冶金熔炼原理及工艺讲义修订课件.pptVIP

第三章合金元素的氧化原反1

合金元素可能被各种形的氧所氧化。1.被自由氧（氧、空气或富氧空气中的氧等）氧化。直接氧化2.被气相氧化物（、……）氧化。3.被溶于合金中的氧所氧化。接氧化4.被渣相中氧化。5.被另一合金氧化物中的氧氧化。2

氧化-原反在氧化-原反中，氧化和原是不可分割的，当一个元素被氧化，另一个元素必然被原。例如熔程中，的氧化反[Mn]+(FeO)=(MnO)+Fe而言，氧化成MnO，故氧化反；但而言，从FeO中原出来，它又是原反。有叫它是氧化反，有又叫原反，只是研究象不同而已。在碱性炉中，如果熔池有足高的温度，上述反可逆向行，又重新被原到水内。句，于，上述反本来是氧化反，但是条件改后，又成了原反。3

§3.1形成溶液氧化物的氧位金属E熔于溶液中，直接氧化，生成凝聚相，氧位若EO气体氧位RTlnPo=ΔG0-2RTlna+2RTlnPEO[E]2氧位与温度、[E]的活度、EO的分有关。5-11500-2000K液内溶解元素E按下式直接氧化的-T[E]的准是其量分数1%的溶液，EO凝聚相或1atm气体。4

[E]的准是其量1%的溶液，EO凝聚相或1atm气体。RTlnP=ΔG5O2

返回在准状P=1EO因此，此是E溶于液，而EO仍凝聚相或1atm的气体，氧化物的氧位。液内元素直接氧化的-T（氧化），可以用来分析、等中，合金元素按反式（下式），被氧气直接氧化的能力。如：与FeO的氧化比，直下部Ce、Al……Mn、Cr等，在准下会被氧化；直上部Cu、Ni、W……等，在准状下会被Fe保不氧化。局限性：只判断氧化-原反的方向。只适用于准，[E]1%溶液，凝聚相氧化物物，气体分1atm。否仍用（物理化学）等温方程分析。6

§3.2氧化原的力学条件一、金属被直接氧化的反。⑴⑴式，氧化原反，在准下，自行的力学条件：即：E元素氧的和力大于M元素此，MO氧化，[E]原。MO是被原的氧化物。由氧位，可以比元素与氧的和力，判断准的氧化-原反方向。种判断只适用于准，情况一般利用等温方程算。7

二、于如下的反。⑵⑵式，自行的力学条件，又由氧分∴力学条件：同理推广：于即：原的氧化物的分解小于被原氧化物的分解。8

§3.3金属元素在Fe熔液中的氧化在熔程中，金属元素主要是被渣中的FeO氧化。⑴考反式⑵⑶式⑴=式⑵-式⑶⑴行，力学条件均以物准，若、、可以利用氧位，判断是否生氧化。分与他的氧位相等。9

于式⑴反，受到温度、元的活度影响！反的平衡常数于熔而言，熔液中主要是Fe，接近物合金元素：元素M在渣中和合金（液）中的分配系数表述了合金元素氧化的程度。10

影响元素氧化程度的分析1、氧的和力：合金和Fe氧的和力“差”越大，越大，氧化程度大，与氧位的序相同。大，反常数2、温度：，程度不同。T影响反，而影响3、炉渣的氧化能力：炉渣氧化能力越高，↑，合金元素重（氧化）。4、炉渣的碱度：其影响取决于“MO”的“酸碱性”。MO酸性（氧化物）：炉渣的碱度越高，MO碱性（氧化物）：炉渣的碱度越低,↓，合金重；↓，合金重。5、合金成分成：元素M的活度系数受其他元素成分的影响，若使（M的活度系数）增大，元素M的氧化程度增大，↑11

例述1、硅硅的分配系数分析Si氧化原律：①温度越低，↑，Si氧化程度大∵Si氧化放反（），②渣的氧化能力影响硅的氧化原程度Si氧化↑③碱性渣中硅的氧化更大酸性氧化物，碱性渣中小。12

2、的分配系数分析Mn氧化原律：①Mn的氧化放反，熔温度区，温度升高，减小，氧化程度减小。②Mn氧化物MnO和FeO均碱性氧化物，当炉渣碱性化，活度系数、渣的碱度Mn的氧化影响很小？同增大或减小，所以但是，在生中，在酸性炉渣内，Mn的氧化程度比碱性炉大多！原因解：考察的比？13

按离子理，的氧化原反[Mn]+(Fe2+)=(Mn2+)+Fe(l)所以=/[%Mn]=K(/)f?xggFe2+Mn2+xFe2+MnMn2+Mn[Mn]式中，g/g比取决于两个阳离子和阴离子SiO4-、O2-的相互Fe2+Mn2+4作用能。SiO44-的荷半径比小于O2-，M2+与SiO44-的相互作用比M2+与O2-的相互作用要弱。金属离子Mn2+与SiO44-的作用弱于与O2-的作用。当碱度减小，加入的半径比，半径小，在减小渣碱度，↑,↓↑因此，在酸性炉渣内，的氧化更重。另:Mn氧的和力比Si小，氧化小？但是，在酸性炉渣下，Mn氧化比硅更有利，Mn的更重。14

§3.4合金元素被CuO氧化及CO被氧化22一、合金元素在Cu液中被氧化氧位氧化在准下，多常用元素均会生氧化：Al、Si、Mn、Fe、Zn、Co、Sn等因此，合金熔，氧化比重