Fe-C熔体中C的活度研究+文献综述(3)
活度概念的引入和发展：
活度的概念首先由刘易斯（G.N.Lewis）于1907年提出，迅速被应用于电化学，以测定水溶液中电解质的活度系数。二十世纪三十年代中期奇普曼（J.Chipman）将活度概念引用于冶金熔体，并提出金属溶液中以1%浓度溶液为活度标准态，此建议迅速为冶金物理化学工作者所接受而推广采用。瓦格纳（C.Wagner）于1952年建议Lnγi按麦克劳林（McLaurin）级数展开，奠定了冶金熔体中多组分活度系数计算的基础。五十年代中期图克道根(E. T.Turkdogan)采用同一浓度法与同一活度法测定fi进行了比较和研究。五十年代末期，申克(H.Schenck)及其合作者首先导出准确的相互关系式。二十世纪五十～吹冰十年代二十年间，活度及活度相互作用系数的测定研究工作非常活跃，主要采用化学平衡及溶解度法，经逐步发展，已自成体系，成为经典的实验方法。吹冰十年代末期，固体电解质定氧电池开始作为测定黑色及有色金属熔体中氧的活度及相互作用系数的良好手段。七十年代，黑色冶金的金属液及熔渣的活度数据已测出不少，但尚不完全。对有色金属、特别对熔锍及熔盐等的活度数据则待做的工作更多。
通过浓度坐标的适当转换，对某些二元合金稀溶液的企图得到活度参数与浓度参数线性关系的尝试，也尚未获圆满的成功。
2.2 在冶金中为什么要计算活度
要进行定量的热力学计算和分析，溶液中各组分的浓度必须代以活度。
活度应用于冶金过程，使得冶金反应能定量地进行热力学计算和分析，在阐明多种反应能否选择地进行，在控制调整产物能否达到最大产率，在控制冶炼操作如何在最优化条件下进行等等方面，已经起了并将继续起到应有的作用。冶金溶体（包括固溶体及水溶液）中组分活度的测定，利用活度探索熔体结构，以及从设想的结构预测组分的活度及其他热力学性质等，将仍是今后较长期的较重要的研究课题。
2.3 钢材中C的作用意义
钢材中的C，简单地说，就是改善钢材的脆性和强度。
钢材的质量及性能是根据需要而确定的，不同的需要，要有不同的碳元素含量。含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2.4 高强高塑性TWIP钢
TWIP钢是最近几年国外正在进行研究的高强度、高塑性指标的汽车用钢。TWIP钢的成分通常主要是Fe，添加Mn，并加入少量Al和Si，也有再加入少量的Ni、V、Mo、Cu、Ti、Nb等元素。[4]研究表明在奥氏体中发生机械孪生时，所有增加层错能的合金都有助于孪生发生，比如铝就增加层错能，硅则降低层错能；[3]该钢在使用时无外载荷，冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体，但是如果施加一定的外部载荷，由于应变诱导产生机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，显示非常优异的力学性能，高的应变硬化率、高的塑性值和高的强度。TWIP钢强度可以达到800 MPa以上，延伸率可达到60%～95%。图2表示了TWIP钢在不同温度下变形时屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率、总延伸率的值，可以看到在室温下，其有优良的延伸率和强度。[6]
2.5 TWIP钢的应变应变行为与变形温度之间的函数关系
TWIP钢的应力应变行为与变形温度的函数关系同TRIP钢是不同的，如图2所示，随着温度下降，奥氏体TWIP钢的屈服应力和抗拉强度适度增加。[3]通常这种行为是面心立方金属和合金的特征。400℃时总的延伸率是50%，室温时增加到最大值95%。在较低温度时开始下降，在更低的温度（约-150℃）至失效的延伸率约75%。在温度-196℃时，总的延伸率是65%，最大的均匀延伸率也很高，室温时达到80%。[4]