第3章冶金熔渣分解.ppt

第三章 冶金熔渣 3.1 熔渣的化学成分、主要二元渣系相图 3.2 三元相图基本知识及类型 3.3 熔渣的结构理论 3.4 金属与熔渣间电化学反应原理 3.5 熔渣的完全离子溶液结构模型 3.6 熔渣的等活度曲线图 前言 有关熔渣的知识 3.2三元相图基本知识及类型 三元系相图是由三个组分构成的相平衡图，是研究多元系相平衡的手段之一，它在金属材料、硅酸盐工业、冶金炉渣等方面应用得很广，对科学研究和生产实践具有指导作用。 浓度三角形的性质 （8/11） 根据直线规则及杠杆规则，S点必在MN线段上，其具体位置则由如下关系确定： NS/SM = WM / WN = 2/3 再由S与Q构成物系P，其质量WP为： WP = WS + WQ = 5 + 5 = 10 kg 而且P点必在SQ连线上，且满足以下数量关系： SP/PQ = WQ / WS = 5/5 无变量点判据 判断无变量点的性质，除了上述重心规则外，还可以根据界线的温降方向来判断。任何一个无变量点必处于三个初晶区和三条界线的交汇点。 凡属低共熔点，则三条界线的温降箭头一定都指向它。 凡属单转熔点，二条界线的温降箭头指向它，另一条界线的温降箭头则背向它，被回吸的晶相是温降箭头指向它的两条界线所包围的初晶区的晶相。因为从该无变量点出发有二个温度升高的方向，所以单转熔点又称“双升点”或“单降点”。 凡属双转熔点，只有一条界线的温降箭头指向它，另二条界线的温降箭头则背向它，所析出的晶体是温降箭头背向它的二条界线所包围的初晶区的晶相。因为从该无变量点出发，有二个温度下降的方向，所以双转熔点又称“双降点”。 分析复杂相图的主要步骤： 为了看相图和用相图的方使，经常需要对复杂系统进行基本的分析。 （1）判断化合物的性质。根据化合物组成点是否落在其初晶区内，判断化合物性质属稳定或不稳定；另外，若化合物组成点落在浓度三角形内为三元化合物，若落在浓度三角形的三条边上就为二元化合物。 （2）划分副(子)三角形。通过补画连线来划分副(子)三角形，使复杂相图简单化。 （3）标出界线上温度下降方向。应用连线规则判断，并用箭头标出界线上温度下降的方向。 （4）判断界线的性质。应用切线规则判断界线的性质，共晶性质的界线（标单箭头来表示），转熔性质的界线（标双箭头来表示）。 （5）确定无变量点的性质。根据重心规则或者根据交汇于无变量点的三条界线上的温度下降方向，来确定无变量点的性质。 （6）分析冷却析晶过程。 [例3-1]、根据A-B-C三元系相图3-20，回答以下问题： (1). 在图中标出各初晶区析出的相； (2). 在图中标出f＝1的线上冷却方向； (3). 写出e1K，e3E和KE线上的结晶反应； (4). 写出点K和E的结晶反应； (5). 说明化合物D在二元系和三元系中的稳定性； (6). 写出点O所代表的体系冷却到液相消失时所有的结晶过程反应； (7). 点O代表的体系，其液相点到达l点时，固相点在何处(在图中标出)？用线段比表示wl/ws(液固质量比)的值，这时哪几个相平衡共存？ 解：(1). 各相区析出相如图3-20所示。 (2).自由度f=1的冷却线有5条，分别为e1K、e2E、e3E、e4K、KE，由于E点处于△ABD内，E点为三元共晶点，而K点不在其△ACD区域内，故K点为三元转熔点，所以E点是最低温度点，各线上的冷却方向分别如图3-20。 (3).上述各线均为液-固平衡线，因此各线上发生的结晶反应为液相析出平衡线两侧的固相，分别为：e1K线：L→D + C，e3E线：L→A + B，KE线：L→A + D (4). K点发生转熔反应：L + C→D + A； E点发生共晶反应：L→A + B + D ； (5). D在二元系中处于两个共晶点e1和e2之间，故D在二元系是稳定的；D在三元系中发生转熔反应，故D在三元系中不稳定； (6). O点：L →D ；L→A + D ；L →A + D + B； (7). 如图3-20所示，O代表的体系达到l点时，固相点在S点；液-固质量比为Wl/Ws=OS/Ol，平衡的各相为L + A + D。 3.2.4. 冶金中基本渣的相图 此渣系的相图是在与金属铁液平衡条件下绘制出的。它是碱性炼钢炉渣的基本相图，同时也是有色冶金，如炼铜、炼锡炉渣的相图，因此，对冶炼有重要的作用。 此相图仅有1个稳定的三元化合物：铁钙橄榄石Ca0·FeO ·SiO2 (CFS，熔点1213℃)．5个二元化合物，其中有3个是稳定化合物(C2S,F2S,CS)。因此相图中共有9个初晶面。另外，图中还有2条晶型转变线：方石英---鳞石英, α C2S-α’ C2S， 及1个液相分层区，因