07310680冶金物理化學(xué)

1、冶金物理化學(xué)Physical Chemistry of Metallurgy課程編號學(xué)分：5學(xué)時：75（其中：講課學(xué)時：75實驗學(xué)時：上機學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、無機化學(xué)適用專業(yè)：冶金工程教材鋼鐵冶金原理；黃希祜主編；冶金工業(yè)出版社（第三版開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程的性質(zhì)與任務(wù)：冶金物理化學(xué)是冶金工程專業(yè)主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、無機化學(xué)、物理化學(xué)、計算機技術(shù)等課程知識的基礎(chǔ)上，將物理化學(xué)原理應(yīng)用到冶金過程中，為冶金工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的理論基礎(chǔ)。本課程強調(diào)理論與工程實際的結(jié)合，提高分析問題、解決問題的能力。冶金物理化學(xué)的基本任務(wù)是：掌握冶金過程各環(huán)節(jié)的基本

2、物理化學(xué)原理；學(xué)會對主要的冶金反應(yīng)進行熱力學(xué)及動力學(xué)的分析；理及限速環(huán)節(jié)，從而優(yōu)化冶金工藝，提高反應(yīng)速率，強化冶煉，實現(xiàn)清潔高效生產(chǎn)等。該課程的主要內(nèi)容是冶金過程動力學(xué)、冶金過程熱力學(xué)及冶金熔體， 以冶金工業(yè)過程為背景，按其冶煉過程分為還原冶煉、氧化冶煉、二次精煉三環(huán)節(jié)，探討其物理化學(xué)原理。二、課程的基本內(nèi)容及要求： 第一章 緒論教學(xué)內(nèi)容本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、目的、任務(wù)冶金物理化學(xué)的研究內(nèi)容冶金物理化學(xué)的發(fā)展及在冶金學(xué)科的地位學(xué)習(xí)要求了解本課程的性質(zhì)、研究對象與方法、任務(wù)；掌握學(xué)習(xí)本課程的幾個基礎(chǔ)概念；了解冶金物理化學(xué)的研究內(nèi)容。第二章 冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)的標準吉布斯自由能

3、理想氣體的變化 化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式冶金反應(yīng)的標準吉布斯自由能計算 包括：標準平衡常數(shù)法、電動勢法等溶液的熱力學(xué)性質(zhì) 基本物理化學(xué)定律、活度及活度系數(shù)、活度的計算等標準溶解吉布斯自由能及溶液中反應(yīng)的標準吉布斯自由能計算學(xué)習(xí)要求熟練地掌握化學(xué)反應(yīng)的標準吉布斯自由能求法；理解活度的定義，掌握活度的計算方法；掌握標準溶解吉布斯自由能的計算方法。重難點重點是理解活度的定義，掌握活度的計算方法；難點是溶解吉布斯自由能的計算方法。第三章 冶金動力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)的速率式；分子擴散及對流傳質(zhì)；氣-凝聚相間氣體吸附反應(yīng)的動力學(xué)；反應(yīng)過程動力學(xué)方程的建立 穩(wěn)態(tài)原理；液液相反應(yīng)的動力學(xué)模型雙膜理論；氣固相間

4、反應(yīng)的動力學(xué)模型 未反應(yīng)核模型和多孔體積反應(yīng)模型；速率限制環(huán)節(jié)的確定方法；新相形成的熱力學(xué)及動力學(xué)。學(xué)習(xí)要求掌握化學(xué)動力學(xué)的速率式、反應(yīng)級數(shù)的確定；掌握分子擴散定律、擴散系數(shù)的確定，對流傳質(zhì)及對流系數(shù)的確定；了解穩(wěn)態(tài)原理及動力學(xué)研究的一般方法；了解雙膜理論及未反應(yīng)核模型和多孔體積反應(yīng)模型；了解均相形核、異相形核原理。重難點重點是冶金過程動力學(xué)方程的建立方法；難點是不同固液氣間的反應(yīng)模型并能計算相關(guān)動力學(xué)參數(shù)。第四章 金屬熔體教學(xué)內(nèi)容鐵液中組分活度的相互作用系數(shù) 測定方法；影響；熔鐵及其合金的物理性質(zhì) 熔點 、粘度等；學(xué)習(xí)要求掌握金屬熔體中組元活度系數(shù)的計算；了解相互作用系數(shù)及熔鐵的物理性質(zhì)。重

5、難點重點是金屬熔體中組元活度系數(shù)的計算；難點是相互作用系數(shù)計算。第五章 冶金爐渣教學(xué)內(nèi)容相圖的基本知識 相律、冶金中常用的相圖熔渣的結(jié)構(gòu)理論 結(jié)構(gòu)假說、離子結(jié)構(gòu)理論和分子離子共同作用理論熔渣的化學(xué)性質(zhì) 酸堿性、堿度、過剩堿、光學(xué)堿度，氧化還原性熔渣的物理性質(zhì) 熔化溫度、熔渣的粘度、表面張力等學(xué)習(xí)要求了解熔渣的結(jié)構(gòu)理論；熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)及影響因素；看懂冶金中常見的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖。重難點重點是掌握熔渣的綜合理化性能；難點是冶金中常見的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖。第六章 化合物的形成分解及碳、氫的燃燒反應(yīng)教學(xué)內(nèi)容化合物形成-分解反應(yīng)的熱力學(xué)原理，分解壓及其熱力學(xué)方程；碳酸鹽的分解反應(yīng) 熱力

6、學(xué)、分解機理及動力學(xué)；氧化物的形成-分解反應(yīng)氧化物的氧勢、氧勢圖及應(yīng)用；可燃氣體的燃燒反應(yīng) 可燃氣體物和氧反應(yīng)的熱力學(xué)；固體碳的燃燒反應(yīng)。學(xué)習(xí)要求掌握氧化物的形成-分解反應(yīng)氧化物的氧勢、氧勢圖及應(yīng)用；掌握可燃氣體的燃燒反應(yīng) 可燃氣體物和氧反應(yīng)的熱力學(xué)；掌握固體碳的燃燒反應(yīng)。重難點重點是氧化物的氧勢、氧勢圖及應(yīng)用；難點是燃燒反應(yīng)。第七章 氧化物還原熔煉反應(yīng)教學(xué)內(nèi)容氧化物還原的熱力學(xué)條件；氧化物的間接還原反應(yīng)；氧化物的直接還原反應(yīng)，固體碳還原氧化物的熱力學(xué)原理；金屬熱還原法；鐵的滲碳及含碳量 高爐內(nèi)鐵的滲碳過程及生鐵的含碳量；熔渣中氧化物的還原反應(yīng) SiO2 的還原、MnO 物的還原；高爐冶煉的脫

7、硫反應(yīng)；學(xué)習(xí)要求掌握氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)及動力學(xué)原理；掌握煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過程及影響因素。重難點重點是氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)；難點是煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過程。第八章 氧化熔煉反應(yīng)教學(xué)內(nèi)容m煉鋼熔池中元素氧化的物理化學(xué)原理，元素氧化反應(yīng)的r元素氧化的熱力學(xué)條件；m錳、硅、鉻、釩、鈮、鎢的氧化反應(yīng)； 及氧勢圖、鋼液的碳氧積和氧濃度、鋼液的實際氧濃度、脫碳反應(yīng)的速率；脫磷反應(yīng) 脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)、熔渣中磷酸鹽的還原、還原脫磷；脫硫反應(yīng) 煉鋼渣的脫硫反應(yīng)、影響煉鋼脫硫的因素；脫氧反應(yīng)脫氧反應(yīng)的熱力學(xué)、錳、硅、鋁的脫氧反應(yīng)、脫氧劑用量計算、復(fù)合脫氧反應(yīng)、擴散脫氧、真空脫氧；學(xué)習(xí)要求了解氧化精煉過程的

8、基本原理；脫磷反應(yīng)、脫硫反應(yīng)、脫氧反應(yīng)的熱力學(xué)及動力學(xué)。掌握煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過程及影響因素。重難點重點是通過控制反應(yīng)條件實現(xiàn)元素含量控制是冶金過程中的關(guān)鍵技術(shù)；難點是如何控制冶金熔體中的碳、硫、磷、氧和錳、鉻等合金元素的含量。章節(jié)論章節(jié)論講課2實驗上機第一章、緒第二章、冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)8第三章、冶金動力學(xué)基礎(chǔ)8第四章、金屬熔體4第五章、冶金爐渣12第六章、化合物的形成分解及燃燒反應(yīng)13第七章、氧化物還原熔煉反應(yīng)14第八章、氧化熔煉反應(yīng)14四、大綱說明112 80 思考題供學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。2、本課程采用多媒體教學(xué)五、參考書目19801980199020012003制定人：王宏明審定人：批準人：2013 4 18 日課程簡介課程編碼：07310680課程名稱：冶金物理化學(xué)英文名稱：Physical Chemistry of Metallurgy學(xué)分：5學(xué)時：75（其中