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目录1

绪论1

第1篇 钢铁材料知识7

1 钢的分类及性能7

1.1 钢的分类和牌号7

1.1.1 碳素钢的分类、牌号及用途7

1.1.2 合金钢的分类、牌号及用途10

1.2 钢的性能14

1.2.1 钢的力学性能15

1.2.2 钢的物理性能21

1.2.3 钢的化学性能22

1.2.4 钢的工艺性能22

思考题22

2 金属结构与结晶24

2.1 晶体的结构24

2.1.1 晶体结构的概念24

2.1.2 金属晶格的类型25

2.1.3 晶体结构的缺陷26

2.2 金属的结晶28

2.2.1 纯金属的冷却29

2.2.2　纯金属的结晶30

2.2.3 晶粒大小的控制31

2.2.4　纯铁的同素异构转变32

思考题33

3　铁碳合金34

3.1　合金组织34

3.1.1 固溶体34

3.1.2 金属化合物36

3.1.3 多相混合物37

3.2　二元合金相图37

3.2.1 二元合金相图的建立37

3.2.2　水平截线法则和杠杆定律38

3.2.3 匀晶相图40

3.2.4 共晶相图41

3.3　铁碳合金相图44

3.3.1 铁碳合金中的基本相44

3.3.2　铁碳合金相图分析46

3.3.3 典型的铁碳合金结晶过程及其组织48

3.3.4 碳含量对铁碳合金组织与性能的影响50

3.3.5 铁碳相图的应用53

思考题54

4　钢的热处理56

4.1 钢在加热和冷却时的转变56

4.1.1 钢在加热时的转变56

4.1.2　钢在冷却时的转变57

4.2　钢的退火和正火59

4.2.1 退火59

4.2.2　正火60

4.2.3 退火与正火的选择60

4.3.1 淬火61

4.3　钢的淬火与回火61

4.3.2 钢的回火63

4.4　钢的表面处理64

4.4.1 表面淬火64

4.4.2　钢的化学热处理65

思考题66

5.1.3 硅的影响68

5.1.2 锰的影响68

5.1.1 碳的影响68

5.1　钢中常存元素68

5　钢中元素作用68

5.1.4 硫的影响69

5.1.5 磷的影响69

5.2　钢中气体元素69

5.2.1 氧的影响69

5.2.2 氮的影响69

5.3.1 合金元素在钢中存在形式70

5.2.3 氢的影响70

5.3　合金元素在钢中的作用70

5.3.2 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响71

5.3.3 合金元素对钢热处理的影响71

5.3.4 合金元素对钢性能的影响75

思考题78

第2篇　物理化学知识81

6 炼钢过程的热能81

6.1　热力学第一定律81

6.1.1 炼钢过程的热效应81

6.1.2 比热容与焓变计算83

6.1.3 化学反应热效应和盖斯定律85

6.1.4　基尔霍夫定律85

6.1.5　标准生成热85

6.2　热力学第二定律86

6.2.1 热力学第二定律86

6.3.1 理想溶液87

6.2.2 自由能87

6.3　溶液87

6.3.2 稀溶液88

6.3.3 真实溶液和活度88

6.4　化学反应的方向、限度和速度90

6.4.1 化学反应的方向90

6.4.2 化学平衡及影响因素91

6.4.3 氧化物的标准生成自由能和分解压92

6.4.4 化学反应速率及影响因素93

6.5　炼钢过程的表面现象95

6.5.1 表面张力95

6.5.2 润湿96

6.5.3 吸附作用97

思考题97

7.1.2 金属熔体的结构101

7.1.1 金属的三态及其转化101

7.1 金属熔体的结构101

7　金属熔体101

7.2　金属熔体的物理性质102

7.2.1 密度102

7.2.2 熔点103

7.2.3 黏度105

7.2.4 表面张力106

7.2.5 扩散系数108

7.2.6 蒸气压109

7.3 元素在铁液中的溶解109

7.3.1 元素在铁液中的溶解度109

7.3.2 溶解元素与铁形成的溶液110

7.3.3 元素在铁液中溶解时的自由能变化110

思考题111

8.1.1 熔渣的来源和组成113

8.1 熔渣的来源、组成和作用113

8 炼钢熔渣113

第3篇 炼钢基本原理113

8.1.2 熔渣的作用114

8.2 熔渣结构114

8.2.1 熔渣结构的分子理论114

8.2.2 熔渣结构的离子理论115

8.2.3 分子-离子共存理论118

8.3.1 炼钢中的主要二元系相图119

8.3 熔渣相图119

8.3.2 三元系熔渣相图121

8.4 熔渣的化学性质122

8.4.1 熔渣的碱度122

8.4.2 熔渣的氧化性124

8.4.3 熔渣的还原性126

8.4.4 熔渣的透气性127

8.5 熔渣的物理性质128

8.5.1 熔渣的黏度128

8.5.2 熔渣的密度130

8.5.3 熔渣的表面张力和界面张力131

8.5.4 熔渣中各组元的扩散134

8.5.5 熔渣的导电性135

8.5.6 熔渣的焓变量和导热性135

8.6 造渣136

8.6.1 造渣的目的及要求136

8.6.2 熔渣的泡沫化137

思考题139

9 炼钢的基本反应140

9.1 炼钢的基本任务140

9.2 铁的氧化和氧的传输141

9.2.1 铁的氧化141

9.2.2 熔渣的传氧作用141

9.2.3 杂质元素的氧化方式142

9.3.1 硅的氧化与还原143

9.3 硅和锰的氧化与还原143

9.3.2 锰的氧化与还原144

9.4 碳的氧化145

9.4.1 碳-氧反应在炼钢中的作用145

9.4.2 碳-氧反应的热力学145

9.4.3 碳-氧反应的动力学148

9.4.4 氧气顶吹转炉的碳-氧反应机理和特点151

9.5 去磷154

9.5.1 磷对钢性能的影响154

9.5.2 去磷反应热力学155

9.5.3 还原性脱磷160

9.5.4 回磷162

9.6 去硫163

9.6.1 硫对钢性能的影响163

9.6.2 去硫的热力学164

9.6.3 去硫和去磷的动力学170

9.7.1 铬的氧化171

9.7 其他元素的氧化171

9.7.2 钒的氧化174

思考题175

10 钢的脱氧及合金化177

10.1 脱氧的目的和任务177

10.1.1 氧对钢质量的影响177

10.1.2 脱氧的目的177

10.1.3 脱氧的基本任务178

10.2 元素的脱氧能力及常用脱氧元素179

10.2.1 元素的脱氧能力179

10.2.2 常用的脱氧元素180

10.3 各元素的单独脱氧和复合脱氧181

10.3.1 各元素单独脱氧的特点181

10.3.2 复合脱氧及其特点183

10.4 脱氧产物的排除184

10.5.1 脱氧方法及其特点186

10.5 扩散脱氧186

10.5.2 扩散脱氧的基本原理187

思考题188

11 钢中的非金属夹杂物189

11.1 非金属夹杂物的分类189

11.1.1 按照夹杂物的组成分类189

11.1.2 按照夹杂物的来源分类192

11.1.3 按照夹杂物的变形性能分类192

11.2.1 夹杂物对钢力学性能的影响193

11.1.4 按照夹杂物的尺寸大小分类193

11.2 非金属夹杂物对钢性能的影响193

11.2.2 夹杂物对钢工艺性能的影响195

11.3 减少钢中非金属夹杂物的途径196

11.3.1 减少钢中的氧化物夹杂196

11.3.2 减少钢中的硫化物夹杂197

思考题197

12.1.2 氮在钢中的溶解198

12.1.1 钢中氮的来源198

12.1 钢中的氮198

12 钢中气体198

12.1.3 氮对钢性能的影响200

12.1.4 影响钢中氮含量的主要因素200

12.2 钢中的氢202

12.2.1 钢中氢的来源202

12.2.2 氢在钢中的溶解203

12.2.3 氢对钢性能的影响204

12.2.4 减少钢中含氢量的措施205

12.3 常压下的钢液脱气207

12.3.1 转炉吹炼中钢液气体含量的变化207

12.3.2 电炉冶炼中钢液气体含量的变化208

思考题209

13 钢液的炉外精炼原理210

13.1 真空精炼理论210

13.1.1 真空下的脱氧和脱气211

13.1.2 真空精炼中的钢液搅拌214

13.1.3 真空精炼中的钢液加热215

13.1.4 真空下钢中元素的挥发216

13.1.5 真空下耐火材料的分解与还原219

13.2 非真空精炼原理220

13.2.1 钢包吹氩220

13.2.2 氩氧精炼221

13.3 减少钢中气体的措施222

13.3.1 加强原材料的干燥及烘烤222

13.3.2 采用合理的生产工艺222

思考题224

第4篇 传热知识225

14 炼钢热能225

14.1 转炉炼钢热能225

14.2 电弧炉炼钢热能226

14.3 炼钢用辅助热能227

14.3.1 冶金生产常用燃料227

14.3.2 燃料组成和发热量228

14.3.3 燃烧的基本概念及燃烧温度230

思考题233

15 传热原理235

15.1 稳定态传导传热235

15.1.1 传导传热的基本定律235

15.1.2 平壁导热237

15.1.3 圆筒壁导热239

15.2.1 对流给热的本质240

15.2 对流给热240

15.2.2 对流给热基本公式241

15.2.3 对流给热系数的几个实验公式241

15.3 辐射传热244

15.3.1 辐射传热的基本概念244

15.3.2 辐射的基本定律245

15.3.3 两物体间的辐射热交换247

15.3.4 气体与固体间的辐射热交换250

15.4.1 气体与表面间的热交换253

15.4 稳定态综合传热253

15.4.2 流体通过固体壁对另一流体的传热254

思考题255

16 炼钢炉的热工分析257

16.1 氧气顶吹转炉257

16.1.1 氧气转炉内氧流股与传热的关系257

16.1.2 提高转炉炼钢热能的利用率258

16.2 电弧炉热工分析258

16.2.1 电弧炉炉膛内的热交换258

16.2.2 电弧炉冶炼的能量供给制度260

思考题261

附录262

附录1 化合物的标准生成吉布斯自由能附录262

附录2 常用物理化学常数表267

附录3 物理量的单位及两种单位制的转换关系267

附录4 （？）4＝（？）4的计算值268

参考文献270