钢铁冶金原理01 (3)

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2.1.1 浓度三角形 含义
三顶点A、 、 ：表示体系的纯组分。 三顶点 、B、C：表示体系的纯组分。 三条边：分别为三个二元系。 三条边：分别为三个二元系。 三角形内的点：三元系的组成点。 三角形内的点：三元系的组成点。
物系点浓度的读取方法
边的垂线， (1)过O作BC、CA、AB边的垂线，长度为 、b、c ) 作 、 、 边的垂线 长度为a、 、
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2.3 三元相图中线和无变量点的性质及确定法
2.3.1 线的种类 相界线（边界线），连接线 相界线（边界线），连接线 ）， 2.3.2 相界线（边界线） 相界线（边界线） 液相面的交线称为相界线，有两类： 液相面的交线称为相界线，有两类： 共晶线：L→S1+S2 共晶线： 包晶线： 包晶线：L+ S1→S2 性质确定： 性质确定：切线规则 N分相界线 1为两部分：PN段和 1段 分相界线Pe 段和Ne 分相界线 为两部分： 段和 Ne1段：共晶线 PN段：包晶线 段
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●分类
冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼， 冶炼渣（还原渣）：以矿石为原料进行还原熔炼，得到粗金属的同时形 ）：以矿石为原料进行还原熔炼 成的炉渣，称为冶炼渣。 冶炼铁矿石得到的高炉渣。 成的炉渣，称为冶炼渣。如：冶炼铁矿石得到的高炉渣。 富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中， 富集渣：将原料的某些有用成分富集于炉渣中，以利用下道工序将其回 收的炉渣称为富集渣。 钛精矿还原熔炼所得的高钛渣， 收的炉渣称为富集渣。如：钛精矿还原熔炼所得的高钛渣，吹炼含 生铁得到的钒渣、铌渣等。 钒、生铁得到的钒渣、铌渣等。 精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。 精炼渣（氧化渣）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣，称为精炼渣。 ）：精炼粗金属如用生铁冶炼成钢产生的炉渣 合成渣：按炉渣所起的冶金作用， 合成渣：按炉渣所起的冶金作用，用各种造渣材料预先配制的炉渣 称为合成渣。 电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。 称为合成渣。如：电渣重熔用渣，保护渣，炉外精炼用渣。
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1.1.2 分相图
三个分相图： 三个分相图：C-C2S，C2S-CS，CS-S ， ，
C-C2S：具有一个共晶体的相图 ： 1250-19000C存在 3S，C3S = C+C2S 存在C ， 存在 C2S-CS：具有一个不稳定化合物 3S2的相图 ：具有一个不稳定化合物C 14750C发生转熔反应（包晶反应）： 发生转熔反应（包晶反应）： 发生转熔反应 L+C2S = C3S2 CS-S：液相有分层现象 ： L1—S在CS相内的饱和熔体 在 相内的饱和熔体 L2—CS在S内的饱和熔体。 内的饱和熔体。 在 内的饱和熔体
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1.2 Al2O3-SiO2系相图
一个稳定化合物：莫来石 一个稳定化合物：莫来石3Al2O3.2SiO2(A3S2)， ， 可溶解微量的Al 形成的固溶体。 可溶解微量的 2O3形成的固溶体。
1.3 CaO-Al2O3系相图 CaO三个同份熔化化合物：C12A7、CA、CA2， 三个同份熔化化合物： 、 两个异份熔化化合物： 两个异份熔化化合物：C3A、CA6。 、
2.2 三元相图的基本类型
初晶面：组分从液相析出固相的面，固液两相平衡共存 初晶面：组分从液相析出固相的面， L →S1，自由度： f = C-φ+1= 3-2+1=2 ，自由度： 二元共晶线：液相面两两相交的交线， 二元共晶线：液相面两两相交的交线，两个固相组分同 时从液相结晶析出，三相共存， 时从液相结晶析出，三相共存， L →S1+S2 。 自由度： 自由度：f = C-φ+1=3-3+1 = 1 三元共晶点（无变量点）：三条二元共晶线的交点，三 三元共晶点（无变量点） 三条二元共晶线的交点， 个组分同时从液相析出，四相共存， 个组分同时从液相析出，四相共存， L = S1+S2+S3 。 自由度： 自由度：f = C-φ+1= 3-4+1=0。 。 等温线：标有温度值的投影曲线，用虚线表示。 等温线：标有温度值的投影曲线，用虚线表示。 连接线： 连接线：两个纯组分组成点的连接线 。 边界线（相界线）：两个结晶面（液相面） ）：两个结晶面 边界线（相界线）：两个结晶面（液相面）的交线
1.4 FeO-SiO2系相图 FeO一个同份熔化化合物：铁橄榄石2FeO.SiO2(F2S)， 一个同份熔化化合物：铁橄榄石 ， SiO2高浓度端有液相分层
1.5 CaO-Fe2O3系相图 CaO三个异份熔化化合物： 三个异份熔化化合物： 2CaO.Fe2O3、CaO.Fe2O3、CaO.2Fe2O3。
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2.2.1 具有简单三元共晶体的相图 面、线、点分析
面：三个组分A、B、C的初晶面 三个组分 、 、 的初晶面 线：三条二元共晶线 e1E(L→A+B) e2E(L→A+C) e3E(L→B+C) 点：E为三元共晶点 (LE=A+B+C) 为三元共晶点
结晶过程分析
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2.2.2 具有一个稳定二元化合物的相图 面、线、点分析
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三元系相图的基本知识及基本类型
2.1 三元相图的基本知识
体系有三个独立变量： 体系有三个独立变量： 温度及任意两个组分浓度。 温度及任意两个组分浓度。 三元相图表示方法： 三元相图表示方法： 以等边三角形表示三个组分浓度的变化， 以等边三角形表示三个组分浓度的变化， 以垂直坐标轴表示温度。 以垂直坐标轴表示温度。
复习
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1.1 CaO-SiO2系相图 CaO1.1.1 化合物类型
稳定化合物(同份熔化化合物 ： 稳定化合物 同份熔化化合物)： 同份熔化化合物 偏硅酸钙CaO·SiO2（CS） 偏硅酸钙 ） 正硅酸钙2CaO·SiO2（C2S）。 正硅酸钙 ）。 不稳定化合物(异份熔化化合物 ： 不稳定化合物 异份熔化化合物)： 异份熔化化合物 硅酸三钙3CaO·SiO2（C3S） 硅酸三钙 ） 二硅酸三钙3CaO·2SiO2（C3S2）。 二硅酸三钙
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结晶过程分析
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a点杠杆规则的应用举例： 点杠杆规则的应用举例： 点杠杆规则的应用举例 刚到E点时 点时， 液相重量各为多少？ 刚到 点时，固、液相重量各为多少？ 固相中B、 重量各为多少 重量各为多少？ 固相中 、D重量各为多少？
WL aa 2 = WS aE
WL + WS = W
WB Da 2 = WD Ba 2
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2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图 面、线、点分析
面：A、B、C、D四个组元的初晶面 、 、 、 四个组元的初晶面 线：五条相界线 e1E：二元共晶线 L→B+C ： e2P：二元共晶线 L→A+C ： e3E：二元共晶线 L→B+D ： P’P：二元包晶线（转熔线） L+A→D ：二元包晶线（转熔线） PE：二元共晶线 L→C+D ： 三元共晶点E， 点：三元共晶点 ，LE=B+C+D 三元包晶点（转熔点） ： 三元包晶点（转熔点）P：LP+A=C+D
●炉渣综合利用
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钢铁冶金主要二元渣系相图
炉渣化学成分： 炉渣化学成分：
炉渣是多种氧化物构成的熔体。 炉渣是多种氧化物构成的熔体。 CaO、SiO2 、Al2O3、FeO、MgO、Fe2O3 、 、 、
主要的二元渣系相图： 主要的二元渣系相图：
CaO-SiO2 ；Al2O3-SiO2 ； CaO-Al2O3 ；FeO-SiO2 ；CaO-Fe2O3
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杠杆规则：原物系点重量分别为 ， ， 杠杆规则：原物系点重量分别为m，n，混合后形成新 MO n = 物系点O， 必位于M， 连线上 物系点 ，则：O必位于 ，N连线上 。 必位于 NO m 此规则亦适用于一个相分解为两个相。 点重量为W， 此规则亦适用于一个相分解为两个相。如O点重量为 ，分解 点重量为 两相， 为M，N两相，则M，O，N必位于同一条直线上 。 ， 两相 ， ， 必位于同一条直线上 NO MO m+n =W m= ⋅W n= ⋅W MN MN 重心规则：原物系点M1，M2，M3的重量分别为m1，m2，m3 ， 重心规则：原物系点 的重量分别为 混合后形成新物系点M， 混合后形成新物系点 ，则M必位于连线三角形 必位于连线三角形 的重心上。 △M1 M2 M3的重心上。 此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。 此规则亦适用于一个相分解为三个相的计算。如，M分解 分解 为M1、M2、M3三个新相时，则有： 三个新相时，则有： ma mb mc m1 = × m m2 = × m m3 = × m m1 + m2 + m3 = m m1 a m2 b m3 c 13
W B + W D = WS
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22232425三元相图分析方法要点： ★ 三元相图分析方法要点： 物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元 物系点所在的初晶面（结晶面），是最先析出的组元 ）， 物系点所在的三角形，决定了液相最终消失的四相点， 物系点所在的三角形，决定了液相最终消失的四相点， 也决定了最终的固相由哪三个组元组成
A= a × 100% a+b+c
b B= × 100% a+b+c c C= × 100% a+b+c
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边的平行线a’a’’、b’b’’、c’c’’ (2)过O作BC、CA、AB边的平行线 ) 作 、 、 边的平行线 、 、
A= a ，B= b ，C= c
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2.1.2 浓度三角形的基本规则
第三章 冶金炉渣
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引言 钢铁冶金主要二元渣系相图
2 三元系相图的基本知识及基本类型 3 4
三元渣系的相图 熔渣的结构理论
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