属熔体的自扩散系数D与粘度η之间有一定的关系，斯 托克斯、爱因斯坦根据流体动力学理论得到了下列著名的关系式： kT D=--------- (4—3) 6лrη 式中 k 是波茨曼常数,r 是刚体球半径，若把原子看成刚体球时，r 就是原子半径，T 是绝对温度。 这样如果测定了某一温度下的粘度值，就可以用上式计算出该温度下的自扩散系数值。 图 4-7 熔铁中各元素的扩散系数与标准溶解自由能之间的关系图 4-8 元素的原子半径与原子序数的关系 4.2.4 熔点 金属的熔点是研究它们质点间作用力大小的重要性质，也是确定冶炼和浇铸温度的重要根据。 各种金属熔点的高低在一定程度上反映了金属中基本质点之间作用力的大小，质点间的作用力越大 则其熔点就越高。而原子体积的大小也在一定程度上表征了键的牢固程度。所以金属熔点的高低与 原子体积的大小有密切的关系。若以元素的原子半径和熔点分别对原子序数作图，就得到教材第 77 页图 4-2 和教材第 79 页图 4-3 的关系。由此可见，元素的原子半径和熔点都呈周期性的变化，在教 材第 77 页图 4-2 中那些位于波底的元素都有较高的熔点。教材第 77 页图 4-3 中那些具有d电子键的 金属元素都有较高的熔点，一般都在 1400o C以上，但是其中Mn是例外，只有 1244℃。 熔铁中溶有其他元素后，使铁原子之间的作用力减弱，因此铁的熔点就下降。各元素使纯铁熔 点降低的程度，决定于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。 各元素使纯铁熔点的降低值ΔT 可用式(4—4)计算： 1020 ΔT=--------×([%j](t)- [%j](s)) (4—4) Mj 式中Mj为溶质元素j的原子量，而[%j](t)和[%j](s)分别为元素j在液态和固态铁合金中的重量百分含量. 元素j在固态和液态铁合金中的含量之比，可以近似地看作常数，即[%j](t)/[%j](s)=K(称为分配系数)， 则式(4—4)可以写成： 60