钢铁冶金原理.docx

1-1-13 在1873K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.2H%与组分为 w(CaO) -39. 18% , «?( MgO) = 2” 56% , w( SiO2) = 39* 76% t FeO) =18. 5% 的熔渣平衡的铁 液的氧的质量分数为0. 048% 0试计算熔渣中FeO的活度及活度系数解 氧在熔渣与铁液间的反应为(FeO) = [0] + [Fe]氧以不同形式在铁液与熔渣间的分配常数为对于纯氧化铁渣与熔液平衡的铁液故0.211=0 211ao = u?[ 0] = 0, 0485 = O 048 == 0.211=0, 227v = 矽[0]嘴 = 0- 048 0.227乂 = Lox(FeO) = 0. 211x( FeO)二 x(FeO)A FeO)可根据lOOg熔渣组分的物质的量得出:n(CaO) = = 0. 700, n(SiO2) = - = 0. 6635o oOn( MgO) = = 0. 064, n( FeO)二 = 0. 258XnB = L685,兀(FeO)二咚型二緩| 二 0. 1531 * Oo3故0. 2277- = 0.153 =1'481-1-17奥氏体内碳的活度与其浓度的关系式为lnac(H) = In + 6. 6 (0 W 兀[C] W 玄[GQ试导出铁的活度与其浓度的关系式o标准态：假想纯物质。

解由1叫畑 "詁"dlnacg =-」¥^<1(山¥^+6.6耕磊)因 尤[c] = 1 - x[ Fe] , 0 x[ C] x[C] (g , x[ Fe] < 16.6-北_ (] _”[F£])・x[Fe~\2d%[ Fc]一 n儲-咛沪4^]1x[Fe]-3.3+ 3.36. 6x[ Fe]-6.616・6 , 1 . 6.6严旳L x[Fe]2 x[ Fe]2 尤[Fe]」】5.6 3.3 宀少=— *" T F 乙-J1 1-18请用G・D方程证明，稀溶液内溶质服从亨利定律时，溶剂服从拉 乌尔定律（dA

解 （1）界面化学反应成为限制环节的速率式dn d( W7M) 王二- di式中 W 固体反应物（FeO）在/时的质量，kg；M 固体反应物（FeO ）的摩尔质量,kg • mol or=c<（，为相界面上CO的浓度，当界面反应成为速 率的限制环节时，它等于（：0的体积浓度在时间t时，面体反应物的核心部分的半径是r■时,图2-6W[Mn]%丸关系图W 4百几/ 4 L —— M _ 3 M 固相反应物的密度，kynTj= pf/M,固相反应物的密度，mol*(1 -/?)(2)固相层内CO扩散成为限制环节的速率式当用固相反应物的物质的量表示反应的速率时,由于CO在固相物内的扩散是限制环节*所以3-V1 轴承钢的成分为：w [ C ] = 1.05%, w [ Si ] =0.6%, [ Mn ] =1.0%,w[P] =0.02%, w[S] =0.02%, tr[Cr] =1.10%试计算1873K时钢液中硫的活度系数及活 度°解lg/s - + efw[ Si ] + esnw[Mn]% +eR[P]毎 +£w[S]% +&*["]*= 0.11 x 1.05 +0.063 x0.6 + (-0.026) x 1.0 +0.029 x (0.02) +(-0. 028) xO.02 + (-0.011) x 1. 10 = 0. 115A = 1-30a【s、= fsw\- S] % = L 30 x 0. 02 = 0. 0263-1^8 将就气用于钢液的炉外精炼◎钢液的 成分为 w[C] =0. Jt>% ,⑷[G] = 1” 50% , w[ Mn]二 15；温度1900Ko为使成品钢的氮的质量分数 不大于0, 005% T试求熬气中允许的徳分压。

解氮气中含有N-用这种氮气处理钢液 时，就气中的％将溶解于钢液中氮在钢液中的 溶解度服从平方根定律；讷N]%二字xp賈当叽的引旳（与^[NJ =0.005%平衡的氮分压）时，可能获得含氮量w[N] <0.005% 的钢，即氨气中的卩叫应为兀“〉w (叢)A：仗人二 e卜[N打 + e^[C]% + e^w[Cr]% + «^w[Mn]»= 0x0- 005 +(0. 13) x0. 10 + ( - 0.047) x 1.50 + (-0.021) x 1. 0=-0. 0785A = 0- 835w[N] = 0.005%Cig哉；-1.063 = - 1.336 陈=0.0461 yuo=(0. 835 x 0. 005/0. 046)2 二 8. 278 x 10=8. 278 x JO-3 x 105 = 8. 278 x 102 Pa 即吹人的氮气中，氮的分压应小于8. 3 x 102Pao5-1-13 浮氏休（Fe,O,兀=0.947）的熔点为1650K,熔化熔为31338 J・mcL,试用 理（s）氧化形成固态浮氏体的亠橙（FeJ）, 5）求岀液态浮氏体的（Fe.O, 1）。

解xFb(s) + 2—Fe,O( s) ； AfG： = - 264000 + 64. 597又掩/）（3）-—FqO(l)； —.G：(FqO,s)=31338 - jSrr故xFe(叮 * 2 °?—Fe’O〈l)； AfG：(Fe,O,s):=-232662 + 45. 6T J • mol4-13图4・3为两个不稳定二元化合物（1）标示各晶区析出相的名称；（2）匕、巴、 £、£点的性质；（3） Pf、巴卩线的相平衡 关系；（4） △ADE 及△CD®2内任一物系点 的结晶终点，并绘出其内任一点的结晶过程：解 （1）各区的析出相，见图4・3的@）、 ⑧、©、（2） + 巴儿乂6（转熔点）E\ ： L—D] + + A； : L—Dz + A + B（3） Pf的平衡关系:L + C二D“（转熔线） 卩2尸的平衡关系：L + C = D2；（转熔线）（4） AAD,D2内物系点的结晶终点：£,； △CD®?内物系点的结晶终点：P;（U, D2）的定元系相图请回答下列问题:图4-3有两个不稳定化合物的相图(2)绘出 w(CaO)^/w(SiO2)ft =2.3 的等比例线 在厶CaO-SiO2-Al2O3 的 CaO-SiO2 边上，于是，可得co2co、b宀方1° 1^1‘ ‘ ‘ ・Q】O]小‘«；Oj的5也26巾Bo】A CD, D,内任-物系点a的结晶路线: a - a1 - P ；AADtD2内任一物系点b的结晶路线：b_b—E、4-1-4 请用几何方法证明三元系的等比例规则。

绘出CaO-SiO2-Al2O,系中w（CaO）%/(sto2).解、=2.3的等比例线°（1）根据等比例规则，在图4-4的三角形中w(CaO) + u( SiO2) % = 100,又 «j( CaO) % = 2, 3w( SiO2) %故由 2.3w(SiOJ% +w(SiO2)% =100可得 w(SiO2) = 30.30% , w(CaO) = 69.70%因此，连接三角形的AI2O、顶角与对边上⑷(C&0) =69. 70%及吠SiQ) =30. 30%的点的 线，即为加(60人/如(巳02人=2.3的等比例线1、表面张力：垂直作用在液面上任一直线的两侧，沿液体的切面向着两侧的拉力，N/m2、 穿透度：它为反应过程中，矿球半径改变的分数，用f表示，r = r （1 - f）它和R的关系为f = 1 - （1 - R ）1/303、 沉淀脱氧：向钢液中加入能与氧形成稳定化合物的元素，形成的氧化物能借自身的浮力或钢液的对流运动而排出4、 萃取精炼：在一定温度下，在熔盐粗金属中加入附加物，附加物与金属相内杂质生成不溶解于熔盐的化合物而析 出，从而达到精炼的目的5、 二元碱度：渣中的碱性氧化物CaO含量与酸性氧化物SiO2含量之比为炉渣的二元碱度。

6、 反应度：或称转化率，矿球已反映了的百分数，用R表示，（r / r ）3 = 1 - R07、 分解压：分解反应的平衡常数等于分解出的气体 B 的平衡分压，规定用 P 表示，称为此化合物的分解压B（AB ）8、 负吸附：溶解组分质点和溶剂质点之间的作用力大于溶剂质点之间的作用力溶解组分在表面不出现过剩浓度， 称为负吸附9、 G-D 方程：n dG + n dG H— = S n dG = 0 或 x dG + x dG H— = S x dG = 0 他表示恒温、恒压下，溶1 1 2 2 B B 1 1 2 2 B B 液中各组分的偏摩尔吉布斯自由能（或其他偏摩尔量）的改变不是彼此独立的，而是互相制约、互相补偿的10、 丫 o的物理意义：1）表示溶液中组元i在浓溶液中服从拉乌尔定律和在稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别i2） 是组元i在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3） 是不同标准态的活度及活度系数相互转换的转换系数 4）是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数11、 光学碱度：在氧化物中加入显示剂，用光学的方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表示出 O2- 的活度，确 定其酸-碱性的光学碱度。

12、 过剩碱：用碱的总量减去形成复合化合物的消耗的碱性氧化物，用来表示渣中碱性氧化物13、 亨利定律：当溶液组分B的浓度趋近于零（x T 0 ）的所谓稀溶液中，组分B的蒸汽压与其浓度x成线性关BB系：。