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绪论1

第一章冶金过程热力学和动力学基础6

第一节 热力学函数6

一、热力学函数的相互关系6

二、标准态和热力学函数规定值7

第二节 氧位图及化合物的稳定性10

第三节 冶金反应有关的速率现象17

一、动力学方法和热力学方法的比较17

二、化学反应动力学18

三、多相反应的速率20

第四节 扩散和传质22

一、菲克定律22

二、流体流动和传质25

三、传输系数27

四、边界层概念和传质系数28

第五节 几个冶金过程的动力学模型33

一、气固相反应动力学(未反应核模型)33

二、气液相反应动力学(表面更新理论)36

三、液液相反应动力学(双膜理论)37

四、表面活性物质对传质速率的影响40

第一节 熔铁的结构44

第二章熔铁和熔融铁合金的物理化学性质44

第二节 熔铁和熔融铁合金的物理性质46

一、密度46

二、粘度48

三、扩散系数50

四、熔点52

五、表面张力54

六、电阻率58

第三节 各种元素在熔铁中的溶解度和相互作用60

一、理想溶液和实际溶液60

二、各种元素在熔铁中的溶解度和溶解过程的标准吉布斯自由能变化64

三、熔铁中各种元素的相互作用和相互作用系数68

第四节 Fe-i系熔体中i的溶解度和活度74

一、Fe-Mn、Fe-Ni、Fe-Cr和Fe-Co系74

二、Fe-C、Fe-Si系74

三、Fe-P系77

四、Fe-O、Fe-S系78

五、Fe-A1系82

六、Fe-V、Fe-Ti、Fc-Nb系83

七、熔铁中的钙和镁84

八、 Fe-RE系85

第三章熔渣的物理化学性质89

一、离子半径和离子间的吸引力90

第一节 熔渣的结构90

二、化合物中离子结合的分数93

三、离子晶体结构94

四、熔渣的结构97

第二节 熔渣的物理性质98

一、熔渣的粘度98

二、熔渣的密度101

三、熔渣的热容和导热性102

四、熔渣的导电性104

五、熔渣的表面张力和界面张力105

第三节 熔渣的热力学模型109

六、熔渣中组元的扩散109

一、熔渣的分子模型110

二、熔渣的各种离子模型111

三、熔渣的分子离子共存模型117

第四节 熔渣的化学性质119

一、熔渣的碱度119

二、熔渣的氧化性122

三、熔渣的还原性123

四、渣的物质容量124

五、保护渣—不均匀渣系125

一、二元系相图126

第五节 熔渣相图126

二、三元系相图128

第四章炼钢基本反应135

第一节 铁的氧化和杂质的氧化方式135

一、铁的氧化和还原135

二、氧在渣和钢间的传递136

三、杂质的氧化方式—直接氧化和间接氧化137

第二节 脱碳反应138

一、脱碳反应的热力学138

二、脱碳反应动力学分析142

三、实际炼钢过程的脱碳速率143

一、硅的氧化反应148

第三节 硅、锰的氧化反应148

二、锰的氧化149

第四节 脱磷反应152

一、炼钢脱磷反应152

二、脱磷反应的热力学分析155

三、脱磷反应动力学158

四、冶炼低磷钢的炼钢技术159

五、铁水预处理脱磷161

六、还原脱磷162

第五节 脱硫反应163

一、碱性氧化渣与金属间的脱硫反应163

二、脱硫反应动力学167

三、气相在脱硫中的作用169

四、铁水预脱硫以及铁水同时脱磷和脱硫171

第六节 铬、钒、铌的氧化反应174

一、铬的氧化反应174

二、钒的氧化反应175

三、铌的氧化反应176

第七节 钢中气体177

一、氢的反应178

二、氮的反应180

三、钢液的脱气和吸气反应的动力学182

一、按夹杂物的化学成分分类188

第一节 钢中非金属夹杂物的种类及其形态188

第五章脱氧和非金属夹杂物188

二、按夹杂物的形态分类190

三、按夹杂物的来源分类192

四、按夹杂物尺寸分类193

第二节 夹杂物对钢的性能的影响193

一、夹杂物和裂纹的形成及应力集中194

二、夹杂物对钢的塑性和韧性的影响194

三、夹杂物对钢的疲劳性能的影响198

四、夹杂物对钢的加工性能的影响201

第三节 脱氧反应的热力学202

一、氧在铁中的行为202

五、夹杂物对钢的物理化学性能的影响202

二、脱氧的任务和脱氧能力的测定203

三、单独元素的脱氧204

四、复合脱氧剂的脱氧206

五、脱氧元素与钢中氮的反应209

六、熔渣脱氧209

第四节 脱氧的动力学210

一、脱氧剂的溶解和均匀化210

二、脱氧产物的生核211

三、脱氧产物的长大213

四、脱氧产物的去除214

一、硫化物形态控制220

第五节 夹杂物形态控制220

二、氧化物形态控制223

第六节 脱氧与合金化227

第六章钢液的二次精炼原理232

第一节 真空冶金的一般规律——压力对化学平衡的影响233

第二节 金属的真空脱氧235

一、真空条件下碳的脱氧能力235

二、影响真空碳脱氧反应的动力学因素237

三、真空碳脱氧的实际效果240

四、真空下金属元素的脱氧能力241

第三节 钢液的真空脱气242

一、真空下元素挥发的热力学244

第四节 真空熔炼过程中元素的挥发244

二、真空下元素挥发的动力学247

第五节 真空下合金元素与耐火材料的相互作用250

一、高纯氧化物的热力学性质250

二、真空下耐火材料和金属液的相互作用251

三、耐火材料和熔体反应的动力学253

第六节 二次精炼的熔渣控制及喷粉冶金255

第七节 钢液的加热259

第八节 钢液的搅拌和混合260

一、气体搅拌和电磁搅拌260

二、钢液的流动和混合263

一、钢液的结晶267

第七章凝固理论267

第一节 钢液结晶与凝固结构267

二、晶体长大270

三、凝固结构275

四、凝固结构控制278

第二节 凝固过程传热281

一、钢液凝固过程热平衡281

二、钢液凝固过程传热机构281

三、影响钢液凝固传热因素286

四、传热与凝固定律287

第三节 凝固传热数学模型289

一、钢锭凝固热传导方程的数学解290

二、连铸坯凝固传热数学模型294

第四节 凝固收缩299

一、凝固冷却过程的收缩现象299

二、缩孔和疏松的形成300

三、收缩与裂纹302

第五节 凝固偏析303

一、平衡凝固303

二、显微偏析303

三、宏观偏析308

四、偏析控制312

第六节 凝固过程的非金属夹杂物313

一、固过程新相生成313

二、钢锭中夹杂物分布314

三、连铸坯中夹杂物317

四、非金属夹杂与钢的显微结构317

第七节 凝固过程的气体317

一、镇静钢凝固过程中溶解气体的析出317

二、凝固过程中CO的析出320

附录一 卡／焦换算表326

附录二 无因次规范数表327

附录三 中外人名对照表329