冶金原理名词解释.doc

Mingcijieshi第一章 冶金溶液热力学基础重点内容本章重要内容可概括为三大点：有溶液参与反应的、溶液中组分B活度一、名词解释生铁 钢 工业纯铁 熟铁 提取冶金 理想溶液 稀溶液 正规溶液 偏摩尔量XB 化学势B 活度 活度系数 无限稀活度系数rB0 一级活度相互作用系数eij 一级活度相互作用系数ij 标准溶解吉布斯自由能 溶液的超额函数生铁:钢:工业纯铁:熟铁:提取冶金:理想溶液:稀溶液: 正规溶液是指混合焓不等于0，混合熵等于理想溶液混合熵的溶液称为正规溶液。偏摩尔量XB是指指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的广度性质X（G、S、H、U、V）对组分B摩尔量的偏导值。化学势B是指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的吉布斯能对组分B摩尔量的偏导值。(P27)活度是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度。活度系数是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度时引入的系数。无限稀活度系数rB0是指稀溶液中溶质组分以纯物质为标准态下的活度系数。无限稀活度系数rB0大小意义是组元B在服从亨利定律浓度段内以纯物质i为标准态的活度系数是纯物质为标准态的活度与以假想纯物质为标准态的活度相互转换的转换系数是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数一级活度相互作用系数eij是指以假想1%溶液为标准态，稀溶液中溶质组分i的活度系数的lgfi对溶质组分j的j(%)偏导值，即：。 (P106)一级活度相互作用系数ij是指以纯物质为标准态，稀溶液中溶质组分i的活度系数的lgri对溶质组分j的xj偏导值，即：。(P105)标准溶解吉布斯自由能是指纯物质溶液溶解于溶液中，并形成标准态溶液的吉布斯自由能变化值。溶液的超额函数是指实际溶液的偏摩尔量（或摩尔量）与假想其作为理想溶液时偏摩尔量（或摩尔量）的差值，用上标“ex”表示。二、冶金原理三大内容（重庆大学考题：冶金过程热力学、冶金过程动力学的区别）冶金原理主要研究内容包括冶金过程热力学、冶金过程动力学、冶金溶液三大部分。冶金过程热力学研究在给定条件下，反应进行的可能性、方向和限度（平衡），影响反应平衡因素（如温度、浓度、压力、催化剂等），如何利用影响因素创造条件使反应沿着预期的方向进行，达到预期的限度。热力学不涉及反应速度、反应机理问题。冶金过程动力学的主要研究冶金反应的机理、速率、速率限制环节、速率影响因素，以及如何创造条件加速反应的进行。冶金溶液研究熔体的相平衡、结构及性质。三、拉乌尔定律、亨利定律内容及其表达式拉乌尔定律：“在一定温度和平衡状态下，溶液中溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数。”其数学表达式为：式中，为纯溶剂A的蒸气压。亨利定律：“在一定温度和平衡状态下，挥发性溶质在气相中的平衡分压与溶质在溶液中的摩尔分数成正比。”亨利定律数学表达式为：式中，为亨利系数。三、标准溶解吉布斯能计算式（1）纯物质为标准态时，B=B =0（2）假想纯物质为标准态时，B=B （3）假想1%溶液为标准态时，B=B 证明：对于B=B =RTlnPB-RTln (PB为溶液中组分B的蒸气；为纯物质B的饱和蒸气压)（1）纯物质为标准态时，PB=，则：=RTlnPB-RTln= RTln-RTln=0（2）假想纯物质为标准态时，由亨利定律可得PB=kH(x)，则：=RTlnPB-RTln= RTlnkH(x)-RTln=RTln(kH(x)/)=RTln（3）假想1%溶液为标准态时，由亨利定律可得PB=kH(%)，则：=RTlnPB-RTln= RTlnkH(%)-RTln=RTln(kH(%)/)=RTln第二章 冶金动力学基础名词解释基元反应 速率限制环节 化学扩散（互扩散） 对流扩散 扩散通量 速度边界层 浓度边界层（或扩散边界层） 动力学中的稳定态 均相形核 异相形核1、基元反应：反应物分子相互碰撞直接转化为产物分子的反应。基元反应的反应级数与反应物计量数之和相等。（P56）2、速率限制环节：反应过程由界面化学反应和扩散多环节组成的串联过程，其中速率最慢或阻力最大，对反应总速率影响很大的环节。（P55）3、化学扩散（互扩散）：静止体系中，溶液中有浓度梯度存在时，发生的扩散，它是一种原子在其它种作为基体的原子中的相对扩散。（P61）4、对流扩散：流动体系中出现的扩散，它是由分子扩散和液体的分子集团的整体运动，使其内的物质发生迁移。5、扩散通量：指组分在单位时间内，通过垂直于扩散方向单位截面积的物质的量。6、速度边界层：在流速较大的非均相体系（气固、气液、液固等）内，流体在相界面上流动时，液体与相界面出现摩擦阻力，在贴近相界面并出现很大速度梯度的流体薄层称为速度边界层。（P67）7、浓度边界层（或扩散边界层）：在流速较大的非均相体系（气固、气液、液固等）内，流体在相界面上流动时，在贴近相界面并出现很大浓度梯度的流体薄层称为速度边界层。（P68）8、动力学中的稳定态：反应过程由界面化学反应和扩散多环节组成的串联过程中，各环节与总反应速率相等，且不随时间而变化的状态。（P79）9、均相形核：指在反应产物在均匀的相内发生的形核。10、异相形核：指在核在异相界面上形成时称为异相形核。第三章 相图名词解释 相图或状态图 自由度 相律 稳定化合物 （同分化合物，或一致熔融化合物） 不稳定化合物（异分化合物，或示一致熔融化合物） 二元共析（共熔）转变 二元转熔（包晶）转变 三元共析（共熔）转变 三元转熔（包晶）转变 相图的作用1、相图或状态图：在多相平衡体系中，表示物质相的状态与影响相态变化的温度、压力及组成等变量之间的几何图形，冶金过程的相图一般是“温度-组成”之相图。2、自由度：影响相态变化的温度、压力及组成等变量中在一定范围内可以任意独立改变而不致使相态发生变化的变量个数。3、相律：多相体系平衡的基本规律，描述的是凝聚相平衡体系中相数、独立组元数与自由度之间的关系。考虑到温度、压力两个变数时：f=C+2，其中，f：自由度；C：独立组元数；：相数；对于凝聚系，可以不考虑体系压力时，f= C+14、稳定化合物（同分化合物，或一致熔融化合物）：从固相到熔化温度的过程中，组成保持一致的化合物。5、不稳定化合物（异分化合物，或示一致熔融化合物）：从固相到熔化温度的过程中，组成不一致的化合物。6、二元共析（共熔）转变：体系降温至某温度时，自液相中同时析出两个固体的变化。7、二元转熔（包晶）转变：体系降温至某温度时，液相吸收一个固体生成另一个固体的变化。8、三元共析（共熔）转变：体系降温至某温度时，自液相中同时析出三个固体的变化。9、三元转熔（包晶）转变：体系降温至某温度时，液相吸收一个固体生成另外二个固体的变化，或液相吸收二个固体生成另外一个固体的变化。二、相图的作用答：相图是表示凝聚相体系的组成和温度的相平衡关系。由相图可以确定氧化物在高温下相互反应、形成的不同相组分(纯凝聚相、液溶体及固溶体、简单氧化物及复杂化合物、共晶体、包晶体、液相分层等)和一些参数(温度、组分浓度、相数等)之间关系，以及各相在不同条件下(温度、组成)的相互转变关系，为选择某种性能的相成分提供依据。第四章 冶金炉渣物理化学性质本章主要内容：熔渣的物理性质（熔化温度、密度、粘度等）、熔渣化学性质（渣酸碱性，氧化还原性，容量性等）、熔渣结构（分子理论、离子理论、完全离子理论、正规离子理论等）。一、名词解释熔体的熔化温度 熔体的熔化性温度 熔体的粘度 熔体的表面张力 熔体的界面张力 熔体的润湿角 熔渣碱度 氧化物的光学碱度 渣的过剩碱度 熔渣的氧化性、还原性 熔渣的容量性 熔渣的硫容（硫容量） 熔渣的磷容（磷容量）1、熔体的熔化温度：渣加热过程中刚好完全熔化时的温度，或液态渣冷却过程中刚析出固体时的温度，在相图中为液相线温度。2、熔体的熔化性温度：渣加热过程中至渣刚好能自由流动时的温度，或指在渣粘度-温度关系图中，渣粘度发生急剧变化时的温度。3、熔体的粘度：是指单位速度梯度下，作用于平行的两液层间单位面积的摩擦力。4、熔体的表面张力：凝聚相与气相之间形成的张力。熔体的界面张力：两凝聚相接触面之间形成的张力。5、熔体的润湿角：指熔体的界面张力与表面张力之间形成的夹角。6、熔渣碱度：熔渣中碱性氧化物质量分数之和与酸性氧化物质量分数之和之比值7、氧化物的光学碱度：指氧化物施放电子的能力与CaO施放电子能力之比。8、渣的过剩碱度：渣中碱性氧化物的总量与酸性氧化物消耗碱性氧化物的量差值。9、熔渣的氧化性、还原性：熔渣从与之相接触的金属液中吸收氧的能力称为熔渣的还原性。熔渣向与之相接触的金属液中提供氧的能力称为熔渣的氧化性。10、熔渣的容量性：指熔渣容纳或吸收对金属液有害的成分（如S、P、H、N等）的能力。11、熔渣的硫容（硫容量）：指气体硫在熔渣中溶解反应达平衡时，即气体中S2在熔渣溶解度反应达平衡时，熔渣中S2-的浓度与乘积12、熔渣的磷容（磷容量）：指磷在渣中的溶解反应1/2P2(g)+3/2(O2-)+5/4O2= (PO43-)达到平衡时的第五、六章 化合物的形成-分解及碳、氢的燃烧反应一、名词解释氧势 硫势 硫化物的硫势 氯势 氯化物的氯势 碳化物的碳势 氧化物的分解压碳酸盐的分解压 碳酸盐分解开始温度 碳酸盐沸腾分解温度 直接还原 间接还原 浮士体1、氧势：含有O2的体系，氧的相对化学势，即称为体系的氧势。氧化物的氧势：氧化物生成反应：2x/yM(S)+O2=x/yMxOy(S)达平衡时，平衡气相中氧的氧势称为氧化物的氧势。2、硫势：含有S2的体系，硫的相对化学势，即称为体系的硫势。硫化物的硫势：硫化物生成反应：2x/yM(S)+S2=x/yMxSy(S)达平衡时，平衡气相中硫的硫势称为硫化物的硫势。3、氯势：含有Cl2的体系，氯的相对化学势，即称为体系的氯势。氯化物的氯势：氯化物生成反应：2x/yM(S)+Cl2=x/yMxCly(S)达平衡时，平衡气相中氯的氯势称为硫化物的硫势。4、碳化物的碳势：碳化物生成反应：2x/yM(S)+C=x/yMxCy(S)达平衡时，称为碳化物的碳势5、氧化物的分解压：氧化物MO分解反应2MO(S)=2M(S)+O2达平衡时，产生的氧气压力称为氧化物MO的分解压，一般用表示。6、碳酸盐的分解压：碳酸盐MeCO3分解反应MeCO3(S)=MeO(S)+CO2达平衡时，产生的CO2压力称为碳酸盐MeCO3的分解压，一般用表示。7、碳酸盐分解开始温度：碳酸盐MeCO3分解压与环境气相中CO2分压相等时的温度称为碳酸盐分解开始温度。8、碳酸盐沸腾分解温度：碳酸盐MeCO3分解压与环境气相总压相等时的温度称为碳酸盐沸腾分解温度9直接还原是指采用固体碳作还原剂还原氧化物，产生CO的反应。10间接还原是指采用CO（或H2）作还原剂还原氧化物，产生CO2（或H2O）的反应。11浮士体：纯氧化亚铁FeO的理论含氧量为 22.28，但实际存在的却是含氧量变动在23.1625.60的非化学计量氧化亚铁相，这种固溶体称为浮氏体（Wüstite）第七章 重点内容与练习一、名词解释氧化熔（氧化精炼） 直接氧化 间接氧化 脱氧 沉淀脱氧 扩散脱氧 真空脱氧 氧化过程中元素M氧化的分配比 元素选择性氧化1、氧化熔（氧化精炼）：指在氧化剂作用下，使粗金属中的过多（即超过允许含量）的元素及杂质通过氧化作用分离除去的过程。2、直接氧化：金属液中溶解的元素M被吹入金属液中O2氧化。3、间接氧化：金属液中溶解的元素M被主金属（A）氧化产物溶解于金属液中的氧所氧化。4、脱氧：指向钢液中加入与氧亲和力比铁大的元素（脱氧剂），使溶解于钢液中的氧转变为不溶解于钢液中的氧化物，自钢液中排出的过程。5、沉淀脱氧：将脱氧剂（如MnFe、SiFe、Al等）加入钢液中，与O作用生成在钢中不溶解的氧化物，上浮至渣中，从而达到脱氧的目的。 6、扩散脱氧：将脱氧剂（如SiFe粉、SiCa粉等）加入炉内，置于熔渣中，将熔渣中的(FeO)还原，降低渣中(FeO)含量，从而使钢液中氧向渣中扩散，降低钢液中的含氧量。 7、真空脱氧：将盛装钢液的装置置于真空室中，抽真空，降低PCO，使反应 C+ O= CO继续向右进行，从而降低钢液的含氧量。8、氧化过程中元素M氧化的分配比（分配常数）LM：氧化过程中，反应xM+y（FeO）=（MxOy）+yFe反应达平衡时，M在渣中浓度与在金属液中浓度比称为元素M在渣-金属液之间的分配比，一般用LM表示9、元素选择性氧化：当熔池中有多种元素共存时，通过控制温度及体系压力的方法，可控制金属熔体中元素的氧化，达到保留某些元素或者氧化富集某些元素的目的，这种方法称为选择性氧化。第 9 页