《热力学、动力学计算技术在钢铁材料研究中的应用》以作者长期在钢铁材料研发工作中积累的有关材料热力学、动力学方法的成功应用经验为基础，结合国内外最新研究进展，系统介绍了CALPHAD相图计算方法和热力学原理，以及各种材料热力学、动力学计算软件及相应的数据库，并以最流行的Thermo-Calc/DICTRA软件系统为例，重点讨论了如何利用这类方法和软件计算材料的一些基本热力学、动力学性质，最后介绍了运用该方法解决钢铁材料研究、生产中实际应用问题的系统案例。《热力学、动力学计算技术在钢铁材料研究中的应用》适合从事钢铁材料研发、生产的科技人员和工程技术人员阅读使用，也可作为大专院校相关专业师生的教学参考用书。
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本书以作者长期在钢铁材料研发工作中积累的有关材料热力学、动力学方法的成功应用经验为基础, 结合国内外最新研究进展, 系统介绍了CALPHAD相图计算方法和热力学原理, 以及各种材料热力学、动力学计算软件及相应的数据库, 并以最流行的Thermo—Calc／DICTRA软件系统为例, 重点讨论了如何利用这类方法和软件计算材料的一些基本热力学、动力学性质, 最后介绍了运用该方法解决钢铁材料研究、生产中实际应用问题的系统案例。
第1 章 绪 论
数千年来， 人类历史上新材料的研究与开发一直沿用了试错法（ trial anderror） 的模式， 经过反复、大量的实验摸索， 才能探索到一种更好的材料成分与工艺。材料研究者和工艺师一直渴望达到这样的自由境界： 能够从设计的材料组成和工艺来预知其组织性能， 或根据性能要求来设计其组成和工艺。因此， 探知材料的组成、工艺与微观结构， 乃至宏观性能之间的关系， 一直是新材料研究所关注的焦点和难题。
过去的几十年里， 计算模拟技术的日益成熟对材料设计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的成分、结构及性质成为可能。材料热力学、动力学、温度-应变场分析以及由此发展起来组织模拟、工艺模拟、计算机辅助合金设计及性能预报技术， 在先进材料研发和生产工艺研究中的地位日益重要。
针对多元多相体系， 将各元素、组元、相的热力学平衡信息以及材料加工过程中的相变动力学（以及化学反应、表面反应、形核、熟化、流体流动性等） 信息整合在一个软件系统中， 这就是材料热力学、动力学模拟系统。它们可以为许多不同的领域提供准确的计算服务， 如冶金、钢铁/合金、陶瓷、高分子、化工、燃烧、溶液化学、地球化学甚至宇宙化学等。可以同时考虑的组分或相平衡可多达十几乃至几十种。这类方法最重要的特性之一就是提供了一种较之实验方法更为快捷的手段， 使我们能够在不同外部和内部因素影响下研究热力学平衡以及动力学过程。这不仅可以大大简化实验研究工作、缩短研究时间、节约研究经费、缩短新产品开发周期， 并且可以模拟极端条件下实际无法进行的实验， 有力地促进原始创新和集成创新活动。
对于钢铁材料而言， 材料热力学、动力学模拟的意义尤为重大。因为钢铁是产量最大、应用面最广的材料， 其组成元素较多， 生产工艺复杂， 其中每一个环节的变化都对后续的工艺乃至最终产品的性能产生显著的影响。以前， 钢铁材料的发展很大程度上依赖于工程师的知识和经验， 具有很大局限性。随着近年来研究工作不断深入， 物理冶金方面的研究取得了巨大进展， 已经能够相当准确地把握钢铁材料内部发生的冶金现象。因此， 钢铁冶金工业已经成为材料热力学、动力学模拟应用最为成功的领域之一。
这种方法上的巨大变化如图1-1 所示。通过热力学、动力学计算， 把握材料中每一个关键相的产生、演变过程， 了解材料使用状态的
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