矿物直接合金化冶炼合金钢-理论与实践

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出版者:冶金工业出版社
作者:李正邦
出品人:
页数:213
译者:
出版时间:2007-1
价格:26.00元
装帧:
isbn号码:9787502441531
丛书系列:
图书标签:
  • 合金钢
  • 直接合金化
  • 矿物冶炼
  • 冶金
  • 材料科学
  • 钢铁冶金
  • 冶金工程
  • 金属材料
  • 工业技术
  • 冶炼技术
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具体描述

矿物直接合金化冶炼合金钢是用炭粉、硅铁、碳化硅还原白钨矿、氧化钼矿、钡氧化物矿及矾渣冶炼合金钢,可以取代传统工艺中合金化时添加的高能耗、高污染的铁合金、变两次冶炼为一次冶炼,缩短工序与生产周期,降低能耗与环境污染,具有巨大的经济效益和重大的社会意义。

本书从战略角度剖析了我国钨、钼、钡资源利用状况与工具钢、模具钢生产现状,分析了矿物直接合金化冶炼合金钢存在的问题与技术对策,系统地进行了势力学和动力学基础理论研究、关键技术分析、工艺流程说明,介绍了工业试验情况、应用效果和开发前景。书中所阐述的内容奠定了矿物直接合金化冶炼合金钢的工业基础。

本书可供冶金领域科研、生产、管理、教学人员阅读。

好的,这是一份详细的图书简介,内容涵盖了多种冶金、材料科学与工程领域的热门主题,但不涉及“矿物直接合金化冶炼合金钢”的具体内容。 --- 图书名称:现代金属材料的熔炼、凝固与性能调控 图书简介 本书深入探讨了现代工业中高性能金属材料的制备、成形及其性能优化这一复杂而关键的领域。全书围绕金属材料从液态到固态转变过程中的物理化学规律、先进的熔炼技术、精确的凝固控制以及最终材料性能的调控展开,旨在为冶金工程师、材料科学家以及相关领域的研发人员提供一套全面、系统且具有实践指导意义的知识体系。 第一部分:先进熔炼技术与液相精炼 本部分首先回顾了传统冶金学中的基础概念,随后重点介绍了新一代的金属熔炼工艺。我们详细阐述了真空感应熔炼(VIM)、电渣重熔(ESR)和真空电弧重熔(VAR)等现代精炼技术的原理、设备结构与操作规程。尤其关注在这些工艺中,如何实现对氧、氮、硫等有害杂质的深度脱除。 书中专门开辟章节讨论非金属夹杂物控制。我们不仅分析了夹杂物形成的热力学基础(如氧化物和氮化物的析出相平衡),还深入探讨了通过优化炉料配比、熔剂选择以及渣线管理来实现对夹杂物形貌、尺寸和分布的精确控制。例如,通过添加特定的稀土元素或碱土金属,实现对铝酸钙、硅酸盐夹杂物的球化处理,进而显著改善材料的韧性与疲劳性能。 此外,针对特种合金体系的熔炼挑战,如高温镍基合金、钛合金和高熵合金,本书详细分析了高反应性元素(如铝、钛、铌)在高温液相中的稳定化策略,以及如何有效抑制成分偏析和熔池不均匀性。 第二部分:金属的凝固过程与组织演化 凝固是决定金属材料最终性能的决定性步骤之一。本书花费大量篇幅,从微观和宏观层面系统阐述了金属的凝固行为。 在凝固基础理论方面,我们深入分析了形核(均相、非均相形核机制)和界面能理论,并结合计算热力学模型(如CALPHAD方法)预测合金的凝固区间与相变序列。 重点章节聚焦于凝固过程中微观组织的形成与控制。我们详细解析了枝晶生长理论,包括枝晶间距的控制参数(如冷却速率、过冷度)。针对铸造和定向凝固过程,书中对比了等轴晶、柱状晶和单晶材料的生长模式,并探讨了如何利用磁场、振动等外部手段来调控晶体取向,以优化材料在特定载荷方向上的力学响应。 在宏观偏析控制方面,本书系统梳理了液相传质和溶质再分配的机制,并介绍了先进的凝固技术,如高压凝固法、旋转电磁场辅助凝固(EMF)以及快速凝固技术(如熔丝制造),这些技术对于减小铸件内部的成分不均匀性至关重要。 第三部分:先进成形工艺与性能工程 本部分将理论与实践紧密结合,探讨了如何通过后续的成形与热处理工艺来塑造和优化凝固后的组织。 我们首先讨论了铸造工艺的模拟与优化。详细介绍了基于有限元分析(FEA)的流动模拟、传热模拟和微结构演化模拟,例如ProCAST、MAGMASOFT等软件的应用案例,用于预测缩孔、冷隔的产生,并优化浇注系统设计。 随后,本书深入探讨了塑性加工对微观结构的影响。内容涵盖了热轧、锻造和挤压过程中动态/静态回复、再结晶和晶粒细化的机理。我们强调了“加工与回复”(Processing and Recrystallization)的协同效应,特别是如何通过精确控制变形温度和应变速率来获得理想的晶粒尺寸和织构。 最后,本书详尽分析了关键热处理工艺在性能调控中的作用: 1. 固溶处理与时效强化:针对沉淀强化型合金(如铝合金、镍基高温合金),解析了析出相(GP区、$eta'$相、$gamma'$相)的形成动力学、尺寸分布及其对屈服强度和蠕变性能的影响。 2. 相变调控:对于双相或多相合金(如马氏体不锈钢、铁素体-奥氏体不锈钢),阐述了热处理过程中相变(如马氏体转变、相析出)的温度依赖性以及这对韧性-脆性转变温度(DBTT)的关键作用。 本书内容旨在指导读者理解从原材料精炼、液固界面行为到最终宏观性能之间的完整链条,是深入研究现代金属材料工程的必备参考书。 ---

作者简介

李正邦,1934年7月生。1958年毕业于哈尔滨工业大学,1988年被授予国家级“有突出贡献的中青年专家”称号;1990年被国务院学位委员会批准为博士生导师;1999年当选为中国工程院院士。

我国电渣冶金奠基人,我国特种冶金学术带头人,钢铁研究总院特聘教授。兼任中国电冶金学会会长,中国铸造学会副理事长,中国钨业协会副理事长,特殊钢学会常务理事兼特种冶金及炉外精炼学术委员会主任,《中国冶金百科全书·钢铁冶金》特种冶金分支主编,科技部及总装备部专家,国家发明奖评审委员会委员。

研究领域:在工艺方面主要是电渣冶金、真空冶金、氮冶金、炉外精炼、矿物直接还原合金化等;在材料方面主要是高温合金、轴承钢、高速钢、模具钢等。主要学术成就:首先发现电渣重熔提纯净化发生在电极端头的机理,率先开发电渣熔铸技术等。

先后获得国际奖2项,国家发明奖3项,国家及省部级技术进步奖一等奖15项;出版学术专著6部,发表学术论文265篇。

目录信息

1矿物直接合金化冶炼合金钢的战略意义1.1高速工具钢及模具钢的重要性1.1.1高速工具钢的重要性1.1.2模具钢的重要性1.1.3基体钢1.2各国发展高速工具钢因地制宜的资源战略1.3我国钨钼钒资源的战略优势1.3.1钨资源的优势与开发状况1.3.2钼资源的优势1.3.3钒资源的优势及利用1.3.4发挥资源的战略优势1.4我国高速工具钢、模具钢的生产现状1.4.1高速工具钢生产现状1.4.2模具钢生产现状1.5矿物直接合金化冶炼合金钢参考文献2矿物直接合金化冶炼合金钢的发展概况2.1传统工艺流程冶炼工、模具钢存在的问题2.1.1传统工艺流程2.1.2存在问题2.2矿物直接合金化冶炼合金钢工作的开展2.2.1白钨矿代替钨铁直接合金化的发展2.2.2钼精矿代替钼铁直接合金化的发展2.2.3钨、钼混合氧化物矿直接合金化的发展2.2.4钒氧化物矿及钒渣直接合金化的发展2.3矿物直接合金化冶炼合金钢存在的问题2.3.1钨、钼氧化物矿直接合金化存在的问题2.3.2钒氧化物矿及钒渣直接合金化存在的问题2.4矿物直接合金化冶炼合金钢的技术对策2.4.1钨、钼氧化物矿直接合金化的技术对策2.4.2钒氧化物矿及钒渣直接合金化的技术对策参考文献3矿物直接合金化冶炼合金钢的基础理论研究3.1白钨矿直接合金化热力学分析3.1.1WO3还原热力学数据3.1.2CaWO4还原热力学数据3.1.3白钨矿还原热力学状态图3.1.4白钨矿直接合金化过程实际自由能的计算3.2氧化钼矿直接合金化热力学分析3.2.1MoO3还原热力学数据3.2.2CaMoO4还原热力学数据3.2.3氧化钼矿还原热力学状态图3.2.4氧化钼矿直接合金化过程实际自由能的计算3.3V205直接合金化热力学分析3.3.1钒氧化物还原热力学数据3.3.2钒氧化物还原热力学状态图3.3.3钒氧化物矿直接合金化过程实际自由能的计算3.4白钨矿直接合金化动力学分析3.4.1白钨矿低温还原反应动力学3.4.2白钨矿铁浴还原反应动力学3.4.3白钨矿高温还原反应动力学3.5氧化钼直接合金化动力学分析3.5.1氧化钼低温还原反应动力学3.5.2氧化钼铁浴还原反应动力学3.5.3氧化钼高温还原反应动力学3.6钒氧化物直接合金化动力学分析3.6.1V205直接合金化动力学研究方法3.6.2硅还原V205差热曲线及反应产物分析3.6.3硅还原V205反应动力学分析参考文献4矿物直接合金化冶炼合金钢的关键技术4.1白钨矿直接合金化的还原剂4.1.1硅铁还原白钨矿4.1.2炭粉还原白钨矿4.1.3硅铁和炭粉混合还原白钨矿4.1.4碳化硅还原白钨矿4.2氧化钼挥发的抑制4.2.1空气中氧化钼挥发的热力学4.2.2氧化钼的蒸气压4.2.3空气中氧化钼挥发的动力学4.2.4氧化钼挥发的抑制方法4.3同时加入白钨矿和氧化钼的方法4.4泡沫渣和大沸腾现象4.4.1炉渣成分对炉渣泡沫化程度影响4.4.2还原剂配比对炉渣泡沫化程度影响4.4.3产生气体量对炉渣泡沫化程度的影响4.5渣量控制4.5.1白钨矿直接合金化工艺渣量计算4.5.2氧化钼直接还原工艺渣量计算4.5.3同时加入白钨矿和氧化钼直接合金化工艺渣量计算4.5.4渣量控制原则参考文献5矿物直接合金化冶炼合金钢的设备——反应器5.1电弧炉EAF5.1.1电源的选择5.1.2电弧炉功率5.1.3电弧炉结构5.1.4电磁搅拌5.1.5虹吸出钢5.1.6电弧炉底吹技术5.2钢包精炼炉LF5.3真空精炼炉VD5.3.1脱氢5.3.2脱氮5.3.3脱氧参考文献6矿物直接合金化冶炼合金钢的工业试验6.1白钨矿和氧化钼直接合金化冶炼高速钢的工业试验6.1.1直接合金化冶炼高速钢和传统工艺的对比6.1.2用钨铁和钼铁冶炼M2高速钢6.1.3用白钨矿代替钨铁冶炼M2高速钢6.1.4用氧化钼代替钼铁冶炼M2高速钢6.1.5完全用白钨矿和氧化钼代替钨铁和钼铁冶炼M2高速钢6.1.6白钨矿和氧化钼直接合金化对钢材质量的影响6.2钨钼钒氧化物矿直接合金化冶炼高速钢的工业试验6.2.1工业试验条件6.2.2工艺特点6.2.3工业试验结果参考文献7矿物直接合金化冶炼合金钢的应用效果及开发前景7.1应用效果7.1.1冶炼时间与电耗7.1.2低倍组织与碳化物不均匀度7.1.3非金属夹杂物及钢中气体含量7.1.4经济效益及鉴定意见7.2高速工具钢及模具钢的集中生产与深加工7.2.1集中生产与标准生产7.2.2采用新装备与新技术7.2.3深加工7.3应用开发前景7.3.1变资源出口为成品出口7.3.2冶炼成本降低7.3.3开发中西部参考文献附录 附录1 作者负责的氧化物矿直接合金化课题组开展的课题 附录2 作者负责的氧化物矿直接合金化课题组八年来发表的论文 附录3 作者负责的氧化物矿直接合金化课题组八年来的研究成果 附录4 作者负责的氧化物矿直接合金化课题组获得的专利及专有技术 附录5 氧化物矿直接合金化课题工业化生产规模 附录6 “863”计划“熔融还原冶炼高速钢”通过国家验收
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我是在一个相对轻松的周末,抱着提升专业视野的目的开始阅读这本书的。本来以为会陷入晦涩难懂的公式海洋,但出乎意料的是,作者在叙述复杂工艺流程时,竟然用了一种近乎“讲故事”的笔法。比如,描述某一种特定钢种的冶炼历史和技术瓶颈时,那种对工业发展脉络的把握,让我仿佛置身于那个年代的钢铁厂车间。这本书的图表制作水平也令人称赞,那些三维相图和能谱分析图,清晰度极高,很多细节是我在其他文献中从未见过的。尤其是关于渣相化学和钢液氧势控制的讨论,作者非常细致地分析了不同炉衬材料对反应平衡的长期影响,这种宏观与微观相结合的视角,极大地拓宽了我对冶金过程控制的认识。读完这部分,我立刻去查阅了近几年关于新型炉衬材料的研究进展,感觉自己的知识库得到了有效更新。

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从一个结构工程师的角度来看这本书,我原本以为它会与我的专业领域相去甚远。然而,这本书的某些章节,尤其是关于合金化元素对钢材机械性能的系统性影响分析,给我带来了巨大的惊喜。作者没有停留在基础的元素添加,而是深入探讨了如何通过精确的成分调控来优化材料的疲劳强度和抗蠕变性能。书中对比了多种加入方式对最终性能的差异化影响,这对于我们选择合适的结构材料至关重要。我尤其关注了关于微量元素“毒化效应”的论述,书中详细列举了某些杂质元素在特定应力状态下引发早期失效的机制,这简直是为我们材料选型和失效分析提供了宝贵的理论支撑。这本书的价值在于,它将冶金学的前沿研究成果,转化成了可以被其他工程领域直接应用的、可量化的数据和模型,极大地促进了跨学科的理解与合作。

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这本书,拿到手的时候,首先就被它厚重的质感吸引了。封面设计简约又不失专业性,那种深沉的蓝色调,让人联想到冶金工业那种严谨又充满力量感的氛围。我本来是想找一本关于材料科学基础的书籍,结果误打误撞翻到了这本。虽然我对“直接合金化”这个术语感到有些陌生,但翻开目录,里面的章节划分非常清晰,从基础的热力学分析到具体的炉内操作流程,脉络梳理得井井有条。特别是看到关于非金属夹杂物控制的那一章,作者似乎用了大量的篇幅去探讨如何在熔炼过程中实现更纯净的钢水,这对我理解现代钢材性能提升的关键点非常有启发。我特别欣赏作者在理论阐述时,总能穿插一些实际生产中的案例和数据,这使得原本可能枯燥的物理化学原理变得鲜活起来,让人感觉作者不仅是理论大师,更是实践经验丰富的工程师。这本书的深度,对于一个初窥门径的研究生来说,可能需要多次阅读才能完全消化,但它无疑为我打开了一扇通往更专业领域的大门。

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说实话,我读这本书的过程简直是一场智力上的“马拉松”。它不是那种可以轻松翻阅的科普读物,更像是一部需要带着计算器和笔记本才能攻克的专业教材。我记得有一次尝试理解书中关于“扩散系数与温度依赖性”的推导过程,作者的数学模型构建得极其严谨,每一步的逻辑衔接都像瑞士钟表一样精密。这让我不得不停下来,对照着自己的知识体系去重新构建理解框架。但正是在这种“挣扎”中,我获得了极大的满足感。书中对于合金元素在液态金属中的溶解度曲线分析得尤其透彻,特别是对一些稀有元素在高温合金中的行为预测,简直是教科书级别的演示。我尝试将书中的某些模型应用到我正在进行的一个小实验中,虽然结果略有偏差,但这种理论指导实践的路径感非常清晰。对于那些想在高温合金领域深耕,并且不惧怕硬核理论挑战的同行来说,这本书绝对是案头必备的“硬货”。

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这本书的排版和印刷质量,简直是为专业人士量身定做的。纸张的克重适中,墨色均匀,即便是长时间在强光下阅读,眼睛的疲劳感也相对较小。但更重要的是,它的索引系统做得非常人性化。每当我在阅读一个新术语时,只需要快速翻到书末的索引部分,就能立刻找到所有相关概念的出现页码,这对于需要快速检索信息的研究工作至关重要。我印象最深的是它对“瞬时冷却对晶粒结构影响”那节的处理,作者不仅给出了理论预测,还附带了不同冷却速率下的微观组织电镜照片对比,这种图文并茂的展示方式,极大地增强了说服力。这本书的专业深度毋庸置疑,但其易用性和参考价值同样出色,绝对是能够经受住未来数年反复查阅考验的工具书。

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