金属材料论文讲解

合集下载

金属材料工程论文金属材料性能论文

金属材料工程论文金属材料性能论文

金属材料工程论文金属材料性能论文:金属材料工程特色专业建设摘要:本文介绍了特色专业建设的重要性。

并针对我校金属材料工程专业,从人才培养方案、师资队伍、课程建设、实践教学、教学方法和手段以及教学管理等方面对金属材料工程特色专业的建设进行了阐述。

关键词:金属材料工程;特色专业;人才培养随着我国高等教育向普及化、国际化方向的稳步持续发展,高等教育也必将会从数量满足型往质量提高型方向转变。

一个高校是否有其独到的特色,是其能否得以生存和发展的关键所在;同时一个专业是否有特色,也是一个专业得以生存和发展的关键。

本文介绍了特色专业建设的重要性,并针对河南科技大学的金属材料工程特色专业的建设进行了探讨。

一、特色专业建设的必要性特色专业是学校根据所具备的优势条件,经过长期的办学实践逐步积淀形成,它具有优于其他学校的独特的、稳定的、鲜明的个性特点并为社会所承认的专业风格。

具体地讲,特色专业应具有下述特点:师资队伍结构合理,数量充足,水平高;有较好的办学条件和先进的教学手段;教学过程规范,专业改革力度大,教学改革成果显著;学术水平高,学生创新能力强,教学质量高;专业特色鲜明,毕业生就业率高,社会声誉好。

随着我国改革开放的不断深入,人民群众对教育的质量和学校的品牌要求越来越高。

特色就是质量,特色就是品牌。

特色专业是一所高校办学经验趋于成熟的标志,是提高办学水平的重要途径。

1.进行特色专业建设,是学校教学工作进一步发展的需要。

我校是始建于1952年的一所普通本科院校,其发展目标为“到21世纪中叶,把学校建设成工科特色突出,文理农医优势明显,学科结构合理,人才培养、科学研究和社会服务体系完备,国内先进、省内一流的教学研究型综合性大学”,培养目标为按照“加强基础、拓宽专业、强化能力、提高素质”的人才培养指导思想,培养德智体美全面发展,具有创新精神和实践能力的研究型和应用型高级专门人才。

而高质量人才的培养,只有从根本上对教学工作进行系统的改革,才能最终全面提高人才培养质量。

金属材料的应用及发展前景 毕业论文

金属材料的应用及发展前景  毕业论文

机械工程材料摘要:本文扼要地回顾了材料的发展史和兴起过程,简单地介绍了金属材料的概念、特质及其性能,着重阐述了金属材料的分类、金属材料科学的制备及合成以及金属材料的成型工艺, 同时就金属材料的应用及发展前景提出了看法【关键词】机械材料金属材料材料分类材料性能一、材料的分类1.按属性可分为金属材料和非金属材料两大类。

金属材料包括黑色金属和有色金属。

有色金属用量虽只占金属材料的5%,但因具有良好的导热性、导电性,以及优异的化学稳定性和高的比强度等,而在机械工程中占有重要的地位。

非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。

前者除传统的陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料外,还包括氮化硅、碳化硅等新型材料以及碳素材料(见碳和石墨材料)等。

后者除了天然有机材料如木材、橡胶等外,较重要的还有合成树脂(见工程塑料)。

此外,还有由两种或多种不同材料组合而成的复合材料。

2.工程材料的分类按成分分类:金属材料、非金属材料、复合材料。

金属是工业中应用广泛的材料,其中钢铁的用量最大。

一般金属具的优良的工艺性能和力学性能;非金属材料中,合成高分子材料、特别是塑料的使用广泛;而陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点,主要用于化工设备、电器绝缘件、机械加工刀具、发动机耐热元件等;复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质,复合材料一般综合了各组分材料的优良性能,在生活用品、机器制造等各个领域已得到广泛应用。

非金属材料、复合材料等是未来发展的趋势。

3.机械工程材料也可按用途分类,如结构材料(结构钢)。

工模具材料(工具钢)。

耐蚀材料(不锈钢)、耐热材料(耐热钢)、耐磨材料(耐磨钢)和减摩材料等。

由于材料与工艺紧密联系,也可结合工艺特点来进行分类,如铸造合金材料、超塑性材料、粉末冶金材料等。

粉末冶金可以制取用普通熔炼方法难以制取的特殊材料,也可直接制造各种精密机械零件,已发展成一类粉末冶金材料。

结构材料(如机械零件、工程构件)、工具材料(如量具、刃具、模具)、功能材料(如磁性材料、超导材料等)。

金属材料毕业论文

金属材料毕业论文

金属材料毕业论文金属材料的研究已经有着很长的历史,并且它在工业生产中扮演着重要的角色。

近年来,随着新材料技术和高科技产业的发展,金属材料在世界各个领域的应用越来越广泛。

作为一位金属材料专业的毕业生,我在近几年所学习和研究的金属材料方面,深刻认识到了金属材料在现代工业生产中的地位和作用。

在此,本文将就金属材料的种类、制备方法和应用进行介绍和探讨。

一、金属材料的种类金属材料是一种广泛的材料类型,按其结构划分可分为晶体和非晶体金属;按其组成划分可分为铁基金属、有色金属和合金三大类。

其中,铁基金属包括铁、钢、铸铁、钢铁等;有色金属包括铜、铝、镁、锌、铅等;合金则是由两个或两个以上的金属或非金属混合而成的金属材料,常见的有不锈钢、花纹板、航空材料等。

二、金属材料的制备方法一般来说,金属材料的制备方法可以按其材料特性分为两大类,即铸造法和变形加工法。

下面简要介绍一下两种方法。

1、铸造法铸造法是指将金属熔化后注入到模具里,所得金属坯料就是铸造件。

铸造法是金属材料制备中比较基本的方法,其优点是生产率高、多样性大且在制备大型件方面具有独特的优势。

但它也有缺点,比如制品的纯净度较低、力学性能较差等。

2、变形加工法变形加工法是指对已经得到的金属坯料进行改变其形状、大小、厚度等特性的方法,包括锻造、轧制、拉伸、冲压和剪切等工艺。

变形加工法具有许多优点,例如制品的密度高、结构致密、力学性能好、化学稳定等。

出于不同目的,变形加工法也可以被分为热变形加工和冷变形加工两种。

三、金属材料的应用金属材料的应用范围非常广泛,几乎涵盖了现代工业的所有领域。

下面列举一些常见的金属材料应用。

1、金属制造业:金属制造业是指经过铸造、质量控制和加工工艺处理的金属制品。

例如,汽车、电子产品、航空航天工业、建筑业等等,实际上都离不开金属材料的应用。

2、能源:金属材料在能源工业中也发挥着重要的作用。

例如,石油、天然气、煤炭等都需要金属设备进行运输和加工。

金属材料的论文

金属材料的论文

金属材料的论文
金属材料是工程领域中最常用的材料之一,其在制造业中扮演着重要的角色。

金属材料的研究不仅涉及到材料的物理性能和化学性质,还包括了材料的加工工艺、应用领域等方面。

本文将从金属材料的分类、性能及应用等方面展开论述。

首先,金属材料根据其成分和结构可以分为铁基金属材料和非铁基金属材料两
大类。

铁基金属材料主要包括铁、钢和铸铁等,而非铁基金属材料则包括铝、镁、铜、镍、钛等。

每一类金属材料都有其独特的物理性能和化学性质,适用于不同的工程领域。

其次,金属材料具有优良的导热性、导电性和机械性能。

其中,铝合金具有较
高的强度和耐腐蚀性,因此在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用;而钢材具有较高的硬度和韧性,适用于建筑结构、机械制造等领域。

除此之外,金属材料还具有良好的可塑性和可焊性,能够满足复杂零部件的加工需求。

另外,金属材料在现代工业中有着广泛的应用。

例如,铝合金被广泛应用于航
空航天领域,用于制造飞机机身、发动机零部件等;而不锈钢则被用于制造化工设备、厨具等。

此外,金属材料还在建筑领域、电子领域、医疗领域等有着重要的应用价值。

总之,金属材料作为工程材料的重要组成部分,其研究和应用对于推动制造业
的发展具有重要意义。

随着科技的不断进步,金属材料的性能和加工工艺也在不断提升,为各个领域的工程应用提供了更多可能性。

希望本文能够对金属材料的研究和应用提供一定的参考价值,推动金属材料领域的进一步发展。

金属材料论文

金属材料论文

金属材料论文金属材料是一种重要的结构材料,在工程领域中具有广泛的应用。

随着科学技术的不断进步和发展,人们对金属材料的研究也越来越深入,涉及到材料的组成、结构、性能以及应用等诸多方面。

首先,金属材料的组成是研究的重点之一。

金属材料通常是由金属元素经过熔炼、合金化等工艺制备而成。

不同的金属元素在材料中的含量和比例,直接影响材料的性能。

例如,铁和碳的合金化可以获得钢材,铝和铜的合金化可以获得铝杂铜。

通过研究金属材料的组成,可以探索材料的结构特征和性能表现。

其次,金属材料的结构是研究的又一关键点。

金属材料的晶格结构和晶粒尺寸对材料的性能具有重要影响。

晶格结构可以通过X射线衍射等方法进行表征,晶粒尺寸可以通过电子显微镜观察得到。

研究金属材料的结构,可以了解材料的内部构造和组织形态,为进一步研究材料的性能提供基础。

再次,金属材料的性能是研究的核心内容。

金属材料具有优异的机械性能,如强度、硬度、韧性等。

此外,金属材料还具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性等特点。

研究金属材料的性能,不仅可以进行性能评估和比较,还可以为材料的设计和应用提供指导。

最后,金属材料的应用是研究的最终目的。

金属材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

例如,钢材用于建筑和桥梁的承重结构,铝合金用于制造航空器的机身和翅膀,不锈钢用于厨具和医疗器械等。

通过研究金属材料的应用,可以发展新的材料和工艺,提高生产效率和质量。

综上所述,金属材料的研究包括组成、结构、性能和应用等方面,这些方面相互关联、相互作用,共同构成了金属材料的科学体系。

通过不断深入研究,可以进一步提高金属材料的性能和应用,推动工程技术的发展和进步。

金属材料毕业论文

金属材料毕业论文

金属材料毕业论文金属材料毕业论文金属材料在现代社会中扮演着重要的角色,广泛应用于各个领域,如建筑、汽车、航空航天等。

因此,对金属材料的研究和应用具有重要意义。

本文将从金属材料的分类、性能、加工以及未来发展等方面进行探讨。

一、金属材料的分类金属材料可以根据其组成元素和结构特点进行分类。

常见的金属材料包括钢铁、铝、铜、镁等。

钢铁是一种含有碳元素的合金,具有优异的强度和韧性,广泛应用于建筑和机械制造领域。

铝具有轻质、导电性好等特点,被广泛应用于航空航天和汽车制造等领域。

铜是一种良好的导电材料,常用于电子元器件的制造。

镁具有轻质、高强度等特点,被广泛应用于航空航天和汽车制造领域。

二、金属材料的性能金属材料具有许多独特的性能,如强度、韧性、导电性、导热性等。

强度是金属材料抵抗外力破坏的能力,是评价材料质量的重要指标。

韧性是金属材料在外力作用下发生塑性变形的能力,直接影响材料的可靠性和使用寿命。

导电性是金属材料传导电流的能力,是电子元器件制造中的重要性能指标。

导热性是金属材料传导热量的能力,影响材料的热稳定性和散热效果。

三、金属材料的加工金属材料的加工是将原始材料转变为最终产品的过程。

常见的金属加工方法包括锻造、铸造、冲压、焊接等。

锻造是通过对金属材料施加压力,使其发生塑性变形,从而得到所需形状的加工方法。

铸造是将熔化的金属倒入模具中,经过冷却凝固后得到所需形状的加工方法。

冲压是利用冲压设备对金属材料进行剪切、冲孔、弯曲等加工方法。

焊接是将两个或多个金属材料通过加热或施加压力使其连接在一起的加工方法。

四、金属材料的未来发展随着科技的不断进步,金属材料的研究和应用也在不断发展。

未来,金属材料的发展趋势将主要体现在以下几个方面。

首先,金属材料将更加注重环保和可持续发展。

随着环境问题的日益突出,金属材料的生产和使用将更加注重资源利用效率和环境保护。

其次,金属材料将更加注重功能性和多样化。

随着科技的不断进步,人们对金属材料的性能要求越来越高,金属材料将不仅仅满足基本的力学性能,还将具备更多的功能性能,如防腐、防磨、防辐射等。

金属材料工程毕业论文

金属材料工程毕业论文

金属材料工程毕业论文金属材料工程毕业论文金属材料工程是一个涉及材料科学和工程学的领域,研究金属材料的结构、性能和应用。

作为一门重要的工程学科,金属材料工程在现代工业生产中起着至关重要的作用。

本文将探讨金属材料工程的研究内容和应用领域,以及未来的发展方向。

一、金属材料工程的研究内容金属材料工程的研究内容非常广泛,包括金属材料的合金设计、制备工艺、性能测试和表征等方面。

其中,合金设计是金属材料工程的核心内容之一。

通过调节金属中的元素成分和相组成,可以改变金属的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性等特性。

合金设计的目标是寻找最佳的成分和相组成,以满足特定工程应用的需求。

制备工艺是金属材料工程的另一个重要方面。

不同的制备工艺可以产生具有不同结构和性能的金属材料。

常见的制备工艺包括熔炼、铸造、轧制、焊接和热处理等。

这些工艺的选择和优化对于获得高质量的金属材料至关重要。

性能测试和表征是评价金属材料性能的重要手段。

通过对金属材料的硬度、强度、韧性、疲劳寿命等性能进行测试,可以了解材料的力学性能。

同时,通过金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征手段,可以观察金属材料的微观结构和相组成,进一步揭示材料的性能与结构之间的关系。

二、金属材料工程的应用领域金属材料工程在许多领域都有广泛的应用。

首先是工业领域,金属材料广泛应用于汽车、航空航天、船舶、建筑和机械等行业。

例如,高强度钢和铝合金在汽车制造中被广泛使用,以提高汽车的安全性和燃油效率。

航空航天领域对于高温合金和轻质材料的需求也促进了金属材料工程的发展。

其次是能源领域,金属材料工程在能源产业中扮演着重要的角色。

例如,燃气轮机用的镍基高温合金具有良好的耐热性和抗氧化性能,可以用于提高燃气轮机的效率和寿命。

此外,太阳能电池中的铜铟镓硒薄膜材料也是金属材料工程的研究方向之一。

再次是生物医学领域,金属材料工程在医疗器械和人工关节等方面有着广泛的应用。

例如,钛合金在人工关节中被广泛使用,具有良好的生物相容性和力学性能,可以提供良好的支撑和运动性能。

金属材料的论文

金属材料的论文

金属材料的论文
金属材料是工程领域中应用最广泛的一类材料,其在机械制造、建筑结构、航
空航天等领域都扮演着重要的角色。

本文将从金属材料的基本性能、常见种类、应用领域等方面进行探讨。

首先,金属材料具有良好的机械性能,包括强度、硬度、韧性等。

这些性能使
得金属材料在工程领域中得到广泛应用,能够承受各种复杂的力学作用,保障工程结构的稳定性和安全性。

其次,金属材料种类繁多,常见的有铁、铜、铝、镁等。

每种金属材料都具有
独特的物理化学性能,适用于不同的工程需求。

例如,铁材料具有良好的磁性能,适用于电磁设备的制造;铜材料具有良好的导电性和导热性,适用于电气设备的制造。

此外,金属材料在航空航天、汽车制造、化工设备等领域有着广泛的应用。


航空航天领域,金属材料被用于制造飞机、火箭等载具的结构零部件,要求具有较高的强度和轻量化;在汽车制造领域,金属材料被用于制造车身、发动机等部件,要求具有良好的耐磨性和耐腐蚀性;在化工设备领域,金属材料被用于制造反应釜、换热器等设备,要求具有良好的耐高温、耐腐蚀性能。

总的来说,金属材料作为工程材料的一大类,具有广泛的应用前景和发展空间。

随着工程技术的不断进步,金属材料的性能和种类也在不断得到提升和丰富,为各个领域的工程应用提供了更多的选择和可能性。

因此,对于金属材料的研究和应用具有重要的意义,可以推动工程技术的发展
和进步,为人类社会的发展做出更大的贡献。

希望本文能够对金属材料的研究和应用有所启发,促进相关领域的学术交流和技术创新。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

金属材料科学概论内容摘要:本文简单地介绍了金属材料的概念、特质及其性能,着重阐述了金属材料的分类、金属材料科学的制备及合成以及金属材料的成型工艺, 同时就金属材料的应用及发展前景提出了看法。

关键词:金属材料;发展和兴起;概念;分类;性能;制备及合成;成型;应用一、金属材料简介1、金属材料的概念金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。

包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。

2、金属材料的分类金属材料的分类可按照成分和用途分为两大类。

其中按金属成份分类可分为钢铁、有色(非铁)金属和复合金属材料三大类;按材料用途分类可分为结构材料和工程材料。

(一)、金属材料的成分分类(1)钢铁钢铁可细分为以下几种:工业纯铁、碳钢、合金钢和铸铁四种。

其中工业纯铁为含碳约在0.01% 以下的铁一碳合金;碳钢为含碳在0.01-1.5% 间的铁-碳合金;合金钢为含镍、铬、钨、钒、钛、钴、铜、锰、硅等合金元素的铁一碳合金;铸铁为含碳2.0-4.0% 间的铁一碳合金(也可含其它合金元素)。

(2)有色(非铁)金属有色(非铁)金属可分为重有色金属、轻有色金属、稀有和难熔金属、稀土金属、稀散金属、贵金属和放射性金属七大类。

重有色金属为铜、铅、锌、镍、锡等及其合金;轻有色金属为铝、镁、钛、铍等及其合金;稀有、难熔金属为钨、钼、铂、铌、铪、钒、铬等及其合金;稀土金属为镧、铈、镨、钕、钷、钐等;稀散金属为镓、铟、铊等;贵金属为金、银、铂族金属及其合金;放射性金属为铀、钍、镭。

(3)复合金属材料复合金属材料主要为以下几种:镀层一镀锌铁皮、钢丝, 镀锡铁皮( 马口铁) 等;渗层一渗铬、渗铝钢板、钢管等;包层一包铜钢丝, 包镍( 及镍合金) 钢板, 农用钢板等;机械混合合金——银一钨、铜一钨合金, 硬质合金, 金属陶瓷等;纤维增强合金一铍丝增强铝合金, 钨丝增强高温合金, 碳、硼丝增强合金等。

(二)、金属材料的用途分类(1)结构材料结构材料可主要分为三类:一类为结构钢, 不锈钢, 耐热钢, 耐酸钢, 弹簧钢, 轴承钢, 工具钢, 模具钢, 铸铁( 包括可锻铸铁, 球墨铸铁等) ;第二类为结构用的铝、镁、钦、铜等及其合金;第三类为复合材料一纤维增强, 复层, 蜂窝结构等材料。

(2)功能材料功能材料主要有以下:精密合金一磁性、导电、电阻、弹性,恒膨胀等材料,低熔点合金;电子材料一半导体,电真空材料,封接材料,消气材料;超导材料一金属、固溶体、金属间化合物;能源材料一太阳能电池材料,制氢、储氢材料, 夹层材料等;医用材料一牙科材料,人造骨骼、关节,记忆材料,医疗器械材料等;催化剂一金属微粉、细丝等。

二、金属材料的特质1.疲劳许多机械零件和工程构件,是承受交变载荷工作的。

在交变载荷的作用下,虽然应力水平低于材料的屈服极限,但经过长时间的应力反复循环作用以后,也会发生突然脆性断裂,这种现象叫做金属材料的疲劳。

金属材料疲劳断裂的特点是:载荷应力是交变的,载荷的作用时间较长,断裂是瞬时发生的以及无论是塑性材料还是脆性材料,在疲劳断裂区都是脆性的。

所以,疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。

金属材料的疲劳现象,按条件不同可分为下列几种:高周疲劳、低周疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳和接触疲劳。

2.塑性塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。

金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。

金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,表示该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。

一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料(如低碳钢等),而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料(如灰口铸铁等)。

塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用。

此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等。

因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标3.耐久性金属材料的耐久性是指在金属材料在使用过程中经受环境的作用,而能保持其使用性能的能力。

4.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。

它是金属材料的重要性能指标之一。

一般硬度越高,耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

三、金属材料的性能金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。

金属材料的性能主要分为四个方面,即:机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

1.金属材料的机械性能金属材料的机械性能指金属在一定温度条件下承受外力(载荷)作用时,抵抗变形和断裂的能力(也称为力学性能)。

金属材料承受的载荷有多种形式,它可以是静态载荷,也可以是动态载荷,包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力,以及摩擦、振动、冲击等等,衡量金属材料机械性能的主要指标为强度、塑性、应用范围及韧性。

2.金属材料的化学性能金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。

在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性(又称作氧化抗力,这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性),以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。

在金属的化学性能中,特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。

3.金属材料的物理性能金属的物理性能主要从密度(比重)、熔点、热膨胀、磁性能吸引铁磁性物体的性质、电学性能等考虑。

4.金属材料的工艺性能金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下四个方面:切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性。

四、金属材料的制备与合成材料制备的质量直接影响零件的后续生产制造和使用性能。

下面对以工程领域中铁的制备方法及特点为例作简要介绍。

(一)高炉炼铁1、高炉炼铁原料炼铁的主要原料是铁矿石(赤铁矿石、磁铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石),它是由铁的氧化物和含SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分的脉石构成。

铁矿石的主要作用是提供铁元素。

冶炼前铁矿石经选矿筛分后,破碎磨成粉料,然后烧结成块以备后续冶炼使用。

另外,炼铁原料还有燃烧(焦炭)和造渣用的熔剂(石灰石)。

焦炭在高炉中的主要作用一是为炼铁提供热源,二是作为还原剂把铁和其它元素从矿石中还原出来。

熔剂石灰石的作用是在高炉内受热分解形成CaO和MgO。

2、炼铁设备及过程炼铁是在高炉中进行的,高炉炉体是由耐火材料砌成,外面包裹钢板的圆截面炉子。

为使矿石在炉内充分还原,炉子高度可达几十米。

高炉底部和炉腹被焦炭填充,炉身中装有层层相间的铁矿石、焦炭和石灰石。

冶炼过程中,炉底焦炭燃烧产生的高温炉气向上运动,把热量传给炉料,经过一系列的物理化学过程,形成铁液和炉渣滴入炉内。

每隔3-4小时放一次铁液,每隔1-1.5小时放一次炉渣。

下图为炼铁高炉剖面图。

3、高炉内发生的基本反应自然界中铁都是以化合物形式存在于铁矿石中,炼铁的实质是在高炉中将铁矿石中的铁还原;将氧化物、磷酸盐、焦炭和矿石中的锰、硅、磷、硫还原,并与碳一起溶于铁液中的一系列物理化学过程。

(1)燃料的燃烧焦炭的燃烧反应因条件不同,碳与氧之间可能发生四种不同的化学反应。

空气供应充足时,发生完全燃烧反应:C+O2→CO2+34070KJ/kg空气供应不充足时,发生不完全燃烧反应:C+1/2O2→CO+10270KJ/kgCO遇到空气时,会燃烧:CO+1/2O2→CO2+23800KJ/kg焦炭除以上外,还有一个还原吸热反应:CO2+C→CO2-12628 KJ/kg(2)冶金反应1)铁的还原。

铁主要存在于矿石中的Fe2O3、Fe3O4内,其还原过程是靠高价氧化物向低价转化来实现的。

炼铁的主要还原剂是CO,他是由高炉底部厚厚的焦炭层在高温下不完全燃烧产生的。

它的还原能力并不强但由于容易在矿石中扩散,故还原效果大大提高。

i)一氧化碳还原铁的氧化物。

在1000℃以上还原能力大大提高,它是炼铁过程中的主要还原剂。

570℃以上主要还原反应如下:Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2Fe3O4+CO===3FeO+CO2FeO+CO===Fe+CO2ii)固体碳还原铁的氧化物。

固体碳的还原作用主要经CO的还原和碳的气化反应共同完成的,即FeO+CO===Fe+CO2CO2+C===2CO2iii)氢还原铁的氧化物。

反应式如下:3Fe2O3+H2===2Fe3O4+H2OFe3O4+ H2===3FeO+H2OFeO+ H2===Fe+H2O2)锰的还原。

矿石中锰也是以氧化物的形式存在,从氧化物中还原锰的过程与还原铁一样,CO依次将从锰的高价氧化物还原为锰的低价氧化物。

然后再由固体碳直接将MnO还原成锰。

由于MnO与C作用是一个强吸热反应,因此高温有利于锰的还原,其反应为MnO+C=Mn+CO3)硅的还原。

硅一般存在于矿石中的SiO2氧化物内,SiO2很稳定,所以绝大部分进入炉渣,仅有少量被固体碳还原后进入生铁。

SiO2被还原的程度与炉温有关,温度高,硅容易还原,其反应为SiO2+2C=Si+2CO4)磷的还原。

磷一般存在于矿石中的磷酸钙内,在1000℃以上通过固体碳直接还原,其反应为(CaO)3P2O5+5C=3CaO+2P+5CO磷酸钙中的CaO可以与SiO2作用,使P2O5游离出来,从而加速上式还原,其反应为2(3CaO·P2O5)+3Si02=3(2CaO·SiO2)+2P2O5 P2O5容易挥发,而且与焦炭的接触条件较好,故有利于P2O5的还原,其反应式为2P2O5+10C=4P+10CO磷除少量挥发外,大部分还原后都溶入铁液中。

5)脱硫反应。

硫是钢铁材料中的有害元素之一。

它主要来自于矿石和燃料焦炭,常以硫化铁的形式存在,当石灰石中CaO及固体碳作用后生成炉渣,可以使铁液脱硫。

还原剂越多,温度越高,脱硫效果越佳。

脱硫后大部分硫进入炉渣,一部分随炉气排出,其余溶于铁液中,其反应式为FeS+CaO+C=Fe+CaS+CO6)铁的溶碳过程。

由高炉顶部加入的炉料,当下降至1000-1100℃温区时,从铁矿石中还原出来的铁与一氧化碳、焦炭互相作用会溶进大量的碳,使铁的溶点降低,铁在高炉下部开始熔化成铁液流入炉缸。

综上所述,炼铁过程主要发生的是还原反应,在铁被还原的同时,其它非铁元素锰、硅、磷、硫也分别从它们的化合物中被还原,并与碳一起溶入铁中,故生铁中除了含有较高碳外,常常还有一定数量的锰、硅、磷、硫,其中磷硫属于有害元素,应在冶炼时严格控制其含量,因此它们的存在将增加钢铁材料的脆性。

(3)造渣熔炼过程中,铁料表面的锈蚀物及粘附的泥沙、燃料中的灰分、金属元素氧化烧损成氧化物以及侵蚀剥落的炉材料等相互作用,结成炉渣,其主要成分为SiO2和Al2O3.这种粘滞的炉渣包覆在焦炭表面,不仅阻碍燃烧,而且不利于冶炼。

相关文档
最新文档