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材料工程基础复习资料

一、绪论

1、概念：

科学：对于现象的观察、描述、确认、实验研究及理论解释。

技术：泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种工艺操作方法与技能。

工艺：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程。

工程：将科学原理应用到实际目标，如设计、组装、运转经济而有效的结构、设备或系统。

材料工程：是工程的一个领域，其目的在于经济地，而又为社会所能接受地控制材料的结

构、性能和形状。

2、材料科学与工程的任务？

材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们的性能与用途之间有关的知识和应

用的科学。

3、传统材料加工包括哪几个方面？

①传统的金属铸造②塑性加工③粉末材料压制、烧结或胶凝固结为制品④材料的焊接与

粘接

材料的切除，材料的成型，材料的改性，材料的连接

二、材料的熔炼

1、钢铁冶金

1）、高炉炼铁生产过程：①还原：矿石中的铁被还原；②造渣：高温下石灰石分解形

成的氧化钙与酸性脉石形成炉渣；③传热和渣底反应：被还原的矿石降落使温度升高加速反

应将全部氧化铁还原成氧化亚铁，风口区残余的氧化亚铁还原成铁，与炉渣一起进入炉缸。

2）、炼钢过程中的理化过程：

①脱碳：碳被氧气直接氧化：

在温度高于1100℃条件下2C＋O2→2CO

间接氧化:

在温度低于1100℃条件下2Fe＋O2→2FeO

C＋FeO→Fe＋CO

②硅、锰的氧化：a.直接氧化反应：

Si＋O2→Si02

2Mn＋O2→2MnO

b.间接氧化，但主要是间接反应：

Si＋2FeO→Si02＋2Fe

Mn＋FeO→MnO＋Fe

③脱磷：磷是以磷化铁(Fe2P)形态存在，炼钢利用炉渣中FeO及CaO与其化合生成磷酸

钙渣去除Fe2P＋5FeO＋4CaO→(CaO)4·P2O5＋9Fe

④脱硫：硫是以FeS形式存在，利用渣中足够的CaO，把其中FeS去除。

反应式为FeS+CaO--FeO+CaS

⑤脱氧（再还原）：通常采用的脱氧剂有：锰铁、硅铁和铝等。

Me+FeO--MeO+Fe

3）、高炉炼铁原料：铁矿石、燃料和熔剂

焦炭：它是把炼焦的煤粉或是几种煤粉的混合物装在炼焦炉内，隔绝空气加热到

1000~1100度，干馏后留下的多孔块状产物。作用是提供热量和还原剂。

4）、直接还原炼铁方法：用煤或天然气等还原剂直接将铁矿石在固态还原成海绵铁

熔融还原炼铁方法：

用铁矿石和普通烟煤作原料，在汽化炉的流化床中，将直接、

还原得到海绵铁进一步加热熔化，在熔融汽化炉的炉底形

成铁水与炉渣的熔池。

2、铜冶金

造锍熔炼：目的在于首先使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以FeS形式也进

入冰铜（Cu2S+FeS此熔体亦称为锍），使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣；其次使冰

铜与炉渣分离。为了达到这两个目的，造锍熔炼必须遵循两个原则。一是必须使炉料中有足

够的硫来形成冰铜，其次是炉