第三讲材料的制备方法金属材料制备(冶金).pptx

金属材料的制备方法 （冶金）; 根据金属所具性质的不同，金属的分类方法有多种。 在冶金工业上，常把金属分为黑色金属和有色金属。 其中铁、铬、锰或它们的合金的表面常有呈灰黑色的氧化物，所以习惯上称这类金属为黑色金属。;定义：具有金属特性的多种元素的混合物 印刷铅字是锡、铅、锑合金； 青铜为铜、锡合金； 黄铜为铜、锌合金； 生铁是铁和碳的合金，调节碳的比例就可精炼成钢。 低共熔混合物（低共熔合金）：当两种金属按一定组成比共熔时，其熔点总比任何一组分金属熔点要低。当组成为某一定值时，熔点最低，此熔点即为最低共熔温度。 如铋的熔点为544K，镉的熔点为594K，含40％镉和60％铋的混合物为低共熔混合物，其熔点为413K。; 因此，要获得各种金属及其合金材料．必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中提取出来，接着对粗炼金属产品进行精练提纯和合金化处理，然后浇注成锭，加工成形，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。;火法冶金：利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法。; 工艺方法分类：;湿法冶金：利用一些化学溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。;电冶金：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。;熔盐电解：直接利用高导电率、低熔点的熔盐作为电解质在熔池中进行电解。;应用广泛的金属材料—钢铁;F-18大黄蜂战斗机;;我们的生活中也离不开钢铁; 自从1980年阿尔温·托夫勒（《第三次浪潮》的作者，美国未来学家）到处鼓吹钢铁是夕阳工业以来，使人们产生了一种错觉，似乎发展信息产业必须压缩钢铁工业，钢铁生产技术没有必要，也不可能继续发展。 而二十多年来的事实表明： 钢铁生产需求接近饱和，世界产钢量没有显著增长，但是也没有萎缩； 钢铁生产技术和冶金工程科学仍在不断更新，新技术层出不穷； 钢铁材料品种继续增多，钢的性能和品质有大幅度提高。 为什么非常古老的钢铁有这样强的生命??呢？这首先决定于钢铁的基体特性。;钢铁的分类; Fe在地壳中的含量为5％左右，在金属中仅次于铝， 除陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合，特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在。 铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物(SiO2、MnO2 等)，这些统称为脉石。 炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。;铁矿石;磁铁矿—Fe3O4;赤铁矿--Fe2O3;褐铁矿—2Fe2O3.3H2O;菱铁矿—FeCO3;黄铁矿—FeS2;铁矿石晶体;钢铁是怎样炼成的;钢铁的冶炼历史; 13世纪末至19世纪中叶，随着铁的需要以及鼓风技术的发展，炉子越来越高，逐渐形成现代高炉的雏形-木炭炉。 由于炉容增大，采用鼓风技术，使单位时间内燃烧的燃料量增加了，炉内温度提高，能得到熔融状态的生铁，这种生铁冷却后很脆，不能锻造成器具。 后来将生铁作原料和矿石、木炭一起在炉内再进行冶炼，得到性能比生铁好的粗钢（也叫熟铁）。 从此钢铁冶炼就开始了一直沿用至今的二步冶炼法：第一步，从矿石中冶炼出生铁，第二步把生铁精炼成钢。;第三个发展阶段;生铁（主要产品）：分为炼钢生铁和铸造生铁。 炉渣（副产品）：含SiO2、CaO和Al2O3的铝硅酸盐，主要用于生产水泥。 煤气（副产品）：含26％左右的CO，用作燃料。;1 黑色金属的生产;原料系统：炼铁原料主要包括铁矿石、焦炭、石灰石（和白云石）、锰矿石和一些铁矿石的替代品。 送风系统：送风系统为高炉连续稳定地提供足够的热风，是高炉正常冶炼的前提，单位时间内风量的高低决定了生产率。 燃料喷吹系统：为缓解焦煤资源短缺而采用的喷出燃料技术已普及，它包括煤粉制备、储存、空压机、高压泵及一系列管道阀门输送设备及喷枪等。;除尘系统：从炉顶逸出的含尘高达40-100g/m3的高炉煤气，经过一系列除尘设备，包括粗除尘(如重力除尘)、半精细除尘(洗涤塔)、精细除尘(文氏管、静电除尘器)等，使其含尘量降到15mg/m3以资利用。 渣铁处理系统：处理好从渣铁口排放的高温液态渣铁是保证高炉正常生产的重要环节，它包括炉前出铁场及设备，渣铁输送设备、铸铁机，铁水炉外处理设备，水渣场等。 大多数高炉采用冲成水渣的方式处理炉渣，作为是制造水泥的原料，或用压缩空气吹成渣棉(可作隔音保温材料)，也可用渣罐车送往弃渣场。;鞍钢2000立方米高炉外景图;二、钢铁冶炼; 铁氧化物的生成与分解是逐级进行的，当温度＞570