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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 金属 » 基础研究 » 材料科学基础 中的基础问题
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kukushiwo

新虫 (初入文坛)

[求助] 材料科学基础 中的基础问题

我知道如果溶剂原子和溶质原子的电负性相差很大，那么形成固溶体的几率就越小，形成化合物的几率越大；即使形成固溶体，固溶度也会比较小。但是我现在在书上看到一句话说“溶质存在的状态越稳定，其固溶度就越小。如碳在钢铁中可以有两种状态-----Fe3C和石墨，由于石墨比Fe3C的稳定性大，所以在其他条件相同的情况下，石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C的固溶度要小。”我想问的是，是不是因为Fe3C的稳定性不如石墨，所以很容易分解出碳，从而增加碳在钢铁中的固溶度啊？但是石墨本质不就是碳吗?石墨融入钢铁中不就是相当于碳融入钢铁中吗，至于石墨稳定不稳定跟石墨在钢铁中的溶解度有什么关系啊？
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1楼2012-07-25 14:51:18
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人

【答案】应助回帖

★ ★
zhyq8767: 金币+2, 专家考核, 感谢专家的见解 2012-07-26 13:59:36
引用回帖:
3楼: Originally posted by 向日葵之约定 at 2012-07-25 20:07:58
高手呀。。。
大侠，我研一，方向是金属材料表面改性，我一直有个困惑：现在学的金属方面的专业课在实际工作中到底能用多少?难道只是为了发几篇文章而学这些专业课吗？我老感觉自己的这个方向理论性太强，不能有效 ...

且待我吐槽一番，此番言论不代表过去也不代表未来，仅简单交流，随性而言，不当之处不负责任，只希望楼主能放下困惑，不要离开材料科学：

所有文章以及所有实际工作的基本理论、基本概念都源于宇宙自然规律，这些规律被总结到教科书里，便于知识传播。但是，教科书不是万能的，在学期间不过是帮你建一个框架，也就是俗话说的师傅领进门而已。后发需要自己的悟性还有努力地思考、实践。尤其材料科学包罗万象，要懂得多方知识，因为材料的本质是物质的。

理论不能用诸于实践，那还是因为对理论真元理解不到家，还没有达到拨开乌云明见日月的境界。国内科研仍落后于国外先进国家，很大程度源于对本质本源的问题没有吃透，雾里看花是很美，但也就到此为止。中医很好，但是颇多诟病，源于没有量化的描述，阴中有阳阳中有阴，阴阳相谐，到底怎么个相偕？给出个具体数据吧？这是现代科学难以接受的。

教科书是不能教会一切，所以很多初入门者总认为课堂所学无用，而且诸多本领域的学子绝大多数干别的行当去了，那是很难发挥所学的。爱因斯坦说过教育的目的是走出课堂，忘掉一切，留下来的是自己悟出的道理，学会思辨的能力，我个人认为这也是真正意义的创新之源。

因此，奉劝务必坚韧不拔的坚持下去，必有豁然开朗的时刻，共勉之。

楼主专业领域是金属基复合材料，这是个很时髦的方向，也是材料领域有待突破的方向，因为至少现在科学家们认为是没有万能材料的，复合是扬长避短or强强联合or高效整合or......殊不知任何材料内部有各类相、各类组织、各类缺陷，这些因素复合一起获得某种性能。迄今，大块非晶金属如火如荼，提高其韧性是很需要突破的，不妨使之含量适当的晶态，韧性有所提高，这也是复合材料的理念。

在这样的思路下，无论哪种复合机制都是材料科学的基本理论作为支撑，尺度上的or界面上的or取向上的or物理的or化学的......

当坚持到某个时刻，所有的可用物质在你眼里都是材料的问题，包括人体也是材料的，你就知道专业课到底学的有没有用？！

当然，成功的科学家不仅要对本领域理解深刻，还要能超越，日本人总结了三个字“守、破、离”，个人认为他们深得中华文化的精髓，而我们对老祖宗的智慧视而不见......准晶是个神来之物，可惜诺奖与中国科学家失之交臂......我们缺什么呢？
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每天一小步也有新高度
6楼2012-07-26 00:26:37
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhyq8767: 金币+2, 专家考核, 感谢专家的解答 2012-07-26 13:58:59
Fe3C在Fe-C合金中不是最终稳定，是因为在条件改变时Fe3C发生分解；
石墨是单质的碳，它可以单质方式存在铁中，这是铸铁；
BCC铁中碳的溶解度是很少的，相图显示很明显，因为碳在铁中以间隙方式固溶。
因此，合金中碳含量与固溶度的碳是两个不同的含义。

书中的话表达有误导之嫌，“在其他条件相同的情况下，石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C的固溶度要小”这句话是错误的。若改为“在其他条件相同的情况下，铁碳合金中碳以石墨形式存在要比以Fe3C形式存在的碳含量小”，这就是为什么Fe-C相图与Fe-Fe3C相图两者相比，Fe-C相图成分点偏左，如共析成分在Fe-C相图是0.65C，Fe-Fe3C是0.76；奥氏体最大碳含量处Fe-C相图是2.1C，Fe-Fe3C是2.14；共晶点处Fe-C相图是4.2C，Fe-Fe3C是4.3C......
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每天一小步也有新高度
2楼2012-07-25 17:19:33
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人

【答案】应助回帖

★ ★
zhyq8767: 金币+2, 感谢专家的解答 2012-07-26 13:59:50
引用回帖:
5楼: Originally posted by kukushiwo at 2012-07-25 22:16:28
你好，我写错了，书上是“溶质存在的状态越稳定，其固溶度就越小。如碳在钢铁中可以有两种状态-----Fe3C和石墨，由于石墨比Fe3C的稳定性大，所以在其他条件相同的情况下，石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C在Fe中的固溶 ...

1）不知道这段话的前面是讲述什么内容以至于举例Fe-C固溶度？请考察。或者只是表述这是个具有普遍意义的结论？乃至举个例子说明？
2）讨论的稳定性是热力学意义的，系统向低能态转化，这是热力学必然，所以说Fe3C相比石墨态是亚稳态。
3）Fe3C在Fe中不是固溶的意思，两者都是独立的相，Fe3C是第二种相存在于Fe基体中；
4）还是我昨天回复中提到，此时这里比较的是C含量，而不是固溶度！C在钢铁中有三种形式存在，间隙固溶、Fe3C、石墨，后两者只是含量的范畴，不是固溶的含义。
5）“溶质存在的状态越稳定，其固溶度就越小。”这不是个具有普遍性的结论。
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7楼2012-07-26 01:16:26
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普通回帖

向日葵之约定

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by comma at 2012-07-25 17:19:33
Fe3C在Fe-C合金中不是最终稳定，是因为在条件改变时Fe3C发生分解；
石墨是单质的碳，它可以单质方式存在铁中，这是铸铁；
BCC铁中碳的溶解度是很少的，相图显示很明显，因为碳在铁中以间隙方式固溶。
因此，合金 ...

高手呀。。。
大侠，我研一，方向是金属材料表面改性，我一直有个困惑：现在学的金属方面的专业课在实际工作中到底能用多少?难道只是为了发几篇文章而学这些专业课吗？我老感觉自己的这个方向理论性太强，不能有效的运用到工作中去，每当想到这，我就不想学这些专业课。。。
还请指点一二，感激不尽！
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神即道，道法自然，如来!
3楼2012-07-25 20:07:58
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kukushiwo

新虫 (初入文坛)
kukushiwo: 回帖置顶 2012-07-25 22:15:43
引用回帖:
2楼: Originally posted by comma at 2012-07-25 17:19:33
Fe3C在Fe-C合金中不是最终稳定，是因为在条件改变时Fe3C发生分解；
石墨是单质的碳，它可以单质方式存在铁中，这是铸铁；
BCC铁中碳的溶解度是很少的，相图显示很明显，因为碳在铁中以间隙方式固溶。
因此，合金 ...

你好，我写错了，书上是“溶质存在的状态越稳定，其固溶度就越小。如碳在钢铁中可以有两种状态-----Fe3C和石墨，由于石墨比Fe3C的稳定性大，所以在其他条件相同的情况下，石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C在Fe中的固溶度要小。”我想问的是，为什么要从比较Fe3C和石墨的稳定性出发去解释石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C在Fe中的固溶度要小呢？
谢谢帮助
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4楼2012-07-25 22:15:17
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kukushiwo

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by comma at 2012-07-25 17:19:33
Fe3C在Fe-C合金中不是最终稳定，是因为在条件改变时Fe3C发生分解；
石墨是单质的碳，它可以单质方式存在铁中，这是铸铁；
BCC铁中碳的溶解度是很少的，相图显示很明显，因为碳在铁中以间隙方式固溶。
因此，合金 ...

你好，我写错了，书上是“溶质存在的状态越稳定，其固溶度就越小。如碳在钢铁中可以有两种状态-----Fe3C和石墨，由于石墨比Fe3C的稳定性大，所以在其他条件相同的情况下，石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C在Fe中的固溶度要小。”我想问的是，为什么要从比较Fe3C和石墨的稳定性出发去解释石墨在Fe中的固溶度总是比Fe3C在Fe中的固溶度要小呢？
谢谢帮助
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5楼2012-07-25 22:16:28
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kukushiwo

新虫 (初入文坛)
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7楼: Originally posted by comma at 2012-07-26 01:16:26
1）不知道这段话的前面是讲述什么内容以至于举例Fe-C固溶度？请考察。或者只是表述这是个具有普遍意义的结论？乃至举个例子说明？
2）讨论的稳定性是热力学意义的，系统向低能态转化，这是热力学必然，所以说Fe3C ...

我在网上找到书的电子版，现截图如下，请帮我分析下那个关于Fe3C和石墨，书到底想表达什么意思啊，O(∩_∩)O谢谢

截图一



截图二
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8楼2012-07-26 11:53:29
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向日葵之约定

木虫 (正式写手)
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6楼: Originally posted by comma at 2012-07-26 00:26:37
且待我吐槽一番，此番言论不代表过去也不代表未来，仅简单交流，随性而言，不当之处不负责任，只希望楼主能放下困惑，不要离开材料科学：

所有文章以及所有实际工作的基本理论、基本概念都源于宇宙自然规律，这 ...

非常感谢你，让我再悟悟！只有我悟出来这个道理，我才能下定决心，感谢！
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神即道，道法自然，如来!
9楼2012-07-26 13:44:19
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comma

专家顾问 (知名作家)

材料人

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
kukushiwo: 金币+10, ★★★★★最佳答案, 3Q~感觉你好有老师的风范~O(∩_∩)O~ 2012-07-27 20:29:22
引用回帖:
8楼: Originally posted by kukushiwo at 2012-07-26 11:53:29
我在网上找到书的电子版，现截图如下，请帮我分析下那个关于Fe3C和石墨，书到底想表达什么意思啊，O(∩_∩)O谢谢
b0/b6/1815354_1343274747_844.jpg
截图一
e2/5b/1815354_1343274800_914.jpg
截图二
...

“如果溶质组元在给定合金中能够以不同状态存在的话......”这句话就是前提。
在后面描述Fe3C的固溶度这句话，我认为表达方式欠妥。建议多看几本讨论这个问题的书，以正规范表达。
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10楼2012-07-26 14:08:59
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