冶金基础知识PDF电子书下载

第1篇 金属材料及热处理 1

1 绪论 1

1.1 按材料的化学组成分类 1

1.2 按材料的使用性能分类 2

1.3 “工程材料”课程概述 2

习题 3

2 金属材料的性能 4

2.1 金属的力学性能 4

2.1.1 强度和塑性 4

2.1.2 硬度 9

2.1.3 冲击韧性 15

2.1.4 疲劳强度 17

2.2 材料的物理、化学及工艺性能 19

2.2.1 材料的物理性能 19

2.2.2 材料的化学性能 20

2.2.3 材料的工艺性能 20

习题 21

3 金属材料的结构与组织 22

3.1 纯金属的结构与组织 22

3.1.1 理想金属晶体结构 23

3.1.2 实际金属晶体结构 24

3.1.3 纯金属的结晶组织 26

3.2 合金的晶体结构 30

3.2.1 纯金属的结构 30

3.2.2 合金的结构 30

习题 32

4 铁碳合金及其相图 33

4.1 铁碳合金的结构 33

4.1.1 纯铁的同素异构转变 33

4.1.2 铁碳合金的基本相 33

4.1.3 铁碳合金的生成相 34

4.2 铁碳合金的组织 35

4.2.1 铁碳合金相图 35

4.2.2 铁碳合金的结晶过程分析及组织 37

4.3 铁碳合金成分、组织与性能之间的关系 42

4.3.1 铁碳合金成分对其组织的影响 42

4.3.2 铁碳合金成分对其力学性能的影响 42

4.4 铁碳合金相图的应用 44

习题 45

5 钢的热处理 47

5.1 钢的热处理概述 47

5.2 钢在加热时的组织转变 47

5.2.1 加热温度 47

5.2.2 转变过程 47

5.2.3 奥氏体晶粒长大及其控制措施 49

5.3 钢在冷却时的组织转变 51

5.3.1 过冷奥氏体等温冷却转变 52

5.3.2 奥氏体冷却时的转变产物及其性能 53

5.3.3 过冷奥氏体连续冷却转变 57

5.4 钢的退火与正火 58

5.4.1 钢的退火 58

5.4.2 钢的正火 61

5.5 钢的淬火与回火 63

5.5.1 钢的淬火 63

5.5.2 钢的回火 68

习题 71

6 工业用钢 72

6.1 碳钢的成分及分类 72

6.1.1 碳钢的成分 72

6.1.2 碳钢的分类 72

6.2 碳钢成分与其组织、性能的关系 73

6.2.1 平衡状态下碳钢成分与组织、性能的关系 73

6.2.2 热处理状态下碳钢成分与组织、性能的关系 73

6.3 常用碳钢的牌号、性能及应用 74

6.3.1 普通碳素结构钢 74

6.3.2 优质碳素结构钢 75

6.3.3 碳素工具钢 77

6.3.4 铸造碳钢 78

6.4 合金钢的成分、组织、性能及应用 79

6.4.1 合金钢的成分 79

6.4.2 合金钢的组织 80

6.4.3 合金钢的性能及应用 83

6.5 合金钢的分类 84

6.6 合金结构钢 84

6.6.1 低合金高强度钢 84

6.6.2 合金渗碳钢 85

6.6.3 合金调质钢 87

6.6.4 合金弹簧钢 90

6.6.5 滚动轴承钢 90

6.6.6 易切削钢 92

6.7 合金工具钢 93

6.7.1 合金刃具钢 93

6.7.2 合金模具钢 96

6.7.3 合金量具钢 99

6.8 特殊性能钢 99

6.8.1 不锈钢 99

6.8.2 耐热钢 102

6.8.3 耐磨钢 102

习题 104

第2篇 冶金物理化学 105

7 冶金原理 105

7.1 冶金行业概况 105

7.2 金属的分类 105

7.3 金属冶炼技术 106

7.3.1 钢铁冶炼 107

7.3.2 铝冶炼 110

7.3.3 锌冶炼 111

7.3.4 锡冶炼 113

7.3.5 铜冶炼 113

习题 115

8 冶金过程的热现象 116

8.1 热力学基本概念 116

8.1.1 系统与环境 116

8.1.2 性质 116

8.1.3 状态 116

8.1.4 过程与途径 117

8.1.5 状态函数 117

8.1.6 内能 118

8.1.7 热和功 118

8.2 热力学第一定律 120

8.2.1 热力学第一定律的概念 120

8.2.2 热力学第一定律的应用 120

8.3 冶金过程的热计算 122

8.3.1 恒压热与恒容热 122

8.3.2 显热与潜热 124

8.3.3 热容 125

8.3.4 化学反应的热效应 129

习题 135

9 冶金过程的方向和限度 136

9.1 自发过程的方向与限度 136

9.2 热力学第二定律 137

9.3 自由能 138

9.3.1 亥姆霍兹自由能 138

9.3.2 吉布斯自由能 139

9.3.3 吉布斯自由能变化与亥姆霍兹自由能变化的计算 140

9.3.4 吉布斯自由能的计算 140

9.3.5 压力、浓度对吉布斯自由能的影响 143

9.4 多相化学反应的等温方程式 144

9.4.1 平衡常数 144

9.4.2 化学反应等温方程式的应用 144

9.4.3 影响平衡的因素 147

9.5 氧化物的标准生成吉布斯自由能与分解压 148

9.5.1 氧化物的标准生成吉布斯自由能 148

9.5.2 氧化物的分解压 148

9.5.3 氧化物标准生成吉布斯自由能与温度的关系图 150

习题 153

10 溶液 154

10.1 溶液的定义 154

10.2 拉乌尔定律和亨利定律 154

10.2.1 拉乌尔定律 154

10.2.2 亨利定律 155

10.2.3 稀溶液的依数性 157

10.3 分配定律与萃取 159

10.3.1 分配定律 159

10.3.2 萃取 159

10.4 理想溶液 160

10.4.1 理想溶液的定义 160

10.4.2 理想溶液的热力学函数 161

10.4.3 理想溶液的化学平衡 162

10.5 实际溶液、活度及其标准状态 162

10.5.1 实际溶液对理想溶液的偏差 162

10.5.2 活度 163

10.5.3 活度的标准状态 165

习题 166

11 表面性质 167

11.1 表面张力和表面能 167

11.2 影响表面张力的因素 168

11.3 附加压力 169

11.3.1 附加压力的定义 169

11.3.2 曲界面两侧压力差与曲率半径的关系 170

11.3.3 附加压力的应用 170

11.4 润湿现象 171

11.4.1 润湿现象和润湿角 171

11.4.2 固体表面的吸附作用 172

11.4.3 表面活性剂 172

11.4.4 表面活性剂在固－液界面的吸附作用 174

11.4.5 胶束理论 174

11.4.6 表面活性剂的增溶作用及其影响因素 175

习题 176

12 冶金过程反应速率 177

12.1 冶金过程化学反应速率与热力学的关系 177

12.2 化学反应速率表示法 177

12.2.1 平均反应速率 177

12.2.2 瞬时反应速率 177

12.3 基元反应及化学反应速率方程 178

12.3.1 基元反应 178

12.3.2 化学反应速率方程 178

12.4 具有简单级数的反应 179

12.4.1 一级反应 179

12.4.2 二级反应 180

12.4.3 三级反应 181

12.4.4 零级反应 182

12.4.5 n级反应 182

12.5 温度对反应速率的影响——阿累尼乌斯公式 183

12.6 活化能 184

12.6.1 活化能的定义 184

12.6.2 活化能与温度的关系 184

12.6.3 活化能的求算 185

习题 186

第3篇 冶金热工基础 187

13 气体力学原理 187

13.1 气体的主要物理性质 187

13.1.1 气体的温度 187

13.1.2 气体的压力 188

13.1.3 气体的体积 189

13.1.4 气体的密度 191

13.1.5 气体的重度 192

13.1.6 阿基米德原理 192

13.2 气体平衡方程式 193

13.2.1 气体绝对压力的变化规律 193

13.2.2 气体表压力的变化规律 194

13.3 气体流动的动力学基础 195

13.3.1 气体流动的状态 195

13.3.2 运动气体的连续方程式 199

13.3.3 气体的能量 202

13.4 压头损失 206

13.4.1 摩擦阻力损失 206

13.4.2 局部阻力损失 207

13.4.3 负位压头引起的压头损失 207

13.4.4 气体通过管束时的压头损失 208

13.4.5 气体通过散料层的压头损失 208

13.4.6 减少总压头损失的措施 209

13.5 烟囱 209

13.5.1 烟囱的工作原理 209

13.5.2 烟囱的计算 210

习题 213

14 燃料及燃烧 214

14.1 燃料概述 214

14.2 燃料的化学组成及特性 214

14.2.1 固体和液体燃料的化学组成 214

14.2.2 固体燃料的主要特性 215

14.2.3 液体燃料的特性 216

14.2.4 气体燃料的化学组成 217

14.3 燃料燃烧计算 217

14.3.1 理论空气需要量 217

14.3.2 实际空气需要量与过剩空气系数 218

14.3.3 固体和液体燃料的烟气量 219

14.4 燃烧温度 220

14.4.1 燃烧温度的基本概念 220

14.4.2 影响理论燃烧温度的因素 221

14.4.3 过剩空气系数的检测计算 221

14.5 气体旋转射流 221

14.6 燃烧反应速度和NOx的生成 221

14.6.1 燃烧反应速度 221

14.6.2 影响燃烧反应速度的因素 222

14.6.3 燃烧过程中NOx的生成 222

14.7 气体的自然着火 222

习题 223

15 传热原理 224

15.1 传热方式 225

15.2 传热的基本方程 226

15.3 传热的公式 226

15.3.1 傅里叶导热定律 226

15.3.2 传导传热 227

15.3.3 对流传热 231

15.3.4 辐射传热 232

15.3.5 综合传热 233

习题 234

16 耐火材料 235

16.1 冶金炉耐火材料的破坏方式及选用原则 235

16.1.1 冶金炉耐火材料的破坏方式 235

16.1.2 冶金炉耐火材料的选用原则 236

16.2 铝冶炼用耐火材料 236

16.3 钢铁冶炼用耐火材料 237

16.3.1 高炉用耐火材料 237

16.3.2 转炉用耐火材料 239

16.3.3 电炉用耐火材料 240

16.3.4 炉外精炼用耐火材料 241

16.4 连铸用耐火材料 242

16.5 轧钢用耐火材料 242

16.5.1 均热炉用耐火材料 242

16.5.2 加热炉用耐火材料 243

16.6 炼铜用耐火材料 243

16.7 炼锌用耐火材料 244

习题 245

参考文献 246