冶金物理化学 教学大纲
教学大纲_冶金物理化学
教学大纲_冶金物理化学第一篇：教学大纲_冶金物理化学《冶金物理化学》教学大纲一、课程概要课程编号：020401开课院系：冶金与生态工程学院课程类别：必修课适用专业：冶金工程课内总学时：88（课内64，实验24）课程基础：物理化学，冶金传输原理根据我校的人才培养目标，建设特色突出、国内一流、国际知名的研究型大学，对国家与地方经济，特别是钢铁行业，培育创新、进取、团结、实践能力强的一代新人。
本课程采用多种教学手段和方法，精心设计教学内容，对于来自全国各地的优质学生来源，培养学生掌握运用冶金物化基本理论去解决实际问题的方法和能力，了解该学科的思维方法，培养冶金工程专业的本科生对新工艺、新流程设计能力、实践探索能力、创新意识和创新能力。
本课程的目标是通过学习冶金物理化学的基本理论，为后续的其他专业课程学习打好扎实的理论基础；培养运用冶金的基础理论分析和解决实际问题的能力。
为了达到本课程的预期目的，在课程内容的设置上，注意传统内容与现代内容的结合；课堂教学与实验课教学的呼应，主讲老师的科研成果对教学的促进，将本课程办成具有研究性和前沿性的时代特征的国际一流新的教学平台。
二、教学目的1．本课程是冶金工程专业本课生必修课程，是一门重点介绍冶金物理化学基本概念、基本原理以及在冶金过程中应用的专业基础课。
2．通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学的基本原理。
学会运用这些原理分析和解决生产中出现的新问题；不断地改造旧工艺，创造新工艺，降低生产消耗，提高生产率；不断地向相关学科渗透，扩大冶金物理化学的研究领域。
3.通过本课程的学习，使学生掌握冶金物理化学基本的实验技能，对冶金中的问题，利用冶金物理化学基础和其他专业知识综合的研究方法。
三、基本要求1．课程重点热力学基本定理在冶金中应用及标准吉布斯自由能的计算方法；Elingham图的应用；溶液（包括铁液与渣液的活度与活度系数、Wagner模型、分子理论与离子理论模型、标准溶解自由能等）；扩散与传质的基本理论；三个典型的冶金动力学模型（气固相反应动力学、气液相反应动力学、液液相反应动力学）。
电子行业冶金物理化学电子教案
电子行业冶金物理化学电子教案一、教学目标1.了解电子行业冶金物理化学的基本概念和理论知识。
2.掌握电子行业冶金物理化学的实验操作技能。
3.培养学生的实验观察和数据分析能力。
4.培养学生的团队合作和沟通能力。
二、教学内容1.冶金物理化学概述–冶金物理化学的定义和作用–冶金物理化学的发展历程–冶金物理化学所涉及的主要内容2.金属的结构和性质–金属的晶体结构和晶格参数–金属的晶体缺陷与缺陷扩散–金属的力学性能和热处理技术3.非金属材料的结构和性质–非金属材料的晶体结构和晶格参数–非金属材料的晶体缺陷和相变–非金属材料的力学性能和热处理技术4.电子行业冶金物理化学实验–冶金物理化学实验室的基本设备与安全操作规范–金属结构和性能的实验方法与数据处理–非金属材料结构和性能的实验方法与数据处理三、教学方法1.讲授法：通过教师的讲解，向学生介绍冶金物理化学的基本概念和理论知识。
2.实验操作：组织学生进行冶金物理化学实验，培养学生的实验操作技能。
3.讨论与分析：在实验后，让学生进行实验数据的讨论和分析，培养学生的实验观察和数据分析能力。
4.团队合作：鼓励学生进行小组合作，共同完成实验任务，培养学生的团队合作和沟通能力。
四、教学过程1.课前准备–教师准备好教学所需的实验设备和实验材料。
–学生预习相关教材，了解基本概念和理论知识。
2.讲授冶金物理化学概述–通过教师的讲解，向学生介绍冶金物理化学的基本概念和作用。
–通过案例分析，让学生了解冶金物理化学的实际应用。
3.金属的结构和性质–通过教师的讲解，向学生介绍金属的晶体结构和晶格参数的概念。
–进行实验观察和数据记录，让学生了解金属的晶体缺陷与缺陷扩散的现象。
–进行实验操作和数据处理，让学生掌握金属的力学性能和热处理技术。
4.非金属材料的结构和性质–通过教师的讲解，向学生介绍非金属材料的晶体结构和晶格参数的概念。
–进行实验观察和数据记录，让学生了解非金属材料的晶体缺陷和相变的现象。
冶金物理化学 第一章
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第一章 绪论
• 1.3冶金动力学与冶金热力学的研究目的 1．改进冶金工艺，提高产品质量，扩大品种，
增加产量。 2．探索新的流程，提供理论依据。
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第一章 绪论
• 1.2冶金动力学的研究范围 • 1.2.1冶金动力学
利用化学动力学与传输原理，研究冶金过程的机 理；确定各基元过程及总过程的速率；找出反 应过程的限制环节。
冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内 容的完备性，提供了反应的充分性条件。
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北京市高等教育精品教材立项项目
• 4.主教材
• <<冶金与材料物理化学>> 李文超等编 冶金工业出版社
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第一章 绪论
• 1.1冶金物理化学的研究范围 ➢ 1.1.1冶金过程与冶金过程基础理论 ➢ 1.1.2冶金热力学 • 1.2冶金动力学的研究范围 ➢ 1.2.1冶金动力学 ➢ 1.3冶金动力学与冶金热力学的研究目的
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第一章 绪论
1.1冶金物理化学的研究范围 1.1.1冶金过程与冶金过程基础理论
图1-1 冶金过程基本流程图
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第一章 绪论
• 1.1.2冶金热力学 利用化学热力学原理，研究冶金中反应的可能 性（反应方向）（理论依据－）；确定冶金反 应过程的最大产率（反应限度）（理论依据 －）；找出控制反应过程的基本参数（T，P， Ci）。 冶金热力学的局限性：所确定的冶金过程的条 件是必要的，但不是充分的。
炼钢基础知识培训教学大纲
炼钢基础知识培训教学大纲（初级）一、适用岗位炼钢厂所有生产操作岗位二、教学目的和要求使学员了解和掌握物理化学的基础知识和炼钢反应的基本知识，为学习工艺课程奠定扎实的基础。
三、教学内容第一章炼钢常用的一些物理化学概念教学要求：学习有关元素的单质与化合物，常用的浓度表示方法，碱性氧化物与酸性氧化物，氧化与还原反应等基本概念。
教学内容：1、溶液2、系与相3、反应的热效应4、分配定律5、化学反应速度6、化学反应平衡7、反应平衡常数的表示方法8、化合物的分解压力第二章炼钢反应的基本知识教学要求：使学员了解转炉炼钢的基本知识及几种主要元素对钢性能的影响教学内容：1、转炉炼钢方法的分类2、转炉的热工原理3、炼钢生产中的化学反应的基本形式4、几种主要元素对钢性能的影响第三章炼钢炉渣教学要求：使学员了解炉渣在炼钢中的重要性教学内容：1、炉渣的作用2、炉渣的来源、分类和造渣材料的作用3、炉渣的基本组成和性质第四章硅和锰的氧化与还原教学要求：介绍炼钢熔池中氧的来源、传递方式，向熔池中供氧的条件，初步了解硅、锰在炼钢过程中的作用教学内容：1、炼钢熔池中氧的来源、传递方式、供氧条件2、硅的氧化与还原3、锰的氧化与还原第五章碳的氧化反应教学要求：了解碳的氧化反应对冶炼过程的重要作用教学内容：1、脱碳反应的动力学2、脱碳反应的热力学3、碳——氧平衡关系图第六章脱磷教学要求：掌握脱磷反应式及影响脱磷的因素，了解磷对钢的有害影响教学内容：1、磷对钢的有害影响2、脱磷反应3、影响脱磷反应的因素第七章脱硫教学要求：了解硫对钢的危害性，掌握去硫反应式以及影响去硫的因素教学内容：1、硫对钢的危害2、去硫反应3、影响去硫的因素第八章钢中气体教学要求：了解氢和氮在钢中的溶解度，影响钢中气体含量的因素教学内容：1、氢和氮在钢中的溶解度2、氢和氮对钢质量的影响3、炼钢过程中氢和氮的行径第九章钢中的非金属夹杂物教学要求：使学员了解钢中非金属夹杂物的来源，对钢性能的影响以及排除夹杂物的途径教学内容：1、非金属夹杂物对钢质量的影响2、钢中非金属夹杂物的来源3、夹杂物的排除第十章脱氧与合金化教学要求：通过学习使学员队脱氧的意义，脱氧的能力，脱氧剂的要求，脱氧产物的排除等有初步了解教学内容：1、脱氧2、脱氧剂的要求3、脱氧能力4、脱氧产物的排除5、合金化第十一章温度控制教学要求：通过学习使学员了解温度控制在冶炼中的意义教学内容：1、温度控制的重要性2、合适的出钢温度确定原则。
冶金物理化学电子教案
冶金物理化学电子教案一、教学目标：1.了解冶金物理化学的基本概念和原理；2.研究冶金物理化学电子方面的基本理论；3.掌握冶金物理化学电子的应用。
二、教学内容：1.冶金物理化学的基本概念和原理2.冶金物理化学电子方面的基本理论3.冶金物理化学电子的应用三、教学方法：1.讲授与实践相结合的方法。
在讲解冶金物理化学电子的基本理论时，适当引入实例来具体说明，加深学生对知识的理解；2.探究式学习方法。
通过实验和讨论，引导学生积极思考和探索，培养学生的观察能力和创新意识；3.合作学习方法。
通过小组合作学习和讨论，促进学生之间的交流和合作，提高学生的团队意识和合作能力。
四、教学过程：1.导入：介绍冶金物理化学的基本概念和原理，引导学生对冶金物理化学的认识。
2.理论讲解：讲解冶金物理化学电子的基本理论，包括金属的电子结构、导电性能、磁性等内容。
3.实验：设计一个小型实验，通过测量金属导电性能的实验，让学生亲自操作仪器，感受冶金物理化学电子的应用。
4.讨论与总结：让学生以小组为单位，讨论实验结果，并总结实验中遇到的问题和解决方法。
5.展示和评价：让学生将实验结果展示给全班，通过展示和讨论，评价学生的实验表现和理解情况。
6.拓展：引导学生进一步思考和应用冶金物理化学电子的其他领域，如材料的改性和金属材料的表面处理等。
五、教学评估：1.实验报告的评估；2.学生小组的讨论和总结评估；3.学生对拓展教学内容的答题评估。
六、教学资源：1.教学PPT；2.实验器材和材料；3.实验报告模板。
七、教学反思：通过本教案的设计，能够帮助学生全面了解冶金物理化学电子的基本原理和应用，培养学生的观察能力和创新意识，培养学生的合作能力和团队意识。
同时，通过实验的设计和讨论，能够提高学生的动手能力和实践操作能力，加深学生对知识的理解和掌握程度。
钢铁冶金原理第四版教学大纲
钢铁冶金原理第四版教学大纲课程概述本课程是钢铁冶金原理第四版，旨在为学生介绍冶金工程学科的基本知识和相关理论。
通过对钢铁冶金工艺、冶炼技术和冶金原理的全面介绍，本课程的目的是使学生了解钢铁冶金的发展历程，掌握钢铁冶金加工的整个过程，培养学生掌握各种冶金工艺和技术的能力，同时提高学生的实际操作能力。
课程内容第一章钢铁冶金概论• 1.1 钢铁冶金概述• 1.2 钢铁冶金的起源和发展历程• 1.3 钢铁冶金的基本概念和术语• 1.4 钢铁冶金工程的分类和特点• 1.5 钢铁冶金工程的发展趋势第二章钢铁冶金原理• 2.1 钢铁冶金原理的基本概念和分类• 2.2 钢铁冶金原理的物理基础• 2.3 钢铁冶金原理的化学基础• 2.4 钢铁冶金加工的机理和规律第三章钢铁冶金工艺• 3.1 钢铁冶金生产工艺的基本流程• 3.2 水冷炉工艺• 3.3 胆碱本质• 3.4 油焦工艺• 3.5 钢水净化工艺• 3.6 热处理工艺第四章钢铁冶金的基础理论• 4.1 钢铁冶金原理• 4.2 钢铁冶金工艺• 4.3 钢铁金相学• 4.4 钢铁热处理学• 4.5 钢铁物理力学教材选择1.《钢铁冶金原理第四版》，王柏政等，机械工业出版社。
2.《钢铁冶金学》，贾维佳，冶金工业出版社。
3.《钢铁冶金学》，崔志勇，化学工业出版社。
教学方法本课程采用经典案例分析、教师个案分析、场地实验和实习等多种教学方法，以提升学生的实际操作能力，同时调动学生的兴趣，增加了解和掌握知识的实用性。
课堂教学安排•第一次课：教学大纲讲解，及选好教材后引导学生预习第一章内容。
•第二次课：介绍钢铁冶金概论，具体讲解钢铁冶金的基本概念和术语。
•第三次课：钢铁冶金的起源和发展历程，及钢铁冶金的基本概念和分类。
•第四次课：分析钢铁冶金工艺的基本流程，了解氧气杆和金属制粉工业的发展历程。
•第五次课：具体讲解钢铁冶金的物理基础、化学基础以及加工的机理和规律。
•第六次课：了解水冷炉工艺、胆碱本质和油焦工艺。
冶炼基础知识教学大纲.doc
《冶炼基础知识》教学大纲课程编写课程类型适用专业钢铁冶炼总学时60理论学时60实践学时0制订日期2011-4-25制订人审核人一、课程性质和任务金属材料知识通过学习，使学生掌握金属和合金的成分、组织结构与性能，以及它们之间的相互关系和变化规律，并能利用这些关系和规律来指导科学研究和失产实践。
冶金过程的物理化学知识通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业课学习奠定理论基础。
冶金热工基础知识通过本部分的学习使学生具有分析解决一般热工问题的能力，掌握有关冶金生产的耐火材料的基础知识。
二、课程内容及基本要求金属材料知识1.熟悉与掌握金属及合金相结构知识，不同相组成、尺寸、形状、分布对性能的影响，晶体缺陷的种类、作用与意义；2.熟悉与掌握金属及合金的结晶基本理论、结晶过程及组织控制，铸锭组织的形成，成分偏析的原理等；3.掌握二元合金相图知识，结晶分析、杠杆定律、应用等。
特别是Fe-C相图、重点加以分析与掌握。
4.掌握钢的分类、牌号及主要性能如机械性能，使用性能等。
冶金过程的物理化学知识重点是冶金熔体的相平衡和物理化学性质、冶金的热力学平衡分析和各种条件下的多相反应动力学模型的建立和应用。
1.理解掌握热力学基本概念；理解热力学第一定律、热力学第二定律；熟练掌握化学平衡。
2.理解掌握化学反应动力学基础；2、冶金反应动力学基础；3.掌握金属熔体的结构；了解元素在金属熔体中的溶解和相互作用；掌握金属熔体的物理化学性质；4.掌握炉渣相图；理解冶金熔渣炉渣的来源、化学组成和作用；熟悉熔融炉渣的结构；掌握熔融炉渣的物理化学性质；冶金热工基础知识1 .理解掌握能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律；2.掌握流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；3.掌握传热的三种方式及其规律；4.掌握耐火材料的结构与性能之间的关系，熟悉常见耐火材料的生产工艺，能正确合理的根据使用要求选择合适的耐火材料。
冶金物理化学
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绪论
1.1 冶金物理化学课程的地位与作用 1.2 冶金工艺与冶金物理化学 1.3 冶金物理化学的研究范围
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图1 冶金工艺与冶金物理化学
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冶金物理化学的研究范围 一、冶金热力学
冶金热力学：
利用化学热力学原理，研究冶金过程中反应的可能 性（反应方向，G）；确定冶金反应过程最大产率 （反应的限度， G）；找出控制反应过程的基本 参数（T，P，Ci)。
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冶金热力学及动力学的研究对象
对冶金体系中的一个化学反应，需要研究如下内容： a.该反应能否发生(G)？ b.如果能发生的话，到什么程度达到平衡(G)？ c.反应速率多大？ d.会发生怎样的能量变化？ e.反应机理(反应步逐）如何？
a, b, d 属于冶金热力学问题，
c, e 属于冶金动力学问题。
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冶金热力学的局限性：
所确定的冶金过程的条件是必要的，但不是 充分的。
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冶金物理化学的研究范围
二、冶金动力学
冶金动力学：
利用化学动力学原理，研究冶金过程的机理；确定 各基元过程的速率；找出反应过程的限制环节。
冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内容 的完备性，是反应的充分条件。
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5. David R. Gaskell Introduction to the Thermodynamics of Meterials (Third Edition)
6. 黄希钴编，钢铁冶金原理，冶金工业出版社，2006
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冶金物理化学教学大纲
一．说明
1．1本课程的目的和任务
本课程为冶金工程专业本科生的必修课。
通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学、冶金电化学、表面和界面化学的基本理论，了解这些基本理论能解决什么问题，以及如何应用这些基本理论解决实际问题；初步掌握用这些基本理论分析和解决实际问题的基本方法；培养学生应用这些基本理论分析解决实际问题的能力和获取知识的能力。
1．2基本要求
（1）掌握冶金物理化学的基本理论、基本概念。
（2）掌握应用这些基本理论分析和解决问题的基本思想和方法。
（3）初步具备应用这些基本理论分析、解决实际问题的能力和获取知识的能力。
1．3与相关课程的关系
先修课为大学化学，物理化学，冶金和材料制备的认识实习及生产实习，后序课为冶金学，本课程要为冶金学打下扎实的理论基础。
二．内容概要
冶金物理化学是冶金及材料科学的重要基础理论。
以物理化学（包括化学热力学、化学动力学和结构化学）的基本理论和基本方法为基础，研究与冶金及材料制备相关体系的物理化学性质以及物质的组成、结构和性质、性能间的关系；研究冶金及材料制备的物理化学原理，以及这些原理在冶金及材料制备过程中的运用。
内容涵盖钢铁冶金、有色金属冶金及材料科学等领域。
三．课程内容
1．绪论
2．溶液理论
2.1引言
2.2偏摩尔性质
2.3理想溶液与稀溶液
2.4真实溶液的处理方法
2.5多元系中组元的活度及组元间的相互影响
2.6偏摩尔混合性质
2.7过剩热力学性质
2.8 G—D方程在二元系中的应用
2.9 G—D方程在三元系中的应用
2.10正规溶液及相关模型
2.11其他溶液模型
2.12活度的测定与计算（可与
3.6合在一起讲）
3.Gibbs自由能变化
3.1化学反应等温方程式
3.2标准Gibbs自由能变化的计算
3.3有溶液存在的反应Gibbs自由能计算
3.4化学反应等温方程式在冶金及材料制备过程中的应用
3.5平衡移动原理在冶金及材料制备过程中的应用
3.6标准Gibbs自由能变化的实验测定
4、相图
4.1二元系相图的基本类型
4.2 Fe—O系相图
4.3 Fe—C系相图
4.4三元系相图的一般原理
4.5三元相图的基本类型
4.6相图在冶金及材料制备过程中的应用
CaO-Al2O3-SiO2相图
CaO-FeO n-SiO2相图
Cu-Fe-S相图
4.7自由能—组成图
4.8相图的计算（由热力学数据计算相图）
5.熔渣
5.1熔渣结构及相关理论模型
5.2熔渣的碱度
5.3熔渣的氧化能力
5.4熔渣氧化物的活度
5.5熔渣的去硫去磷能力
5.6熔渣的物理化学性质
6、熔锍
6.1熔锍的组成和性质
6.2熔锍理论模型
6.3造锍过程的热力学分析
6.4熔锍吹炼热力学分析
7、电解质水溶液
7.1 浸出过程热力学
7.1.1电位-pH图
7.1.2 非金属-水系电位-pH图
7.1.3 络合物-水系的电位-pH图
7.1.4 高温水溶液热力学和电位-pH图
7.1.5 电位-pH图在湿法冶金中的应用
7.2湿法分离提取过程
7.2.1 沉淀法与结晶法
7.2.2 离子交换法
7.2.3 有机溶液萃取法
7.3金属的电沉积过程
7.3.1 法拉第定律和电流效率
7.3.2金属的还原过程
7.3.3 金属电沉积过程中的阴极极化和超电势
7.3.4 金属阳极和阳极过程
7.3.5 金的电解精炼
8、熔盐
8.1熔盐的基本结构和性质
8.2熔盐电解
8.3金属在熔盐中的溶解
9.冶金动力学
9.1多相反应动力学基础
9.2多相反应的速率方程
9.3气—固相反应动力学
9.4气—液相反应动力学
9.5液—固相反应动力学
9.6熔体凝固过程动力学
9.7固—固相反应动力学
10.界面化学
10.1熔体的表面现象
10.2固体的表面特性
10.3界面行为
10.4界面化学在冶金及材料制备过程中的应用
11.冶金及材料制备过程的实例分析
11.1 平衡体系热力学分析
11.2 碳热还原体系的热力学分析
11.3铁液中的碳氧反应
11.4钢液脱氧反应
11.5选择性氧化及选择性还原
11.6金属氧化物的加碳氯化
11.7固体金属的氧化
四．教材及参考书
1.田彦文，翟秀静，刘奎仁. 冶金物理化学简明简程，北京，化学工业出版社，2011.
2.梁连科，车荫昌．冶金热力学与动力学，沈阳：东北工学院出版社，1992
3. D.R.Gaskell．Introduction to Metallurgical Thermodynamics．2nd. Ed. McGRANHILL, 1981
4.李文超．冶金与材料物理化学．北京：冶金工业出版社，2001
5.陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，1994
6.魏寿昆．冶金过程热力学．上海：科学技术出版社，1980
7.王常珍．冶金物理化学研究方法（第三版）．北京：冶金工业出版社，2002
8.黄希祜．钢铁冶金原理．北京：冶金工业出版社，2002
9.付崇说．有色冶金原理．北京：冶金工业出版社，1993
10.周亚栋．无机材料物理化学．武汉：武汉工业大学出版社，1994
11.莫鼎成．冶金过程动力学．长沙：中南工业大学出版社，1983
12.蒋汉瀛．冶金电化学．北京：冶金工业出版社，1989
13.翟玉春，刘喜海，徐家振．现代冶金学．北京：电子工业出版社，2001
14.朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学．北京：冶金工业出版社，2003。