第2章 冶金动力学基础
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钢铁冶金与材料科学作业指导书第1章钢铁冶金基础理论 (4)1.1 冶金反应热力学基础 (4)1.1.1 热力学基本概念 (4)1.1.2 热力学第一定律 (4)1.1.3 热力学第二定律 (4)1.1.4 冶金反应热力学基本方程 (4)1.2 冶金反应动力学基础 (4)1.2.1 反应速率与反应机理 (5)1.2.2 动力学方程 (5)1.2.3 冶金反应动力学参数 (5)1.2.4 反应速率与过程控制 (5)1.3 金属结构与功能关系 (5)1.3.1 金属晶体结构 (5)1.3.2 金属键与金属特性 (5)1.3.3 合金相与相图 (5)1.3.4 金属强化机制 (5)1.3.5 金属疲劳与断裂 (5)第2章矿石与原材料 (5)2.1 矿石的性质与评价 (5)2.1.1 矿石的物理性质 (6)2.1.2 矿石的化学成分 (6)2.1.3 矿石的评价指标 (6)2.2 炼铁原料及其选择 (6)2.2.1 铁矿石 (6)2.2.2 燃料 (6)2.2.3 熔剂 (6)2.3 炼钢原料及其选择 (6)2.3.1 铁水 (6)2.3.2 废钢 (6)2.3.3 造渣料 (7)2.3.4 合成渣 (7)2.3.5 脱氧剂和合金料 (7)第3章烧结与球团工艺 (7)3.1 烧结工艺及其设备 (7)3.1.1 烧结工艺原理 (7)3.1.2 烧结工艺流程 (7)3.1.3 烧结设备 (8)3.2 球团工艺及其设备 (8)3.2.1 球团工艺原理 (8)3.2.2 球团工艺流程 (8)3.2.3 球团设备 (9)3.3 烧结球团矿的质量评价 (9)第4章炼铁工艺 (9)4.1 高炉炼铁原理 (9)4.1.1 高炉炼铁反应过程 (9)4.1.2 影响高炉炼铁的因素 (9)4.2 高炉操作与控制 (10)4.2.1 炉料布料 (10)4.2.2 送风制度 (10)4.2.3 炉渣控制 (10)4.2.4 热制度 (10)4.3 高炉煤气净化与利用 (10)4.3.1 高炉煤气净化 (10)4.3.2 高炉煤气利用 (10)4.3.3 煤气净化与利用设备 (10)第5章炼钢工艺 (11)5.1 转炉炼钢原理 (11)5.1.1 熔化期 (11)5.1.2 氧化期 (11)5.1.3 精炼期 (11)5.2 电炉炼钢原理 (11)5.2.1 熔化期 (11)5.2.2 氧化期 (11)5.2.3 精炼期 (11)5.3 精炼与连铸工艺 (11)5.3.1 精炼工艺 (12)5.3.2 连铸工艺 (12)第6章钢的铸造与轧制 (12)6.1 钢的铸造工艺 (12)6.1.1 铸造概述 (12)6.1.2 铸造方法 (12)6.1.3 铸造工艺参数 (12)6.2 钢的轧制工艺 (13)6.2.1 轧制概述 (13)6.2.2 轧制方法 (13)6.2.3 轧制工艺参数 (13)6.3 钢的热处理工艺 (13)6.3.1 热处理概述 (13)6.3.2 常见热处理工艺 (13)6.3.3 热处理工艺参数 (13)第7章钢铁材料功能与检测 (13)7.1 钢铁材料的力学功能 (14)7.1.1 强度 (14)7.1.2 塑性 (14)7.1.3 硬度 (14)7.1.5 疲劳功能 (14)7.2 钢铁材料的物理功能 (14)7.2.1 热功能 (14)7.2.2 电功能 (14)7.2.3 磁功能 (14)7.3 钢铁材料的化学功能 (15)7.3.1 耐腐蚀功能 (15)7.3.2 耐氧化功能 (15)7.4 钢铁材料的检测方法 (15)7.4.1 宏观检测 (15)7.4.2 力学功能检测 (15)7.4.3 物理功能检测 (15)7.4.4 化学功能检测 (15)7.4.5 微观结构分析 (15)第8章钢铁材料的应用与选择 (16)8.1 建筑用钢铁材料 (16)8.1.1 钢筋 (16)8.1.2 型钢 (16)8.1.3 钢板 (16)8.2 机械用钢铁材料 (16)8.2.1 碳素结构钢 (16)8.2.2 合金结构钢 (16)8.2.3 不锈钢 (16)8.3 耐热耐腐蚀钢铁材料 (16)8.3.1 耐热钢 (17)8.3.2 不锈钢 (17)8.3.3 耐酸钢 (17)8.4 特殊功能钢铁材料 (17)8.4.1 永磁钢 (17)8.4.2 形状记忆合金 (17)8.4.3 磁悬浮材料 (17)8.4.4 超导材料 (17)第9章钢铁冶金环境保护与节能减排 (17)9.1 钢铁冶金过程中的污染与治理 (17)9.1.1 污染源分析 (17)9.1.2 污染治理技术 (18)9.2 钢铁企业节能减排技术 (18)9.2.1 能源优化配置 (18)9.2.2 节能技术 (18)9.2.3 减排技术 (18)9.3 绿色钢铁冶金发展趋势 (18)9.3.1 绿色制造 (18)9.3.2 循环经济 (18)9.3.4 环保技术研发与创新 (19)第10章钢铁冶金新技术与发展趋势 (19)10.1 智能制造与自动化技术 (19)10.1.1 智能炼钢 (19)10.1.2 自动化铸造 (19)10.1.3 在钢铁生产中的应用 (19)10.2 低碳技术与绿色冶金 (19)10.2.1 低碳冶炼 (19)10.2.2 能源回收与利用 (20)10.2.3 环保技术 (20)10.3 新型钢铁材料研究与发展 (20)10.3.1 高功能钢铁材料 (20)10.3.2 特殊功能钢铁材料 (20)10.4 钢铁冶金行业国际化趋势与挑战 (20)10.4.1 市场竞争 (20)10.4.2 国际合作 (20)10.4.3 技术交流 (20)第1章钢铁冶金基础理论1.1 冶金反应热力学基础1.1.1 热力学基本概念本节主要介绍热力学中的一些基本概念,包括系统、状态、过程、能量、熵等,并解释它们在钢铁冶金过程中的意义和作用。
第一章 冶金热力学基础1.基本概念:状态函数,标准态,标准生成自由能及生成焓,活度、活度系数和活度相互作用系数,分解压和分解温度,表面活性物质和表面非活性物质,电极电势和电池电动势,超电势和超电压。
2.△H 、△S 和△G 之间有何关系,它们的求算方法有什么共同点和不同点?3.化合物生成反应的ΔG °-T 关系有何用途?试根据PbO 、NiO 、SiO2、CO 的标准生成自由能与温度的关系分析这些氧化物还原的难易。
4.化学反应等温式方程联系了化学反应的哪些状态?如何应用等温方程的热力学原理来分析化学反应的方向、限度及各种 因素对平衡的影响?5.试谈谈你对活度标准态的认识。
活度标准态选择的不同,会影响到哪些热力学函数的取值?哪些不会受到影响?6.如何判断金属离子在水溶液中析出趋势的大小?7.试根据Kelvin 公式推导不同尺寸金属液滴(半径分别为r1、r2)的蒸汽压之间的关系。
8.已知AlF 3和NaF 的标准生成焓变为ΔH °298K,AlF3(S)=-1489.50kJ ·mol -1, ΔH °298K,NaF(S)=-573.60kJ ·mol -1,又知反应AlF 3(S)+3NaF (S)=Na 3AlF 6(S)的标准焓变为ΔH °298K=-95.06kJ ·mol -1,求Na 3AlF 6(S)的标准生成焓为多少?(-3305.36 kJ ·mol -1)9.已知炼钢温度下:(1)Ti (S)+O 2=TiO 2(S) ΔH 1=-943.5kJ ·mol -1(2)[Ti]+O 2=TiO 2(S) ΔH 2=-922.1kJ ·mol -1 (3)Ti (S)=Ti(l) ΔH 3=-18.8kJ ·mol -1求炼钢温度下,液态钛溶于铁液反应Ti(l)=[Ti]的溶解焓。