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目录 1

第一章 热力学函数 7

第一节 物质的能量变化 7

一、物质的状态 7

二、物质的内能和焓 8

三、热力学第一定律 8

四、焓变的计算和热容 9

五、反应的热效应和标准生成热 10

第二节 物质变化的方向和限度 11

一、物质的熵和自由能 11

二、热力学第二定律 12

一、压力和温度对自由能变化的影响 14

三、物质的绝对熵——热力学第三定律 14

第三节 物质自由能变化的计算和应用 14

二、化学反应的平衡常数 15

三、自由能在相变上的应用 17

第四节 化合物的稳定性 18

一、金属氧化物的稳定性 18

二、金属硫化物、氮化物、碳化物的稳定性 21

三、熔渣中氧化物的稳定性 22

第二章 冶金过程动力学 23

第一节 化学反应动力学 23

一、化学反应速度 23

二、浓度对反应速度的影响 25

三、温度对反应速度的影响 26

四、复杂反应的反应速度 28

五、多相反应 29

六、化学反应和吸附 31

第二节 扩散定律 33

一、菲克定律 33

二、不稳定态扩散的积分解 34

三、误差函数 36

第三节 流体中的扩散 38

一、流体流动和传质 38

二、传输系数 40

三、边界层概念和传质系数 41

第四节 几个冶金过程的动力学模型 46

一、气固相反应动力学（未反应核模型） 46

二、液液相反应动力学（双膜理论） 50

三、气液相反应动力学（表面更新理论） 52

第五节 向量分析 54

第三章 熔铁和熔融铁合金的物理化学性质 59

第一节 熔铁的结构 59

第二节 熔铁和熔融铁合金的物理性质 61

一、密度 61

二、粘度 62

三、扩散系数 64

四、熔点 65

五、表面张力 69

六、蒸气压 73

七、电阻率 74

第三节 各种元素在熔铁中的溶解度和相互作用 75

一、理想溶液和实际溶液 75

二、各种元素在熔铁中的溶解度和溶解过程的标准自由能变化 80

三、熔铁中各种元素的相互作用和相互作用系数 83

第四节 Fe-j系熔体中j的溶解度和活度 89

一、Fe-Mn、Fe-Ni、Fe-Cr和Fe-Co系 89

二、Fe-C、Fe-Si系 89

三、Fe-P系 91

四、Fe-O、Fe-S系 93

五、Fe-N、Fe-H系 96

六、Fe-Al系 99

七、Fe-V、Fe-Ti系 100

八、钙和镁在熔铁中的溶解度 101

第四章 熔渣的物理化学性质 103

第一节 熔渣的结构 103

一、离子半径和离子间的吸引力 104

二、化合物中离子结合的分数 107

三、离子晶体结构 107

四、熔渣的结构 111

第二节 熔渣的物理性质 113

一、熔渣的粘度 113

二、熔渣的密度 116

三、熔渣的热容和导热性 117

四、熔渣的导电性 118

五、熔渣的表面张力和界面张力 120

六、熔渣中组元的扩散 122

第三节 熔渣的热力学模型 123

一、熔渣的分子模型 123

二、熔渣的各种离子模型 125

三、熔渣的分子离子共存模型 129

第四节 熔渣的化学性质 131

一、熔渣的碱度 131

二、熔渣的氧化性 132

三、熔渣的还原性 133

四、气体在渣中的溶解 136

第五节 熔渣相图 137

一、二元系相图 137

二、三元系相图 139

第五章 炼钢基本反应 145

第一节 铁的氧化和熔池传氧方式 145

一、氧流对金属熔池的作用 145

二、铁的氧化和还原 146

三、炉渣的氧化作用 147

四、杂质的氧化方式——直接氧化和间接氧化 148

第二节 脱碳反应 149

一、脱碳反应的作用 149

三、脱碳反应的热力学条件 150

二、碳在熔铁中的溶解 150

四、脱碳反应的动力学条件 153

第三节 硅、锰的氧化反应 159

一、硅和锰在炼钢中表现的热力学性质 159

二、硅和锰的氧化和还原 159

三、锰的氧化反应动力学 161

第四节 脱磷反应 162

一、磷在钢铁冶炼过程中的还原和氧化 162

二、脱磷的热力学条件 165

三、脱磷的动力学 168

四、冶炼低磷钢的几个问题 170

一、硫在炼钢中表现的热力学性质 173

第五节 脱硫反应 173

二、碱性氧化渣与金属间的脱硫反应 174

三、熔渣脱硫的计算 179

四、碱性还原渣与金属间的脱硫反应 181

五、气相在脱硫中的作用 182

六、铁水预脱硫反应 184

第六节 其它元素的氧化反应 186

一、铬的氧化反应 186

二、钒的氧化反应 189

三、铌的氧化反应 191

一、按夹杂物的化学成分分类 193

第一节 钢中非金属夹杂物的种类及其形态 193

第六章 脱氧和非金属夹杂物 193

二、按夹杂物的形态分类 194

三、按夹杂物的来源分类 196

四、夹杂物的组成和性质 199

第二节 夹杂物对钢的性能的影响 199

一、夹杂物和裂纹的形成及应力集中 199

二、夹杂物对钢的塑性和韧性的影响 200

三、夹杂物对钢的疲劳性能的影响 202

四、夹杂物对钢的加工性能的影响 205

五、夹杂物对钢的切削性能的影响 205

六、夹杂物对钢的电磁性能的影响 206

二、脱氧的任务和脱氧能力的测定 207

第三节 脱氧反应的热力学 207

一、氧在铁中的行为 207

三、单独元素的脱氧 208

四、复合脱氧剂的脱氧 211

五、脱氧元素与钢中硫和氮的反应 214

六、扩散脱氧 217

第四节 沉淀脱氧的动力学 218

一、脱氧元素的溶解和均匀化 218

二、脱氧元素和氧的化学反应 218

三、脱氧产物的形核 219

四、脱氧产物的长大 221

五、脱氧产物的去除 224

第一节 真空冶金的一般规律——压力对化学平衡的影响 232

第七章 真空冶金理论 232

第二节 真空下碳还原固体金属氧化物能力的提高 235

第三节 金属的真空脱氧 238

一、真空条件下碳的脱氧能力 238

二、真空下碳脱氧反应的动力学因素 239

三、真空下碳脱氧的实际效果 242

四、真空下金属元素的脱氧能力 243

第四节 真空下钢液的脱气 244

一、钢中气体的来源 245

二、钢液与水蒸气的平衡——钢的氧化与渗氢 246

三、钢液与湿空气间的反应 247

四、钢的真空脱气 247

一、真空下元素挥发的热力学 250

第五节 真空熔炼过程中合金元素的挥发和有害杂质的去除 250

二、真空下元素挥发的动力学 253

第六节 真空下合金元素和耐火材料的相互作用 254

一、高纯耐火氧化物的热力学性能 254

二、真空下耐火材料和金属液的相互作用 255

第七节 吹氩精炼法的真空效果及其应用 259

一、钢包吹氩原理 259

二、钢包吹氩的实际效果 262

第八章 凝固理论 263

第一节 钢液结晶与钢锭结构 263

一、钢液凝固结晶 263

二、晶体长大 266

三、凝固结构 271

四、凝固结构控制 273

第二节 凝固过程传热 276

一、钢液凝固过程传热机构 276

二、影响钢液凝固传热因素 280

三、传热与凝固定律 281

四、凝固热传导方程式 283

第三节 凝固收缩 290

一、缩孔 290

二、收缩与裂纹 292

第四节 凝固偏析 293

一、显微偏析 294

二、宏观偏析 298

三、宏观偏析的形成 300

四、偏析控制 303

第五节 凝固过程的非金属夹杂物 305

一、凝固过程中的再生夹杂物 305

二、钢锭中夹杂物分布 307

三、非金属夹杂与钢的显微结构 309

第六节 凝固过程的气体 310

一、镇静钢凝固过程中溶解气体的析出 310

二、钢凝固过程中CO的析出 312

附录一 炼钢常用物质热力学数据表 318

附录二 炼钢常见反应的标准自由能的变化 328

附录三 无量纲规范数表 334

附录四 人名对照表 335