thermo-calc 相图部分
高铝铁素体耐热钢的相图计算与相变研究
摘 要由于奥氏体耐热钢的热传导率及成本问题，铁素体耐热钢成为了超超临界发电机组锅炉用钢的首要之选。
传统铁素体耐热钢主要依靠钢中Cr与O2生成的Cr2O3膜来提高其抗高温氧化性及其他性能，但在实际应用过程中发现，钢中添加过量Cr 会影响钢的高温蠕变性。
而在钢中加入Al元素后，所生成化合物作为增强第二相弥散在基体中，有利于高温蠕变性能的进一步提高。
因此，本文就主要以Al及改性添加剂Ni对钢组织及性能产生的具体影响进行了研究。
(1) 利用Thermo-Calc软件在已有T92钢的成分基础上进行成分的微调，微调主要集中在Al的添加及改性添加剂Ni含量的调整，从而设计出四组高铝钢。
通过对不同Al、Ni含量钢热力学平衡过程的模拟，研究了Al、Ni含量对钢平衡析出相及析出相组成的影响。
结果表明，Al、Ni含量变化对钢中M23C6型碳化物、Z相、σ相析出温度及析出量影响较大，对Laves相的析出温度及析出量影响较小；Al、Ni 含量变化对Laves相、M23C6型碳化物、Z相组成及组成含量影响较小，对σ相组成及组成含量具有较大影响。
(2) 利用材料相变分析仪对实验钢进行线膨胀测量，从而得出钢的相变温度，并对四组实验钢进行不同热处理工艺参数的制定，研究其加热过程及冷却、回火过程中的相变。
结果表明，实验钢的平衡相变温度随着Al元素的增加而升高；当钢中添加1w t%的Al元素，Ni含量由3.8w t%降低至1.4w t%后，钢中板条状马氏体组织全部变为针状马氏体组织。
(3) 利用Gleeble-3800热模拟机对实验钢进行等温恒应变速率热压缩实验，研究了Al、Ni含量及变形温度、应变速率对热变形行为、热变形激活能及本构方程的影响，得出四组实验钢的热激活能分别为531.825、458.873、492.812和430.874kJ/mol。
结果表明，同T92钢相比，Al的添加及Al含量的增大明显降低了铁素体耐热钢的加工难度。
Thermo-calc软件-TCCP用户指南 重要要点
Thermo-Calc®User’s GuideVersion PThermo-Calc Software ABStockholm Technology ParkBjörnnäsvägen 21SE-113 47 Stockholm, SwedenCopyright © 1995-2003 Foundation of Computational ThermodynamicsStockholm, Sweden第1部分一般介绍1.1 计算热力学在近十年内与材料科学与工程相联系的计算机计算与模拟的研究与发展已经为定量设计各种材料产生了革命性的方法，热力学与动力学模型的广泛结合使预测材料成分、各种加工后的结构和性能。
产品开发与工程控制的数学模型的重要性已经证明对热力学计算和动力学模拟的高需求，先进材料的现代定量计算设计已从计算热力学与动力学中得到了惊人的益处。
用Thermo-Calc进行的热力学计算和用DICTRA进行的动力学模拟可戏剧性地加强制造过程的设计能力、热处理温度的选择能力、过程收益的优化能力等，这些易于理解的软件/数据库/界面包已经在世界范围内证明是最有力和最有柔性的排除昂贵和费时的实验、改进质量性能和控制环境影响的工程工具。
1.2 Thermo-Calc软件/数据库/界面包Thermo-Calc是所有各种热力学和相图计算的通用和柔性的软件包，是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上的。
它是多于30年和100人年的劳动以及很多各种项目的国际合作的结果。
Thermo-Calc软件可使用多种热力学数据库，特别是热力学数据库的国际合作组织Scientific Group Thermodata Europe(SGTE)开发的数据库。
TCC(传统的Thermo-Calc)和其姊妹软件DICTRA（扩散控制相转变）已经在瑞典斯德哥尔摩皇家工学院（KTH）的材料科学与工程系开发出来，Thermo-Calc的第一个版本发布于1981年，以后几乎每年更新，最新的版本P发布于2002年11月。
相图计算方法介绍
相图计算方法简介运用热力学计算相图：以相作为“单元”，计算整个体系的所有相的自由能，根据自由能最小原理确定稳定存在的相：pi=1minimum i i G n G ϕ==∑。
具体步骤：一、收集所要评估体系的实验相图数据和热力学实验数据 二、针对体系中各相的晶体结构，选择合理的热力学模型1) Cu-Ni 体系：有两个固溶体相，LIQUID 和 FCC_A1选择亚规则溶体模型.2) Pb-Sn 体系：有三个固溶体相，LIQUID 、BCT_A5和FCC_A1选择亚规则溶体模型.三、理解亚正规溶体模型中，相自由能的表达式，以及表达式中各项的具体含义1) 固溶体相的自由能的表达式为：()00ln ln i i j j i j i j i ij j m RT x x x x G G x x G x x L φφφφ+=+++ , mag Gφ+ i ，j 按元素字母顺序排列，如：在Cu-Ni 体系中i ＝Cu ，j ＝Ni 。
2) 其中0i j i j x x G G φφ+为纯组元项，0i G φ是φ相中的i 成分的自由能，25℃时稳定存在的纯物质的焓作为参考态来表述（SGTE 值）；()ln ln i i j j RT x x x x +为理想混合熵项；i j ij x x L φ为过剩自由能项; , mag Gφ由于合金的磁性而附加自由能项（Co 、Ni 、Fe 合金）。
3) a).在过剩自由能项i j ij x x L φ中，ij L φ代表二元相互作用参数，其表达式为()0n nni j ij ij m L X X L φφ==-∑。
其中ln nij A BT CT T L φ=++，而A 、B 、C 即是相图计算所需要优化的参数。
b)., mag G φ是磁转矩，()(), =RTln 1mag f G φβτ∆+，CTT τ=， 0,0= ()nm m i i i i C j i j j im X T X X T X T X φφφ=+∑∑-，()0,0= n mm i i j iji i jim X X X X X φφφβββ=+∑∑-其中,mi j T φ，,mi jφβ是组元i 和j 的磁性相互作用参数，待优化参数。
Thermo-Calc软件在二元体系相图中的应用研究
Thermo-Calc软件在二元体系相图中的应用研究姚海南;庞四焘;高升;张季谦【期刊名称】《物理通报》【年(卷),期】2016(000)002【摘要】借助Thermo Calc软件中Windows图形操作界面和强大的相图绘制功能，仿真模拟了二元凝聚体系相变过程。
首先，利用该软件模拟绘制两典型的二元合金的相图，然后，利用杠杆定则，从相图中计算出平衡条件下的相成分和相应的热力学数据。
使用该软件，既可快速准确地计算各种热力学过程，获得材料相关参数，又可以节约时间和降低设计开发的成本，更重要的是让学生掌握用计算机仿真解决实际问题的基本方法，充分调动他们学习的积极性和提高他们参与教学科研的自主创新热情。
%In this paper ,the phase transition process in two element system is simulated by using both of the Windows graphical operation interface and the powerful phase diagrams function of the Thermo Calc(TC) software .Firstly ,two typical phase diagrams of the two alloys were plotted ,and then from this phase diagram by the lever rule , the phase composition and the corresponding thermodynamic data as well as the thermodynamic properties of the system at the condition of equilibrium were obtained .By using this software ,we can not only quickly and accurately calculate the thermodynamic process ,obtain the relevant parameters of material .But also we could greatly save time and reduce the cost of design and development .Especially ,it is more important that for students to learn the basic method of solving practical problems by usingcomputer simulation ,it could fully mobilize students′learning interest and also enhance the passion for self dependant innovation in the teaching and scientific research .【总页数】4页(P14-16,17)【作者】姚海南;庞四焘;高升;张季谦【作者单位】安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖 241000;安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖 241000;安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖 241000;安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖 241000【正文语种】中文【相关文献】1.二元系恒压相图中通过三相点的水平线的命名的讨论 [J], 余世鑫2.改进约束三角网在沉积相带图中的应用研究 [J], 尚福华;冀宇;曹茂俊3.符号函数矩阵判别法在水盐相图计算机成图中的应用Ⅱ.复杂三元水盐体系的W1-W2和m1-m2及X1-X2相图 [J], 唐明林;胡家文;汪蓉;殷辉安4.怎样看待二元凝聚体系相图中的液相线及其上面的点 [J], 李生德5.CeCl_3-LiCl二元体系相图和CeCl_3-CaCl_2-LiCl三元体系液相限的研究 [J], 柴良;郑朝贵;叶于浦因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Thermo-Calc 计算机在材料科学中的应用
Thermo-Calc 计算机在材料科学中的应用Thermo-Calc姓名：xxx 学号：111111111111一、软件简介相图计算（CALPHAD：Calculation of Phase Diagram）是在前人收集、总结热力学数据的基础上发展形成的一门新的介于热力学、相平衡和计算机科学之间的交叉学科。
Thermo-Calc是一款基于已有文献和实验数据基础之上的相图和热力学计算软件，由瑞典皇家工学院（KTH）研发，并于1981年首次发布。
经过将近30年的发展，Thermo-Calc现已成为数据齐全、功能强大、结构较为完整的计算系统，是目前世界上享有相当声誉的热力学计算软件。
目前，该软件已被广泛用于计算不同体系的复杂相平衡或多元相图，在新材料设计，材料工程应用等过程中根据Thermo-Calc计算结果进行设计优化，可有效节省人力、物力。
该软件最早被发展用于钢的热力学计算，有关钢的数据库也比其他体系的数据库更为完备，是钢铁材料研究过程中一款有力的工具，可从钢的平衡态相组成、合金化的影响、析出相形成规律等不同角度开展热力学计算。
目前该软件分为经典版（TCC）和视窗版（TCW）两种，计算机原理及过程完全一样。
使用TCC能够更灵活、充分的发挥软件的功能，通过其中的“acro-file-open”命令还能直接调用已有程序，计算参数可以在文本格式的程序文件中随时修改，使日常的计算过程大为简化。
TCW是在TCC基础上发展而来，采用了Windows界面，使初学者能够迅速根据窗口提示开展计算。
本文仅针对后者进行简单介绍。
二、原理及应用Thermo-Calc把历史形成的热力学文献数据打包备用，是所有各种热力学和相图计算的通用和柔性的软件包，是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上的。
它是多于30年和100人年的劳动以及很多各种项目的国际合作的结果。
Thermo-Calc软件可使用多种热力学数据库，特别是热力学数据库的国际合作组织Scientific Group ThermodataEurope(SGTE)开发的数据库。
硼对A356铸造铝合金铁相形貌的影响及相图分析
硼对A356铸造铝合金铁相形貌的影响及相图分析刘涛;于智宏;赵建华;谭力【摘要】利用Thermo-calc软件计算Al-Si-Mg-Fe-B系垂直截面相图,分析加入不同硼含量的A356铝合金析出相变化.金相分析表明,当w(B)=0.04％时,改善合金中铁相形貌效果最佳.相图计算表明,在平衡状态下随着硼含量的增加,铁在共晶体中的溶解度增加,共晶点温度升高,硼能明显影响铁在铝基体中的存在形式和分布状态,改变硼含量能影响铁化合物的析出形态,为重力沉降除铁提供了必要条件.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2014(042)001【总页数】5页(P25-29)【关键词】A356铝合金;相图分析;铁相;组织形貌【作者】刘涛;于智宏;赵建华;谭力【作者单位】重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045;河南机电高等专科学校,河南新乡453003;河南机电高等专科学校,河南新乡453003;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045;重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心,重庆400045【正文语种】中文【中图分类】TG174.4A356(Al-7Si-0.4Mg)铝合金因其优良的铸造性能、热处理性能和力学性能在汽车和摩托车制造行业得到广泛应用［1-4］。
在A356铝合金的生产过程中必须严格控制原料成分、尤其是铁等有害元素的含量。
铁相在提高铝合金硬度的同时，也降低了塑韧性。
研究表明［5］，针状的β-Fe相对合金力学性能有害，铁相以汉字状形式存在时其有害作用就不明显。
β-Fe相的增加降低铝-硅合金的塑性和耐蚀性。
故要严格控制或减少β-Fe的含量。
在铁相控制上，有关硼元素进行处理的研究比较少，王桂芹［6］等发现在纯铝中加入硼，在杂质元素与硼化物沉积物中存在铁相，且在加硼处理后基体中铁质量分数从0.0887%下降到了0.052%，但研究未能确定硼与铁形成了何种物相。
上述结果表明，利用硼化物熔剂去除铝熔体中的铁是完全可行的。
许舒亚——高氮钢的研究
河北理工大学冶金与能源学院课程设计题目：高氮钢组织和性能的研究专业：材料成型与控制工程班级：08成型（2）学生姓名：许舒亚200806040201指导老师：日期：2012年2月29日高氮钢组织和性能的研究摘要：介绍了国内外高氮钢研究近期的成果，介绍了高氮钢结构特点的最新研究,高氮钢平衡相图的进展及其在高氮钢成分设计方面的应用，分析了氮在奥氏体钢、铁素体钢和双相不锈钢中的作用,即氮在不牺牲强度的同时不仅提高了钢的韧性,且改善了钢的抗腐蚀性能;并列举了一些典型的高氮钢的用途。
重点涉及高氮不锈钢基础研究、力学性能、耐腐蚀性能、焊接性及高氮不锈钢新材料，反映了国内外高氮不锈钢研究的发展状况。
随着人们对高氮钢优良性能的认识, 有关高氮钢的研制和生产得到了不断的进步和发展，最后提出了高氮钢的应用前景。
关键词：高氮钢，组织结构，性能，优缺点，发展现状，前景Introduces the high nitrogen steel research at home and abroad in recent results, this paper introduces the characteristics of high nitrogen steel structure of the latest research, high nitrogen steel equilibrium phase diagram and the progress in high nitrogen steel components design application, analyzes the nitrogen in the austenitic steel, ferritic steel and duplex stainless steel of the function, or nitrogen without sacrificing strength while not only increase the toughness of steel, and improve the steel corrosion resistance; And listedsome typical high nitrogen steel purposes. Key involves high nitrogen stainless steel basic research, mechanical properties, corrosion resistance, weldability and high nitrogen stainless steel new materials, reflect the high nitrogen stainless steel at home and abroad and the development of the situation. As people of high nitrogen steel excellent properties of understanding, the high nitrogen steel development and the production have been progress and development, and finally puts forward the application prospect of high nitrogen steel. Key Words：High nitrogen steel, organization structure, performance, the advantages and disadvantages, development present situation, the prospect前言：通常情况下, 氮被认为是钢中的有害杂质之一。
Thermo-Calc系统在材料科学中的应用
Thermo-Calc系统在材料科学中的应用在近十年内，计算机模拟在材料科学与技术中的应用对于材料设计的定量化产生了革命性的影响，各种热力学和动力学模型的组合使得预测材料加工过程中材料的成份、结构及性质成为了可能。
在此背景下，一个通用的热力学/动力学数据库必将为多个传统上认为是不同的领域提供高品质的内部一致的数据。
现有的Thermo-Calc 和DICTRA 数据库系统是一套强大且精细的软件系统，简单易学同时可以用于计算各种热化学计算以及一些类型的动力学模拟。
Thermo-Calc系统是由瑞典皇家工学院材料科学与工程系为主开发，它包括了欧共体热化学科学组(SGTE)共同研制的物质和溶液数据库、热力学计算系统(Thermo-Calc)和热力学评估系统(Top)。
Thermo-Calc有Windows版(TCW)和DOS版(TCC)两种版本,均包含有SGTE纯物质数据库、 SGTE溶液数据库、 FEBASE铁基合金数据库等多个数据库，还包括了600多个子程序模块。
Thermo-Calc系统是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上、仅有的计算在一个非常复杂的多元不均匀系中有多于5个独立变量的任意相图断面的软件，也有计算很多其它类型图的工具，如CVD沉积、Scheil-Gulliver凝固模拟、Pourbaix图、气体分压等。
Thermo-Calc由多个功能模块组成,各模块间的关系如图所示。
各模块的功能如下:1.SYS:系统模块。
用于Thermo Cal软件各模块的交互转换、宏文件操作等。
2.PARROT:参数优化模块。
根据已有的实验结果或文献数据，建立统一的热力学模型及参数。
3.ED_EXP:PARROT的子模块。
用于编辑实验数据。
4.TDB:热力学数据库模块。
5.GES:吉布斯能量系统模块。
用于热力学模型、数据的处理。
除非使用者能提供新的热力学数据，否则不会用到此模块。
6.TAB:制表模块。
用于热力学数据的表格输出。
(完整版)宝钢家电用超纯铁素体不锈钢B430LNT的研发及应用
家电用含铌430不锈钢的研发及应用张鑫张伟宝钢集团中央研究院不锈钢技术中心上海 200431中信微合金化技术中心北京 100004摘要:本文介绍了宝钢家电用含铌430铁素体不锈钢B430LNT的开发背景，性能参数和应用情况。
与常规的SUS430铁素体不锈钢相比，B430LNT将碳，氮，硫等杂质元素含量降到了非常低的水平,并且添加合金元素铌和钛。
由于Nb具有较强的固定碳氮，细化铁素体晶粒尺寸等作用，这使得B430LNT在退火状态下具有非常均匀，细小的铁素体组织,碳氮化物在晶界析出极少.其耐腐蚀性能，成形性能，焊接性能，抗起皱性能均优于SUS430。
与日本JFE公司的同类产品JFE430XT相比，也具有明显的优势。
目前B430LNT在洗衣机内筒，电冰箱面板，微波炉，洗碗机内胆等家用电器零部件上得到了广泛的应用。
关键词：含铌铁素体不锈钢,家电用不锈钢，焊接，成型前言：铁素体不锈钢是一种含铬量在10—30％，在使用状态下是铁素体组织的一类不锈钢。
根据铬的含量,铁素体不锈钢可以分为低铬,中铬和高铬铁素体不锈钢,其中中铬铁素体不锈钢（以SUS430为代表钢种）由于其优良的综合性能和较高的性价比，在家电，装饰，制品等行业得到了非常广泛的使用。
在微波炉内外壳、洗衣机内桶、电冰箱面板、电饭煲、电热水器内胆等种类繁多的家用电器里都可以看到中铬铁素体不锈钢SUS430的身影。
尽管铁素体不锈钢已经得到了广泛的应用，但是与传统的奥氏体不锈钢SUS304相比,它仍然存在一些不足，其中最主要表现在三方面，第一,耐蚀性较差，易发生晶间腐蚀。
第二，可焊性一般,焊接后焊缝的性能与母材产生一定差距。
第三，成型性能不足，表现为变形后容易开裂。
为了克服铁素体不锈钢的这些缺点,日本最先开发超纯铁素体不锈钢,通过大幅降低铁素体不锈钢中杂质元素含量，并添加Nb，Ti等稳定化合金元素，使得铁素体不锈钢的耐蚀性，焊接性和成形性都得到了大幅的提高。
Thermo-Calc相图计算方法简介
用Thermo-Calc软件计算二元相图的方法此处以Fe-Mo相图为例。
go data 进入数据库模块switch user 选择用户的数据文件def-sys 定义体系fe mo 输入所定义体系的元素get 获取数据go p-3 进入poly_3模块s-c x(mo)=0.2 t=1275 n=1 p=101325 设定计算初始值，符合相律(f=c-p+2)，温度单位为Kc-e 计算平衡l-e 列出计算结果SCREEN 屏幕输出xn 以摩尔分数形式输出s-a-v 设定计算图形的轴（即计算范围）1 选择第一条轴（默认输出时为横轴）x(mo) 设为Mo的摩尔分数0 设定最小值1 设定最大值.025 设定步长s-a-v 设轴2 选择第二条轴（默认输出时为纵轴）T 设为温度400 设定最小值3000 设定最大值5 设定步长l-a-v 列出设定的轴的情况sa, 保存计算结果，不输入此命令，系统自动保存femo.poly3map 根据设定的轴进行扫点计算po 进入post模块pl 绘画图形SCREEN *此时输出图形见1，从图中可见富Fe侧相图不全，应加点计算b 返回poly-3模块（计算在poly-3模块完成，post模块用来画图）s-c x(mo)=0.02 t=1413 把初始值设在未出来的区域内（最好设在两相区）c-e 计算平衡map 再进行一次扫点计算poplSCREEN *此时输出图形见2s-s 设定输出图形的范围yN5003000plSCREEN *此时输出图形见3s-d-a x m-p mo 设定x轴为mo的摩尔分数plSCREEN *此时输出图形见4s-p-f 6 设定输出状态YES9.3583300114plfemo.psexit图1图2图3图4。
Thermo-calc软件-TCCP用户指南重要要点
Thermo-calc软件-TCCP用户指南重要要点Thermo-Calc?User’s GuideVersion PThermo-Calc Software ABStockholm Technology ParkBj?rnn?sv?gen 21SE-113 47 Stockholm, SwedenCopyright ? 1995-2003 Foundation of Computational ThermodynamicsStockholm, Sweden第1部分一般介绍1.1 计算热力学在近十年内与材料科学与工程相联系的计算机计算与模拟的研究与发展已经为定量设计各种材料产生了革命性的方法，热力学与动力学模型的广泛结合使预测材料成分、各种加工后的结构和性能。
产品开发与工程控制的数学模型的重要性已经证明对热力学计算和动力学模拟的高需求，先进材料的现代定量计算设计已从计算热力学与动力学中得到了惊人的益处。
用Thermo-Calc进行的热力学计算和用DICTRA进行的动力学模拟可戏剧性地加强制造过程的设计能力、热处理温度的选择能力、过程收益的优化能力等，这些易于理解的软件/数据库/界面包已经在世界范围内证明是最有力和最有柔性的排除昂贵和费时的实验、改进质量性能和控制环境影响的工程工具。
1.2 Thermo-Calc软件/数据库/界面包Thermo-Calc是所有各种热力学和相图计算的通用和柔性的软件包，是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上的。
它是多于30年和100人年的劳动以及很多各种项目的国际合作的结果。
Thermo-Calc 软件可使用多种热力学数据库，特别是热力学数据库的国际合作组织Scientific Group Thermodata Europe(SGTE)开发的数据库。
TCC(传统的Thermo-Calc)和其姊妹软件DICTRA（扩散控制相转变）已经在瑞典斯德哥尔摩皇家工学院（KTH）的材料科学与工程系开发出来，Thermo-Calc的第一个版本发布于1981年，以后几乎每年更新，最新的版本P发布于2002年11月。
相图计算实践.ppt
步骤2：定义体系
Database Module
从数据库中读取数据
步骤4：输出结果
Post Module
输出计算结果
步骤3：计算相图
Poly-3 Module
进行平衡值的计算（稳定、 亚稳定等，热力学性质）；
Fe-C相图的计算
稳定相图 亚稳定相图
实验相图
稳定相图的计算
操作步骤 ：
从数据库中读取数据
Байду номын сангаасPoly-3 Module
进行平衡值的计算（稳定、 亚稳定等，热力学性质）；
使用者
……
GES Module
可进行数据库内容的确 定、变更等;
Parrot Module
进行相互作用参数的最优化
Tabulation Module
热力学数据的表格化
相图计算基本过程
步骤1：进入系统
System Module
1.双击桌面上 图标
，进入下图所示操作界面 ；
2.在光标处输入相应的命令进行计算
3. 进入数据库，定义所要计算的体系并获取信息
4. 进入poly-3模块，设定初始值并进行计算
5. 设定计算相图的x轴和y轴范围，进行Map模式计算
6. 进入POST模块，读取计算结果
7. 计算结果
亚稳相图的计算
相图计算实践
相图计算的应用
外推和预测多元系 热力学性质和相图
外推和预测相图的亚稳 部分、极难达到的平衡
CALPHAD
在寻找与合成新材料 时，可以起到定性和 半定量的预测作用
提供相变动力学研究 所需要的重要信息
Thermo-Calc软件构成
System Module
thermo-calc计算例子
thermo-calc计算例子Thermo-Calc是一款用于计算和模拟材料热力学和相图的软件工具。
它基于计算热力学的原则，可以预测材料在不同温度、成分和压力条件下的相变行为和热力学性质。
下面将列举几个使用Thermo-Calc进行计算的例子。
1. 计算二元合金相图Thermo-Calc可以通过输入合金的成分和温度范围，计算出合金的相图。
例如，可以通过Thermo-Calc来计算铝-镁合金的相图，了解不同成分下的相变行为和相稳定性。
2. 预测合金的相变温度Thermo-Calc可以根据合金的成分和热力学数据，预测出合金的相变温度。
例如，可以通过Thermo-Calc来预测钢中的奥氏体转变温度，帮助优化钢的热处理工艺和性能。
3. 优化合金配方Thermo-Calc可以通过计算不同合金成分下的热力学性质，帮助优化合金的配方。
例如，可以通过Thermo-Calc来优化镍基高温合金的成分，以提高其高温强度和耐腐蚀性能。
4. 模拟材料的热处理过程Thermo-Calc可以模拟材料的热处理过程，包括加热、保温和冷却等步骤。
例如，可以通过Thermo-Calc来模拟铝合金的固溶处理和时效处理过程，以优化材料的力学性能。
5. 预测材料的热力学性质Thermo-Calc可以预测材料的热力学性质，如热容、热导率和热膨胀系数等。
这些性质对于材料的设计和工程应用非常重要。
例如，可以通过Thermo-Calc来预测钢的热膨胀系数，以确保在温度变化时材料的尺寸稳定性。
6. 优化材料的热处理工艺Thermo-Calc可以根据材料的热力学数据，帮助优化材料的热处理工艺。
例如，可以通过Thermo-Calc来优化铝合金的固溶处理温度和保温时间，以达到最佳的强度和耐腐蚀性能。
7. 预测材料的固相变形Thermo-Calc可以预测材料的固相变形，如析出相的尺寸、形态和分布等。
这对于材料的强度和韧性有重要影响。
例如，可以通过Thermo-Calc来预测钢中的马氏体转变形貌，以优化材料的力学性能。
膨胀曲线计算钢相变动力学的新方法
ρ γ (Ta , Si, Mn..., C = 0) ，而应用与实验结果相拟合
的方法确定密度 ρ xα (Ta , Si, Mn..., C = 0) 。用这种方法确定密度可以有效地克服试验的系 统误差，具有自修正的优点。 对一给定成分的钢，一旦正确地选取了一套动力学参数，则 在相当大的冷却速度范围内（包括等温相变），它们可被用于自热膨胀曲线计算钢的相变 动力学。 3. 模型在贝氏体钢相变动力学研究上的应用 实 验 用 贝 氏 体 钢 的 化 学 成 分 为 (wt%) ： 0.155 C, 0.024 Si, 1.75 Mn, 0.0128 P, 0.0015 S, 0.002 N, 0.041 Al, 0.0821 Ti, 0.106 Nb, 0.023 Cr, 0.023 Ni 。试样首先 o o 被加热到 1200 C, 保温 2 min，然后以不同的速度冷却或以 3000 C/min 的速度淬火至不
Mix C
，以保证残余奥氏体成分按相图变
化，然后，此小部分奥氏体按适当的比例 a1 分解成铁素体和渗碳体的混合物， a1 取决于该 小部分奥氏体和所形成铁素体的碳含量。相变的膨胀系数由下式计算：
C Mix k γTrans − Cγ ) + → Mix = k γ (C
T T − ( kγ − kα )(T −Ta )
Cγ − C xα 碳，而将其碳含量调节到 C xα （ 对初生铁素体析出， C xα 等于 C Pα ，对贝氏体
铁素体析出， C xα 等于 C Bα ），然后，此部分奥氏体转变为初生铁素体或贝氏体铁素 体， k γ → xα 和 Cγ 由下式给出:
Thermo-Calc相图计算方法简介
Thermo-Calc相图计算⽅法简介⽤Thermo-Calc软件计算⼆元相图的⽅法此处以Fe-Mo相图为例。
go data 进⼊数据库模块switch user 选择⽤户的数据⽂件def-sys 定义体系fe mo 输⼊所定义体系的元素get 获取数据go p-3 进⼊poly_3模块s-c x(mo)=0.2 t=1275 n=1 p=101325 设定计算初始值，符合相律(f=c-p+2)，温度单位为Kc-e 计算平衡l-e 列出计算结果SCREEN 屏幕输出xn 以摩尔分数形式输出s-a-v 设定计算图形的轴（即计算范围）1 选择第⼀条轴（默认输出时为横轴）x(mo) 设为Mo的摩尔分数0 设定最⼩值1 设定最⼤值.025 设定步长s-a-v 设轴2 选择第⼆条轴（默认输出时为纵轴）T 设为温度400 设定最⼩值3000 设定最⼤值5 设定步长l-a-v 列出设定的轴的情况sa, 保存计算结果，不输⼊此命令，系统⾃动保存femo.poly3map 根据设定的轴进⾏扫点计算po 进⼊post模块pl 绘画图形SCREEN *此时输出图形见1，从图中可见富Fe侧相图不全，应加点计算b 返回poly-3模块（计算在poly-3模块完成，post模块⽤来画图）s-c x(mo)=0.02 t=1413 把初始值设在未出来的区域内（最好设在两相区）c-e 计算平衡map 再进⾏⼀次扫点计算poplSCREEN *此时输出图形见2s-s 设定输出图形的范围yN5003000plSCREEN *此时输出图形见3s-d-a x m-p mo 设定x轴为mo的摩尔分数plSCREEN *此时输出图形见4s-p-f 6 设定输出状态YES9.3583300114plfemo.psexit图1图2图3图4。
thermo-calc 相图部分
下面简单介绍一下该软件相图计算的操作过程，以Fe-C-Cr 三元系为 例。 在多元合金的计算中，操作过程与上述介绍的类似 ，只是用到的数 据更多，计算量更大， 数据处理的过程中用到的热力学模型更多。下面 是多元合金（超过三种元素但少于40种元素，因为该软件所能处理的元 素含量最多即为40种）计算过程，限于演示软件最多只能计算三元相图， 部分操作只能再次以图片方式显示。 进入数据模块后是要进行相图计算体系的输入，输入的方式和刚才 三元合金系的相似，用DEFINE-SYSTEM 命令 。
12）DICTRA-MORNITOR 模块：用于扩散方程式的求解； 热力学方程的计算；熔体平衡方程式的求解；相界面的移 动和晶格点阵变化的模拟计算。
13）POTENTIAL_DIAGRAM 模块：用于气相——金属反应体 系，在一定压力、温度条件下，察看不同形态含金属的氧化物、 硫化物、碳化物、硅化物、氮化物等形成与混合气相的关系。 用各种命令行就可以计算和画出各种各样的金属——气相作用 体系的位图。 14）POURBAIX_DIAGRAM 模块：用于除了其它影响因素如： 体积分数、温度、压力等外，水溶液中不同组成相（气相、化 学计量比固态化合物以及固溶体）之间的基于酸度值pH和电位 Eh的计算。 15）TERNARY_DIAGRAM 模块：用于计算三元相图，得到三 角形的三元相图。
VA表示的是 间隙相，是 系统默认的， 与采用的热 力学模型有 关。
TCFE3模块中的命令行，与演示 版本中的一样。
DEFINE-SYSTEM
LIST-SYSTEM
n=1表示的是当 各成分是以 分 数型式输入时， 整个体系示为 “单位 1”；当 数据以各自的重 量形式输入（即 存在超过 1值时） n=1这个式子就 不再有意义，系 统自会处理 。
THERMOCALC软件
THERMO-CALC软件
THERMO-CALC是材料动力学和热力学仿真软件，是所有各种热力学和相图计算的通用和柔性的软件包，是建立于强大的Gibbs能最小化基础之上的。
Thermo-Calc软件可使用多种热力学数据库，特别是热力学数据库的国际合作组织Scientific Group Thermodata Europe(SGTE)开发的数据库。
Thermo-Calc已获得世界性的计算多元相图最好软件的荣誉，在技术文献上是一个很好的参考。
它是仅有的计算在一个非常复杂的多元不均匀系中有多于5个独立变量的任意相图断面的软件，也有计算很多其它类型图的工具，如CVD沉积、S cheil-Gulliver凝固模拟、Pourbaix图、气体分压等。
1、性能参数
TCC 用于平衡、热力学属性和相位图计算。
TCW 用户界面友好的Thermo-Calc 的Windows版本。
DICTRA-扩散模拟软件在多成分合金系统中模拟扩散控制下的转换的通用工具。
Thermo-Calc软件提供了可选范围很大的热力学和扩散学数据库，可以兼容Thermo-Calc 和DICTRA软件。
2、应用范围
不仅能执行标准的平衡计算、热力学数量计算和基于热力学数据库的计算，还能够为那些高级用户装备特殊类型计算的特殊模块来获得一些独特的功能。
该软件允许体系中各相采用不同模型来使用不同来源的数据库，覆盖了包括钢、合金、等大量材料，用于研究和开发工业工程和自然体系。
3、图片。
合金元素对镁合金热裂倾向及粘模性能的影响研究
合金元素对镁合金热裂倾向及粘模性能的影响研究
徐玉棱;赵华;宋江凤
【期刊名称】《现代交通与冶金材料》
【年(卷),期】2024(4)3
【摘要】选择Mg‑1Ca,Mg‑3Al‑0.5Zn和Mg‑3Al‑0.5Zn‑2Ca合金作为研究对象进行热裂倾向及粘模行为实验研究,系统研究了三个合金熔液与SWPH13钢在高温处理后界面层的微观组织。
采用Pandat和Thermo‑Calc热力学软件计算了Mg‑3Al‑xCa,Mg‑3Al‑0.5Zn‑xCa和Mg‑3Al‑1Zn‑xCa系合金的相图和部分合金的凝固曲线。
计算结果表明,随着Zn元素的加入,合金的凝固区间大幅度增加,提高了镁合金的热裂倾向。
Mg‑1Ca合金与SWPH13钢界面处可能形成了CaO化合物。
Ca元素的添加加速了Al元素在Mg‑3Al‑0.5Zn‑2Ca/SWPH13钢界面的偏聚,并形成AlFe相,进而导致该合金与模具产生粘连现象。
【总页数】8页(P70-76)
【作者】徐玉棱;赵华;宋江凤
【作者单位】中国宝武钢铁集团宝钢金属有限公司技术中心;重庆大学材料科学与工程学院国家镁合金材料工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.22
【相关文献】
1.合金元素对Al-Cu合金热裂倾向的影响
2.工艺参数对间接挤压铸造铝铜合金力学性能及热裂倾向的影响
3.浇铸温度与模具温度对AZ91D和Mg-3Nd-0.2Zn-Zr 镁合金热裂性能的影响
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12）DICTRA-MORNITOR 模块：用于扩散方程式的求解； 热力学方程的计算；熔体平衡方程式的求解；相界面的移 动和晶格点阵变化的模拟计算。
13）POTENTIAL_DIAGRAM 模块：用于气相——金属反应体 系，在一定压力、温度条件下，察看不同形态含金属的氧化物、 硫化物、碳化物、硅化物、氮化物等形成与混合气相的关系。 用各种命令行就可以计算和画出各种各样的金属——气相作用 体系的位图。 14）POURBAIX_DIAGRAM 模块：用于除了其它影响因素如： 体积分数、温度、压力等外，水溶液中不同组成相（气相、化 学计量比固态化合物以及固溶体）之间的基于酸度值pH和电位 Eh的计算。 15）TERNARY_DIAGRAM 模块：用于计算三元相图，得到三 角形的三元相图。
THERMO-CALC&DICTRA
热力学计算
（相图部分）
THERMO-CALC&DICTRA是由瑞典皇家工学院为进行热 力学与动力学计算而专门开发的热力学相计算软件。经过几十 年的完善发展，现已成为功能强大、结构较为完整的计算系统， 是目前在世界上享有相当声誉且具有一定权威的计算软件； THERMO-CALC&DICTRA是进行热力学模拟计算的，包 括相图计算（二元、三元相图，等温相图，等压相图等，最多 可达到五个自由变量）；纯物质、化合物、液相和化学反应的 热力学计算；Gibbs自由能计算；平衡、绝热温度的计算；平衡 相图、非平衡相图、超平衡相图的计算；燃烧、重熔、烧结、 燃烧、腐蚀生成物的计算；稳态反应热力学；集团变分法模拟 计算；气象沉积计算；薄膜、表面氧化层形成计算；ScheilGulliver 凝固过程模拟计算；卡诺循环的模拟；数据库的建立和 完善等； 该软件可以处理多组元系统，我们可以通过热力学计算， 查看多元合金体系中某一合金元素含量的变化对相图中不同相 稳定性的影响等，如图1所示。
图1
Fe-4Cr-5Mo-8W-0.3Mn-0.3Si-C(wt.%) 相组成图
图2
文献图与实验图比较 （左：文献图； 右：软件计算图）
热力学模型
电子理论
实验相图
优化
热力学数据 （活度、形成焓等）
数据库 （存储热力学参数）
计算相图
图3
相图计算方法图解
THERMO-CALC系统
THERMO-CALC系统本身有600多个子程序，可以分成若 干个功能模块。模块之间通过规定的界面借口进行动作。它以 数据库和模型作为信息来源和计算基础，通过几个有各自不同 功能的模块进行相应的计算或操作。 1.数据库 THERMO-CALC现有几套不同的数据库，如铁基数据库、 钢数据库、炉渣数据库及考夫曼数据库等。其中的数据都是从 试验测得结果经评估获得。实验室现有的数据库包括： （1）铁基数据库：TCFE3; （2）镁基数据库：TTMG; （3）附加的数据库：PAQ2、PCHAT、PG35、PGEO、PKP、 PBIN、PION、PSUB、PTERN、PURE4、PFRIB、USER、 COST2。
Nb Mn Co Cr Fe
5.0 20.0 15.0 30.0 min50 Trace
B、Mg、P、S、O
数据库中的各个相描述：
Phase Database Phase Database Phase Database
Austenite FCC#1
M(C,N)x FCC#2
Ferrite
BCC
α-Mn
VA表示的是 间隙相，是 系统默认的， 与采用的热 力学模型有 关。
TCFE3模块中的命令行，与演示 版本中的一样。
DEFINE-SYSTEM
LIST-SYSTEM
n=1表示的是当 各成分是以 分 数型式输入时， 整个体系示为 “单位 1”；当 数据以各自的重 量形式输入（即 存在超过 1值时） n=1这个式子就 不再有意义，系 统自会处理 。
下面是已知论文中用热了学计算得到的相图与经过试验计 算得到的相图比较：从图中可以看出，各个相取得组织组成 略有差别，但是差别不是很大。图中标出的相有的是在计算 时可以去除的。像其中的 Cr3O4相就可以省去，因为计算中 它的含量很少 。如图2所示。 该软件的相图计算方法构型图3表示。
曲线表示 相的出现 或消失， 即相线； 数字表示 出现的相 成分。
9）FUNC_OPT_PLOT 模块：用于函数输入，进行计算画出 相图 。
10）REACTOR_SIMULATOR_3 模块：用于模拟材料的各 个反应阶段的稳态反应、不同反应阶段的能量转换以及绝 热条件，与TDB模块相联，从TDB模块取得定义体系的热 力学数据，从GES模块取得各个相的热力学数据的模型和进 行需要的计算，并在POLY-3模块中执行多阶段稳态反应的 局部平衡计算，列出各个反应阶段的模拟计算的结果。 11）PARROT 模块：包含许多子程序快，用于计算由试验 获得的一系列描述平衡态或各种不同反应体系动态过程的 热力学和动力学模型参数，并对得到的数据进行优化。优 化后的这些数据就可应用于其它模块中。
操作步骤 ：
1.双击桌面上 图标 ，进入下图所示操作界面 ；
2.在光标处输入相应的命令 ，如 SET-LOG-FILE，用以生成指令 文件 ，可以根据该指令文件查出相图计算的具体操作过程（各次 输入的命令操作），如下图所示；
3.进入模块：在各模块中用命令执行相图计算所需要的操作，如： 输入需要计算的体系 ，Fe-C-Cr-V-W-Mo-Si-N-Ni;读取数据，进入 POLY-3模块进行平衡相图的计算，并得到想要的相图 。
稳态物质计算中用得较多，且计算结果会以表格形式或是制成 图形方式列出。
7）GIBBS-ENERGY-SYSTEM（GES） 模块：是THERMOCALC的基本模块，包含完整的热力学计算的子程序块。任意 应用程序进行热力学计算时均可调用该模块的子程序。该模块 与所有THERMO-CALC模块相关联，除非需要进行输入数值， 一般用户不需要使用GES模块。模块包含有由各种热力学模型 建立的子程序，但是多数与模型相关的特征潜藏在模块中，用 户需要用一系列标准子程序进行计算。POLY和DICTRA模块在 进行计算时会自动调用GES模块中相应的子程序进行相应的热 力学计算。可通过用户界面输入一系列常用命令，输入和修改 相状态以及热力学参数值等。 8）BINARY_DIAGRAM_EASY 模块：用于二元相图的计算， 并得到相应的二元相图。
β-Mn
CBCC-A12
CUB-A13
M2(C,N) HCP#2
2.模块 1）数据读取模块（DATABASE_RETRIEVAL）：用于定义 合金系统选择合金元素，并从数据库中搜索、定位及提取各 种所需要的参数数据；列出合金中所涵盖的相及成分等。 2）Poly-3模块：用于定义使用者想要计算的相平衡或相图的 条件，如：组分、温度及活度等，并列出计算所得的每一项 的成分。该模块可用来计算单个相平衡，也可绘制一至三维 的相图或投影图。其所具有的后处理功能可以允许使用者将 相关的热力学数据制成表格，或依照使用者的意图，选择相 关的量和比例尺，将结果以其他方式表达出来。 3）热力学模型模块：为每一个相选择合适的热力学模型。 热力学模型的选择决定了各项的吉布斯自由能与参数的相关 程度。同时模块也会列出所有从数据库中读取的热化学信息 （也可交互式输入）及参数的表达式。
相图的计算离不开热力学数据，而精确的数据往往是通过 试验得到的。只有对这些数据进行正确的归纳、整理和分析， 使之成为相图计算中有用的资料，才能求得与实际情况相符的 相图。进行相图的计算所用到的数据是一个庞大的数据集合， 而THERMO-CALC中的数据是经过科学的方法整理，存储与数 据库中，用到时调来使用即可。但是用户得注意数据的使用条 件，不同数据库中的数据一般是不好窜用的。这需要根据数据 库的说明来具体采取措施。 数据库中包括每个系统所专用的模型信息和各种参数的定 义及参数值，如：纯组元在参考态下的吉布斯自由能、组元在 不同相中的吉布斯自由能和各种金属间化合物的吉布斯自由能， 以及液固相的相平衡、平衡成分、组成相的体积分数，还有活 度、形成焓、表面张力、粘度等热化学特征。 当合金中所有相的热力学模型确定后，且模型参数也可由 数据库提供（提供不了的要通过试验获得，并经优化处理）， 利用相应的软件便可进行相图计算了。
菜单栏 工具栏
A :字体，可以进行字体设置，如：字号、字体颜色、字体、下划线、 阴影等设置；
→ ：箭头设置，可以在得到的相图中进行箭头指示，标出特定区域 或作出标记，如：箭头大小、颜色、箭头粗细、箭头位置等的设置； ：显示标题； ：THERMO-CALC软件计算出的相图的标记；
F：
W: C: DB: 显示数据库；
下面简单介绍一下该软件相图计算的操作过程，以Fe-C-Cr 三元系为 例。 在多元合金的计算中，操作过程与上述介绍的类似 ，只是用到的数 据更多，计算量更大， 数据处理的过程中用到的热力学模型更多。下面 是多元合金（超过三种元素但少于40种元素，因为该软件所能处理的元 素含量最多即为40种）计算过程，限于演示软件最多只能计算三元相图， 部分操作只能再次以图片方式显示。 进入数据模块后是要进行相图计算体系的输入，输入的方式和刚才 三元合金系的相似，用DEFINE-SYSTEM 命令 。
TCFE3数据库（铁库）
TCFE3中包含的元素有：Al、B、C、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、 Mo、Mn、N、Nb、Ni、O、P、S、Si、Ti、V、W；
使用条件：各元素含量（%）
Al V Ni Mo N
5.0 5.0 20.0 10.0 1.0
Cu C W Si Ti
1.0 5.0 15.0进行 相平衡计算时，必须是在自由度为零的情 况下，否则系统会提示出错。
出现系统提示，有时需要根据提示进行相应 的操作调整。在这个计算过程中，可以把它 当成是警告，而不必根据提示操作 。
在输入 MAP命令之前，需要进行文档保 存，便于今后计算时直接调用或是便于在 其它模块中读取文件，减少重复的操作。