冶金原理复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第一篇第一篇 冶金熔体冶金熔体第一篇 冶金熔体第一章第一章第一章第一章 冶金熔体概述冶金熔体概述冶金熔体概述冶金熔体概述第二章 冶金熔体相平衡图第三章 冶金熔体结构第四章 冶金熔体物理性质第五章 冶金熔体化学性质第1页第一章 概述1、什么是冶金熔体,它分为几个类型?在火法冶金过程中处于熔融状态反应介质和反应产物称为冶金熔体,普通将冶金熔体分为四种类型:金属熔体、熔渣、熔盐、熔锍 第一篇 冶金熔体第2页1、浓度三角形基本性质2、三元系相图表示方法3、三元系相图基本类型4、等温截面图5、相图分析第二章第二章第二章第二章 冶金熔体相平衡图冶金熔体相平衡图冶金熔体相平衡图冶金熔体相平衡图第3页一、浓度
2、三角形性质有哪些?p12-p15等含量规则等百分比规则背向规则直线规则重心原理交叉位规则共轭位规则第二章 冶金熔体相平衡图第4页二、三元系相图表示方法 液面线界限无变点空间区域第5页三、三元系相图基本类型有哪些?p20-28 简单低共融型生成一致熔融化合物生成不一致熔融化合物固相完全互溶型液相分层第6页四、等温截面图四、等温截面图四、等温截面图四、等温截面图等温截面图等温截面图 在某一定温度下等温平面与立在某一定温度下等温平面与立体相图相截,所得截面在浓度三体相图相截,所得截面在浓度三角角形形上上投影。投影。用途用途反应了体系在指定温度下所处反应了体系在指定温度下所处相态以及组成改变时体系相态
3、相态以及组成改变时体系相态 改变。改变。液相区液相区由等温线及浓度三角形边围成由等温线及浓度三角形边围成区域区域二相区二相区扇形区域扇形区域三相区三相区三角形区域三角形区域2.1.3 2.1.3 三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法第7页步骤:将平面投影图中给定温度以外等温线、温度高于给定温度部分界限(fe1)去掉将界限与给定温度下等温线交点(f)与该界限对应二组元组成点相连接,形成结线三角形(BfC)去掉余下界限(Ef,Ee2,Ee3)在液固两相区画出一系列结线标出各相区平衡物相用“边界规则”检验所绘制等温截面图从平面投影图绘制等温截面图从平面投影图绘制等温截面图
4、从平面投影图绘制等温截面图从平面投影图绘制等温截面图2.1.3 2.1.3 三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法第8页122.1.3 2.1.3 三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法三元系相图表示法第9页五五五五 、三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结判判断断化化合合物物性性质质 依依据据化化合合物物组组成成点点是是否否位位于于其其初初晶晶区区内内,确确定定该该化化合合物物是是一一致致熔熔融融化化合合物物还还是是不不一一致致熔融化合物。熔融化合物。划划分分三三角角形形 将将体体系系中中与与每每个个无无变
5、变点点相相对对应应三三个个组组分分组组成成点点连连接接起起来来组组成成一一个个子子三三角角形形,将将原原始始三三元元系系分解成多个基本类型三元系。分解成多个基本类型三元系。体系中子三角形数目一定与三元无变点个数相等。体系中子三角形数目一定与三元无变点个数相等。只只有有初初晶晶区区相相邻邻组组分分组组成成点点才才能能相相连连,而而且且连连线线不能相互相交。不能相互相交。2.1.4.5 2.1.4.5 三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结第10页确确确确定定定定界界界界限限限限性性性性质质质质 依依依依据据据据切切切切线线线线规规规规则则则则能能
6、能能够够够够判判判判断断断断某某某某一一一一界界界界限限限限是是是是低低低低共熔线还是转熔线。共熔线还是转熔线。共熔线还是转熔线。共熔线还是转熔线。uu结合连线规则找出该界限上温度最高点;结合连线规则找出该界限上温度最高点;结合连线规则找出该界限上温度最高点;结合连线规则找出该界限上温度最高点;uu在该界限上按照温度下降方向标上单箭头或双箭头。在该界限上按照温度下降方向标上单箭头或双箭头。在该界限上按照温度下降方向标上单箭头或双箭头。在该界限上按照温度下降方向标上单箭头或双箭头。判判判判断断断断无无无无变变变变点点点点性性性性质质质质 依依依依据据据据无无无无变变变变点点点点与与与与其其其其相
7、相相相对对对对应应应应子子子子三三三三角角角角形形形形相相相相对对对对位置关系来确定该无变点性质。位置关系来确定该无变点性质。位置关系来确定该无变点性质。位置关系来确定该无变点性质。uu低共熔点低共熔点低共熔点低共熔点 E Euu转转转转 熔熔熔熔 点点点点 P P2.1.4.5 2.1.4.5 三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结第11页熔体冷却过程分析小结熔体冷却过程分析小结熔体冷却过程分析小结熔体冷却过程分析小结依据给定熔体依据给定熔体依据给定熔体依据给定熔体MM百分组成,在浓度三角形中找到百分组成,在浓度三角形中找到百分组成,在浓度三
8、角形中找到百分组成,在浓度三角形中找到MM点位置;点位置;点位置;点位置;由由由由MM点所在等温线,确定熔体开始结晶温度;点所在等温线,确定熔体开始结晶温度;点所在等温线,确定熔体开始结晶温度;点所在等温线,确定熔体开始结晶温度;由由由由MM点所在初晶面,确定初晶组成;点所在初晶面,确定初晶组成;点所在初晶面,确定初晶组成;点所在初晶面,确定初晶组成;按按按按MM点点点点所所所所在在在在子子子子三三三三角角角角形形形形确确确确定定定定熔熔熔熔体体体体结结结结晶晶晶晶终终终终了了了了固固固固相相相相组组组组成成成成及及及及冷冷冷冷却却却却过过过过程终点程终点程终点程终点。原原原原始始始始体体体体
9、系系系系组组组组成成成成点点点点、液液液液相相相相组组组组成成成成点点点点和和和和固固固固相相相相组组组组成成成成点点点点三三三三者者者者一一一一直直直直在在在在同同同同一一一一条条条条直直直直线线线线上上上上,而而而而且且且且体体体体系系系系组组组组成成成成点点点点必必必必在在在在固固固固、液液液液二二二二组组组组成成成成点点点点之之之之间间间间,它们质量关系恪守杠杆规则。它们质量关系恪守杠杆规则。它们质量关系恪守杠杆规则。它们质量关系恪守杠杆规则。液液液液相相相相组组组组成成成成和和和和固固固固相相相相组组组组成成成成改改改改变变变变是是是是沿沿沿沿两两两两条条条条不不不不一一一一样样样样
10、路路路路径径径径进进进进行行行行。结结结结晶晶晶晶终了时,这两条路径首尾相连,合为一条折线。终了时,这两条路径首尾相连,合为一条折线。终了时,这两条路径首尾相连,合为一条折线。终了时,这两条路径首尾相连,合为一条折线。2.1.4.5 2.1.4.5 三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结三元系相图分析方法小结第12页冷却过程分析熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例三角形规则熔体2熔体5熔体1efgq2.1.4.4 2.1.4.4 熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例第13页熔体熔
11、体1 1组成点处于组成点处于B B初晶区内初晶区内当熔体当熔体1 1冷却到其初晶温度时,开始析出晶体冷却到其初晶温度时,开始析出晶体B B。熔体熔体1 1组成点位于子三角形组成点位于子三角形BCDBCD之内之内熔熔体体1 1析析晶晶过过程程在在与与子子三三角角形形BCDBCD对对应应无无变变点点 P P 结束,析晶产物为晶体结束,析晶产物为晶体B B、C C和和D D。熔熔体体1 1冷冷却却结结晶晶过过程程可可用用液液相相点点与与固固相相点点改改变变表表示为:示为:1 1、熔体、熔体、熔体、熔体1 1析晶过程分析析晶过程分析析晶过程分析析晶过程分析图2-212.1.4.4 2.1.4.4 熔体
12、冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例第14页2 2、熔体、熔体、熔体、熔体2 2析晶过程分析析晶过程分析析晶过程分析析晶过程分析熔体熔体2 2组成点亦处于组成点亦处于B B初晶区内初晶区内当熔体当熔体2 2冷却到其初晶温度时,开始析出晶体冷却到其初晶温度时,开始析出晶体B B。熔体熔体2 2组成点位于子三角形组成点位于子三角形ACDACD之内之内熔熔体体2 2析析晶晶过过程程在在与与子子三三角角形形ACDACD对对应应无无变变点点 E E 束束,析晶产物为晶体析晶产物为晶体A A、C C和和D D。熔体熔体2 2冷却结晶过程用液相点与固相点改变表示为:冷
13、却结晶过程用液相点与固相点改变表示为:图2-212.1.4.4 2.1.4.4 熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例第15页三角形规则三角形规则三角形规则三角形规则原原原原始始始始熔熔熔熔体体体体组组组组成成成成点点点点所所所所在在在在子子子子三三三三角角角角形形形形之之之之三三三三个个个个顶顶顶顶点点点点所所所所表表表表示示示示物物物物质质质质为为为为该该该该熔熔熔熔体体体体冷冷冷冷却却却却结结结结晶过程最终产物;晶过程最终产物;晶过程最终产物;晶过程最终产物;与与与与此此此此子子子子三三三三角角角角形形形形相相相相对对对对应应应应三三三三元元元元
14、无无无无变变变变点点点点是是是是熔体冷却结晶过程终点。熔体冷却结晶过程终点。熔体冷却结晶过程终点。熔体冷却结晶过程终点。可可可可利利利利用用用用此此此此规规规规则则则则验验验验证证证证冷冷冷冷却却却却结结结结晶晶晶晶过过过过程程程程分析正确性。分析正确性。分析正确性。分析正确性。图2-212.1.4.4 2.1.4.4 熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例熔体冷却过程分析实例第16页1、经典金属晶体结构有哪些?2、熔渣热力学模型有哪些?第三章第三章第三章第三章 冶金熔体结构冶金熔体结构冶金熔体结构冶金熔体结构第17页一、一、一、一、金属晶体结构金属晶体结构金属晶体结构金
15、属晶体结构晶晶晶晶体体体体:由由占占有有晶晶体体整整个个体体积积、在在三三维维方方向向上上以以一一定定距距离离展展现现周周期期而而重重复复有有序序排排列列原原子子或或离离子子组组成成物质结构远程有序性。物质结构远程有序性。基基基基本本本本概概概概念念念念:单单位位晶晶胞胞、晶晶格格常常数数、配配位位数数、晶晶格格结结点、点、金属键金属键经典晶体结构:经典晶体结构:经典晶体结构:经典晶体结构:面心立方、体心立方和密堆六方面心立方、体心立方和密堆六方3.1.1 金属晶体结构第18页二、熔渣热力学模型二、熔渣热力学模型二、熔渣热力学模型二、熔渣热力学模型分子理论分子理论理想离子溶液模型理想离子溶液模
16、型 (1)(1)捷姆金理想离子溶液模型捷姆金理想离子溶液模型 (2)(2)弗鲁德理想离子溶液模型弗鲁德理想离子溶液模型聚合物模型聚合物模型3.1.1 金属晶体结构第19页1、熔化温度2、熔体导电性第四章第四章第四章第四章 冶金熔体物理性质冶金熔体物理性质冶金熔体物理性质冶金熔体物理性质第20页一、熔化温度一、熔化温度一、熔化温度一、熔化温度冶冶金金熔熔体体在在一一定定温温度度范范围围内内熔熔化化,没没有有确确定定熔熔点点,冷冷却却曲曲线线上无平台。上无平台。熔熔化化温温度度 冶冶金金熔熔体体由由其其固固态态物物质质完完全全转转变变成成均均匀匀液液态态时温度时温度。凝凝固固温温度度或或凝凝固固点
17、点 冶冶金金熔熔体体在在冷冷却却时时开开始始析析出出固固相相时时温度温度。熔化温度与熔体组成相关。熔化温度与熔体组成相关。比如,在铁液中比如,在铁液中非非金金属属元元素素C C、O O、S S、P P等等使使能能其其熔熔化化温温度度显显著著降降低低,含含1%C1%C铁液熔化温度比纯铁熔点低铁液熔化温度比纯铁熔点低9090 C C;由由MnMn、CrCr、NiNi、CoCo、MoMo等等金金属属元元素素引引发发铁铁液液熔熔化化温温度度降低很小。降低很小。4.1 熔化温度第21页4.4 4.4 导电性导电性导电性导电性熔体导电性能主要性熔体导电性能主要性电弧炉炼钢、电渣重熔电弧炉炼钢、电渣重熔熔盐
18、电解熔盐电解导电性表示方法导电性表示方法电导率(电导率()电导率为电阻率(电导率为电阻率(,单位,单位mm)倒数:)倒数:=1/=1/电导率单位:电导率单位:SmSm 1 1(西门子每米)(西门子每米)一、电导率概念一、电导率概念一、电导率概念一、电导率概念4.4 导电性第22页1 1 1 1、电导率与熔体组成关系、电导率与熔体组成关系、电导率与熔体组成关系、电导率与熔体组成关系4.4 导电性2 2 2 2、电导率与温度关系、电导率与温度关系、电导率与温度关系、电导率与温度关系金属熔体及熔锍金属熔体及熔锍第一类导体第一类导体当温度升高时,它们电导率下降。当温度升高时,它们电导率下降。温度升高,
19、离子运动加剧,妨碍了自由电子温度升高,离子运动加剧,妨碍了自由电子定向定向运动。运动。熔盐和熔渣熔盐和熔渣第二类导体第二类导体当温度升高时,它们电导率增大。当温度升高时,它们电导率增大。3 3 3 3、电导率与粘度关系、电导率与粘度关系、电导率与粘度关系、电导率与粘度关系对于一定组成熔盐或熔渣,降低粘度有利于离子运动,从而使对于一定组成熔盐或熔渣,降低粘度有利于离子运动,从而使电导率增大。电导率增大。二、电导率与其它性质关系二、电导率与其它性质关系二、电导率与其它性质关系二、电导率与其它性质关系第23页1、熔渣碱度、熔渣酸度2、熔渣中氧化渣及还原渣第五章第五章第五章第五章 冶金熔体化学性质冶金
20、熔体化学性质冶金熔体化学性质冶金熔体化学性质与热力学性质与热力学性质与热力学性质与热力学性质第24页钢铁冶金中,习惯上用碱度表示熔渣酸碱性。钢铁冶金中,习惯上用碱度表示熔渣酸碱性。碱碱度度熔熔渣渣中中主主要要碱碱性性氧氧化化物物含含量量与与主主要要酸酸性性氧氧化化物含量(质量)之比物含量(质量)之比,用,用R R(B B、V V)表示。)表示。碱度有各种表示式。碱度有各种表示式。可可在在氧氧化化物物质质量量百百分分数数前前引引入入依依据据化化学学计计量量关关系系或或经经过实际观察得到系数。过实际观察得到系数。各各种种碱碱度度表表示示式式中中氧氧化化物物量量可可用用其其摩摩尔尔数数或或摩摩尔尔分
21、分数数表示。表示。对对于于高高炉炉渣渣,碱碱度度大大于于1 1渣渣是是碱碱性性渣渣,碱碱度度小小于于1 1渣渣是是酸性渣。酸性渣。对于炼钢渣,碱性渣碱度约为对于炼钢渣,碱性渣碱度约为23.523.5。一、熔渣一、熔渣一、熔渣一、熔渣碱度碱度碱度碱度5.1 熔渣碱度与酸度第25页有有色色冶冶金金中中,习习惯惯上上用用酸酸度度(硅硅酸酸度度)表表示示熔熔渣渣酸碱性。酸碱性。酸酸度度 熔熔渣渣中中结结合合成成酸酸性性氧氧化化物物氧氧质质量量与与结结合合成碱性氧化物氧质量之比成碱性氧化物氧质量之比,普通用,普通用 r r 表示:表示:普通说来,酸度小于或等于普通说来,酸度小于或等于1 1渣属于碱性渣。
22、渣属于碱性渣。二、熔渣二、熔渣二、熔渣二、熔渣酸度酸度酸度酸度5.1 熔渣碱度与酸度第26页5.2 5.2 熔渣氧化性熔渣氧化性熔渣氧化性熔渣氧化性一、氧化渣与还原渣一、氧化渣与还原渣一、氧化渣与还原渣一、氧化渣与还原渣熔渣可分为两种:氧化渣和还原渣。熔渣可分为两种:氧化渣和还原渣。氧氧化化渣渣能能向向金金属属液液输输送送氧氧、使使金金属属液液被被氧氧饱饱和和或或使金属液中杂质氧化使金属液中杂质氧化渣渣。还还原原渣渣能能从从金金属属液液中中吸吸收收氧氧、即即发发生生金金属属液液脱脱氧氧过程渣过程渣。熔熔渣渣供供氧氧能能力力或或吸吸收收氧氧能能力力取取决决于于熔熔渣渣中中与与金金属属液液中中氧势
23、相对大小。氧势相对大小。当当熔熔渣渣中中氧氧势势大大于于金金属属液液中中氧氧势势时时,此此炉炉渣渣为为氧氧化化性性渣。渣。当当熔熔渣渣中中氧氧势势小小于于金金属属液液中中氧氧势势时时,此此炉炉渣渣为为还还原原性性渣。渣。5.2 熔渣氧化性第27页第二篇第二篇 冶金过程热力学冶金过程热力学第二篇 冶金过程热力学第 六 章 研究冶金过程热力学任务第 七 章 化合物生成分解反应第 八 章 热力学平衡图在冶金中应用第第第第 九九九九 章章章章 还原过程还原过程还原过程还原过程第第第第 十十十十 章章章章 高温分离提纯过程高温分离提纯过程高温分离提纯过程高温分离提纯过程第28页第七章第七章第七章第七章
24、化合物生成化合物生成化合物生成化合物生成分解反应分解反应分解反应分解反应1 1、化合物标准摩尔生成吉布斯自由能、化合物标准摩尔生成吉布斯自由能、化合物标准摩尔生成吉布斯自由能、化合物标准摩尔生成吉布斯自由能2 2、开始分解温度及分解沸腾温度开始分解温度及分解沸腾温度开始分解温度及分解沸腾温度开始分解温度及分解沸腾温度第七章 化合物生成分解反应第29页化合物标准摩尔生成吉布斯自由能化合物标准摩尔生成吉布斯自由能化合物标准摩尔生成吉布斯自由能化合物标准摩尔生成吉布斯自由能一、标准摩尔生成吉布斯自由能一、标准摩尔生成吉布斯自由能一、标准摩尔生成吉布斯自由能一、标准摩尔生成吉布斯自由能 f fG G
- 配套讲稿:
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