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第一章 冶金的热力学基础1

1 自由能变化和平衡常数1

1．自由能2

2．反应的自由能变化——等温方程2

3．平衡常数3

4．过程的判据5

2 冶金反应的△G°和平衡常数的计算6

1．绝对熵法：近似计算法，准确计算法，相变的影响6

2．准确计算的查表计算法9

3．组合计算法17

4．利用自由能函数（GT-H？／T）的计算法18

3 活度及其计算法21

1．活度的概念21

2．活度的标准态23

3．活度的求法25

4．多组分的活度系数41

4 溶质的化学势及溶解自由能变化的计算49

习题56

第二章 气固相反应的热力学59

1 氧化物的氧势及氧势图59

1．氧势59

2．氧势图61

2 氧化物的分解及分解压64

1．分解压及其确定法64

2．氧化物分解的影响因素：相变，体系的压力66

3．氧化物的分解特性68

4．氧化物分解的条件：分解温度72

3 碳酸盐分解的热力学74

1．碳酸盐的分解压及分解温度74

2．碳酸盐分解的影响因素：副反应的发生，分散度，杂质的存在79

4 燃烧反应的热力学81

1．C.CO.H2与O2的反应81

2．水煤气反应85

3．固体碳的气化反应86

4．固体碳和水蒸气的反应88

5．CH4的离解及燃烧反应88

6．燃烧反应的平衡成分及其性质的确定90

5 还原反应的热力学基础99

1．还原反应的热力学条件99

2．各种氧化物还原的一般情况101

3．高炉内炉气氧势的变化和氧化物的还原101

6 CO及H2还原氧化物的热力学102

1．CO还原氧化物的热力学特点102

2．CO对氧化铁的还原104

3．H2对氧化铁的还原105

4．实际固相氧化铁的还原106

7 固体碳还原氧化物的热力学110

1．固体碳还原氧化物的热力学特点110

2．固体碳还原氧化物的平衡图113

3．氧化铁为固体碳还原115

4．其他氧化物的直接还原116

5．复杂化合物中氧化物的直接还原116

8 金属热还原法118

9 焙烧反应的热力学119

1．硫化物的氧化焙烧119

2．氯化焙烧的热力学124

习题127

第三章 冶金熔体130

1 炉渣的状态图130

1．二元氧化物状态图：CaO—SiO2系，Al2O3—SiO2系，CaO—Al2O3系，FeO—SiO2系130

2．三元系状态图：三元系相图的基本类型及特点，CaO—SiO2—Al2O3系状态图，FeO—CaO—SiO2系状态图134

2 熔渣的结构142

1．分子结构模型理论143

2．离子结构模型理论145

3 熔渣的物理性质151

1．熔渣的熔化性151

2．熔渣的粘度153

3．熔渣的导电性158

4．熔渣的表面性质：熔渣的表面张力，界面张力与润湿性，泡沫渣159

4 熔渣的化学性质163

1．熔渣的碱度163

2．熔渣的氧化能力及还原能力165

3．气体在渣中的溶解165

5 熔渣的热力学性质——活度166

1．二元渣系的活度166

2．三元渣系的活度：CaO—SiO2—Al2O3系，FeO—CaO—SiO2系，CaO—(FeO—MnO)—SiO2系，CaO—MnO—SiO2系167

6 熔渣的离子模型171

1．完全离子溶液模型171

2．正规溶液模型173

3．马松模型（Masson's Model）174

4．离子—分子共存模型176

5．离子反应的平衡商模型（弗鲁德模型）177

7 金属熔体的结构及性质178

1．金属熔体的结构178

2．铁熔体的粘度179

3．铁熔体的表面张力180

4．元素在熔铁中的溶解181

习题183

第四章 有溶液参加的反应的热力学186

1 有溶液参加的反应的自由能变化186

1．溶液中反应的等温方程186

2．溶液中反应的平衡常数189

3．溶液中氧化物的氧势190

4．溶液中氧化还原反应的热力学192

5．两液相间物质的分配比197

2 高炉熔渣与金属液间溶解元素的分配——锰，硅，铬，钛，钒，磷，硫197

1．锰的分配197

2．硅的分配198

3．铬，钛，磷，钒的分配199

4．硫的分配202

3 铁的渗碳及熔铁的含碳量208

1．碳在铁中存在的状态208

2．CO对铁的渗碳209

3．CH4对铁的渗碳216

4．熔铁中碳的溶解度217

4 氧化熔炼的热力学基础219

1．熔渣的氧化能力219

2．铁液中元素氧化的氧势220

3．炼钢熔池中元素氧化的热力学条件221

5 炼钢反应的热力学223

1．硅及锰的氧化223

2．碳的氧化224

3．磷的氧化226

4．去硫反应230

5．铬的氧化232

6．钒与铌的氧化234

7．钢中气体234

8．钢液的脱氧237

9．钢液脱氧及冷却、凝固过程中夹杂的形成242

10．钢液真空处理的热力学244

习题249

第五章 冶金反应过程的动力学252

1 化学反应的速度252

1．化学反应的速度和速度式252

2．一级可逆反应的速度式254

3．反应级数的确定和反应速度常数的计算255

2 扩散258

1．扩散的理论基础258

2．气体中的扩散261

3．固相及液相内的扩散262

4．对流扩散：边界层理论及表面更新理论262

附录：菲克第二定律的数学推导272

3 多相反应过程的动力学基础275

1．多相反应的动力学特征275

2．多相反应的速度式和速度范围276

3．多相反应速度的影响因素278

4．多相反应速度限制环节的确定279

4 多相反应（过程）速度方程的类型281

1．界面反应成为限制环节的速度方程281

2．扩散成为限制环节的速度方程283

3．混合限制环节的速度方程287

4．吸附环节的速度方程289

5．核生成环节的速度方程293

5 碳酸盐分解的动力学298

1．碳酸盐分解的机理298

2．CO2在分解产物层内的扩散300

3．碳酸盐分解的速度及其影响因素300

6 铁等金属氧化的动力学301

1．铁氧化的结晶化学变化：金属铁及其氧化物的结构，铁氧化时晶格的重建，氧化物层的结构，固相内质点的扩散，氧化物层形成的过程301

2．金属氧化的速度306

7 氧化物还原的动力学307

1．还原过程的组成环节及特点307

2．氧化物还原反应的机理：自动催化特性，吸附特性，还原层内离子的扩散，还原的结晶化学变化308

3．铁矿石为气体还原的数学模型：一界面模型速度方程，三界面模型速度方程310

4．各种因素对气体还原氧化铁的影响：粒度和孔隙度，温度，还原气体的成分与压力317

8 固体碳燃烧的动力学318

1．固体碳与气体氧化剂反应的一般动力学特征319

2．固体碳和氧作用的动力学319

3．固体碳与CO2反应的动力学321

4．CO分解的动力学323

9 液态金属与熔渣间反应的动力学324

1．金属与熔渣间脱硫反应的动力学：脱硫的电化学反应，脱硫反应的扩散环节，脱硫速度的影响因素324

2．钢液中锰氧化的动力学328

3．其他元素反应的动力学330

10 钢液中气液反应的动力学331

1．钢液脱碳反应的动力学：CO气泡核的生成及长大，钢液中碳和氧的扩散，脱碳反应的速度及其影响因素331

2．钢液中气体吸收和排出的动力学：钢液表面气体的排出，脱碳过程中气体的排出，吹氩气的脱气336

3．真空下合金元素的挥发339

习题340

附录343

一．物质的热力学数据表343

二．化合物的标准生成自由能表348

三．计算△G0用的温度函数表364

四．物质的自由能函数（？）表367

五．主要反应的标准自由能变化368

六．本书有关物理量的公制和国际制（SI单位）的转换表370

七．主要的物理化学常数（主要参考用书）370