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出版者:电子工业出版社

作者:戴文进

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2004-8-1

价格:15.8

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787121002922

丛书系列:

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冶金工艺学：现代金属材料的制备与应用 书籍简介 本书系统阐述了现代冶金工业的核心理论、关键技术及前沿发展，旨在为材料科学、机械工程、化工以及相关领域的工程师和研究人员提供一份详尽而深入的参考指南。全书聚焦于金属材料从矿石到成品的全过程控制与优化，内容覆盖面广，技术深度足，力求展现当代冶金学的完整图景。 第一部分：冶金基础与热力学 本部分为理解整个冶金过程奠定坚实的理论基础。 第一章：冶金学导论与金属的特性 本章首先界定了冶金学的范畴，包括采矿选矿、金属冶炼、金属热处理与加工成形等主要分支。随后，详细分析了金属的微观结构，重点阐述了晶体结构（如体心立方、面心立方、密排六方结构）如何决定金属宏观力学性能，如强度、韧性、延展性和导电性。我们深入探讨了缺陷理论，包括点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）在塑性变形和强化机制中的核心作用。 第二章：冶金热力学原理 本章聚焦于驱动冶金反应的能量学基础。详细介绍了吉布斯自由能、焓变与熵变在高温化学反应中的应用。关键内容包括：相图的构建与解析，特别是二元和三元相图在预测合金化行为中的指导意义；活度与化学势的概念及其在非理想溶液中的修正；以及氧化还原反应的热力学平衡，为后续的金属还原过程提供理论支撑。章节特别强调了气体-金属平衡，如脱氧、脱硫反应的平衡常数计算。 第三章：冶金动力学与反应速率 理解反应速率是实现工业化生产的关键。本章深入探讨了冶金反应的动力学规律。内容涵盖反应速率方程、阿伦尼乌斯方程在温度效应中的应用。重点阐述了物质迁移和传质过程，包括扩散理论（Fick定律），以及界面反应控制和扩散控制机制的区分。此外，还讨论了电化学在冶金过程中的应用，如电解精炼过程中的过电位与极化现象。 第二部分：金属的提取与初级加工 本部分详细描述了如何从矿石中分离和提纯金属，以及获得初级金属锭的过程。 第四章：选矿与烧结（针对特定金属） 针对复杂矿石的处理，本章首先概述了破碎与磨矿工艺的选择原则。随后，重点讲解了湿法选矿技术，包括浮选机理、表面化学在选择性分离中的作用。对于需要预处理的物料，深入分析了烧结过程中的化学反应、气流组织控制以及对后续还原效率的影响。 第五章：黑色金属冶炼：铁与钢的基础 本章是冶金学的核心篇章之一。详细描述了高炉炼铁的工艺流程，从原料配比到炉料结构、热风温度和鼓入气体成分的优化控制。深入剖析了高炉内复杂的还原反应层和熔渣化学。接着，转向初级炼钢过程，对比分析了平炉、转炉（氧气顶吹/底吹）和电弧炉（EAF）的冶金特点、炉渣对杂质（P、S）的控制机制，以及碳当量控制的精妙之处。 第六章：有色金属的湿法冶炼与火法冶炼 本章涵盖了铜、铝、镍、锌等主要有色金属的提取。火法冶炼部分，着重讲解了硫化矿的熔炼、富集与吹炼过程，包括烟气处理与二氧化硫的回收利用。湿法冶炼部分，系统介绍了浸出工艺（酸浸、碱浸、生物浸出）的化学原理、溶剂萃取（SX）技术在分离提纯中的应用，以及电积法（EW）的电流效率与沉积形貌控制。铝的霍尔-埃鲁（Hall-Héroult）电解过程，其电解质体系、电流效率和电极消耗也得到详尽论述。 第三部分：现代精炼与合金化技术 初级金属的纯度往往不能满足工程需求，本部分专注于提升金属纯度和设计特定性能合金。 第七章：真空与气氛精炼技术 为获得超高纯度金属，本章介绍了真空冶金技术的原理与设备。包括真空感应熔炼（VIM）用于去除气体和挥发性杂质；真空脱气（VD/VOD）在钢水净化中的应用，重点分析了气泡成核与上升动力学。此外，惰性气体保护熔炼（VAR/ESR）如何通过电磁搅拌和熔池对流实现均匀化和净化，也进行了深入探讨。 第八章：先进的二次精炼与成分控制 二次精炼是现代钢材和高合金生产的关键。本章详细介绍了炉外精炼（LF）中的非金属夹杂物控制，包括钙处理技术对硫化物形态的改变。讨论了电渣重熔（ESR）对提高铸锭的纯净度和组织均匀性的贡献。针对超低碳和高氮钢的生产，分析了真空吹氧脱碳、吹氮造渣的工艺窗口。 第九章：合金设计原理与微合金化 本章从相图延伸至原子尺度，阐述了合金化对性能的实质影响。讲解了固溶强化、晶界强化、沉淀强化（析出相的形核、长大与阻碍位错运动的机制）。重点介绍微合金化技术，如铌、钒、钛在提高钢材强度和抗蠕变性能中的作用，以及稀土元素在非金属夹杂物形态控制中的独特功能。 第四部分：金属的塑性加工与热处理 从铸锭到最终零部件，塑性加工和热处理是赋予材料所需力学性能的决定性环节。 第十章：金属的塑性变形机理 本章分析了金属在宏观尺度下的塑性流动。详细阐述了轧制、锻造、挤压和拉拔等主要加工工艺的应力状态、应变分布和变形能耗。重点探讨了加工硬化现象，位错密度增加与晶粒细化的关系。对于温加工和冷加工过程，分析了内应力的产生与残余应力对服役性能的影响。 第十一章：金属的热处理工艺与相变控制 热处理是调控材料微观结构的最有效手段。本章系统介绍了退火（包括球化退火、完全退火、去应力退火）的目的和机理。淬火过程中的奥氏体转变动力学（TTT/CCT图的绘制与应用）、冷却速度的控制以及马氏体转变的无扩散机制被详尽解析。回火过程则侧重于析出相的细化、内部应力的释放以及韧性的恢复机制。 第十二章：特殊热处理与表面强化 针对高强度钢和工具钢，本章探讨了贝氏体转变的控制，以及马氏体等温转变（TRC）的应用。此外，针对服役环境要求，深入介绍了表面改性技术：渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理过程中的扩散控制；以及通过离子注入、表面熔覆等方式实现的高性能表面结构设计。 第五部分：先进材料与未来展望 本部分关注前沿研究方向和新兴材料体系。 第十三章：特种合金与功能材料冶金 本章涵盖了高性能材料的冶金挑战。包括高温合金（镍基、钴基）的凝固偏析控制与定向凝固技术；难熔金属（钼、钨、钽）的粉末冶金制备与烧结；以及形状记忆合金（如NiTi）的相变与应用。此外，还涉及先进的粉末冶金技术（PM），如等静压烧结和增材制造（3D打印）金属粉末的熔池行为与缺陷控制。 第十四章：冶金过程的数字化与可持续发展 本章展望了冶金工业的未来方向。重点分析了智能传感、大数据分析在冶炼过程中的实时质量控制（如在线氧探头、红外测温）。同时，探讨了资源循环与绿色冶金的实践，包括低品位矿的高效利用、废钢的高质量精炼技术，以及减少能源消耗和污染物排放的清洁冶金路线。 全书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，配有大量工艺流程图、相图实例和典型数据，是冶金工程专业学生、科研人员及从事材料生产、质量控制和研发工作者不可或缺的专业工具书。

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