材料工程基础第一章精品PPT课件
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《材料工程基础》课件
03
无机非金属材料工程
无机非金属材料的性质
硬度
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐 磨性和耐久性。
电绝缘性
部分无机非金属材料具有较好的电绝缘性能，常 用于电子、电气等领域。
ABCD
化学稳定性
无机非金属材料具有良好的耐腐蚀性和化学稳定 性，能够在恶劣环境下保持稳定。
热稳定性
无机非金属材料具有良好的热稳定性和隔热性能 ，能够在高温环境下保持性能稳定。
展。
04
复合化与多功能化
通过材料复合和多功能化设计， 实现材料的多重性能和功能，满
足复杂的应用需求。
材料工程的未来展望
新材料的不断涌现
随着科技的不断进步，将会有更多新 型材料不断涌现，为各领域的发展提 供更多选择和可能性。
绿色环保成为主流
随着人们对环境保护意识的不断提高 ，未来的材料工程将更加注重绿色环 保材料的研发和应用，减少对环境的 负面影响。
包括反应釜、搅拌器、管 道等。
01 03
缩聚反应
包括酯化缩聚、醚化缩聚 、缩聚反应等。
02
高分子合成方法
包括乳液聚合、悬浮聚合 、本体聚合等。
有机高分子材料的加工
加工工艺
包括压延、挤出、注射、吹塑等。
加工设备
包括混炼机、压延机、注塑机等。
加工条件
包括温度、压力、时间等。
加工助剂
包括增塑剂、润滑剂、抗氧剂等。
02
金属材料工程
金属材料的性质
金属材料的物理性质
金属材料的力学性质
包括密度、热膨胀系数、热导率等， 这些性质决定了金属材料在不同环境 下的性能表现。
包括硬度、强度、韧性、疲劳强度等 ，这些性质决定了金属材料在不同受 力条件下的行为。
材料工程《材料工程基础-绪论》课件
材料工程基础多媒体课件
8
课程的主要内容
6.3 燃烧计算 6.4 燃料的燃烧理论及过程 6.5 洁净燃烧技术
材料工程基础多媒体课件
9
课程的参考资料
教 材：《材料工程基础》，徐德龙 谢峻林 主编， 武汉理工大学出版社，2008年
参考书目：《材料工程基础》，冯晓云 童树庭 袁 华 主编，化学工业出版社，2007年
《工程研究方法与测试技术》，曲祖 源 主编，武汉工业大学出版社，2005年
《流体力学泵与风机》，周谟仁 主编， 中国建筑工业出版社，1998年
《硅酸盐工业热工基础》，孙晋涛 主 编，武汉工业大学出版社，2000年
材料工程基础多媒体课件
10
课程的学时安排
材料工程基础多媒体课件
11
课程的实践教学任务
13
材料工程基础及设备多媒体课件
4 质量传递基础 4.1 传质基本概念 4.2 分子扩散传质
材料工程基础多媒体课件
7
课程的主要内容
4.3 对流传质 4.4 传质与化学反应 5 物料干燥 5.1 概述 5.2 干燥静力学 5.3 干燥速率和干燥过程 5.4 干燥技术 6 燃料及其燃烧 6.1 燃料的种类及其组成 6.2 燃料的性质
材料工程基础
绪论
一、《材料工程基础》课程的性质与任 务 二、课程的主要内容 三、课程的参考资料、学时安排 四、课程的实践教学任务 五、课程的考核方式
材料工程基础多媒体课件
《材料工程基础》课程性质与任务
材料工程基础课程是学科基础课，围绕材料 生产过程主要涉及到的工程理论，本课程主 要介绍与之相关的基本理论和基础研究方法。 通过本课程的学习，要使学生获得： 1. 工程流体力学， 2. 传热与传质基础， 3. 燃料及燃烧， 4. 工程研究基本理论与测试技术。
工程材料学第1章 钢的合金化基础PPT课件
等, 它们使A3点(γ向α相的转变点)下降, A4点(δ向γ相的转
变点)上升, 从而扩大γ相存在范围。 其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下
, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。 Fe—Mn相图 所示
15
2）缩小γ相区元素 亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al
“00”或“0”为首 6 铸钢牌号为“ZG”+最低屈服点值+最低抗拉强度值。 7 高锰耐磨钢为“ZG”+ 锰的符号+锰含量+序号。
9
40Cr 平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素Cr的质 量分数在1.5%以下的合金结构钢。
5CrMnMo 平均碳质量分数为0.5%, 主要合金元素Cr 、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下合金工具钢。
来源：脱氧剂SiFe，炼钢材料； 形式：α-Fe中固溶强化； 含量：镇静钢（用SiFe，MnFe，Al完全脱氧的钢）
Wsi=0.1%-0.4% 沸腾钢（MnFe脱氧，不完全脱氧钢） Wsi=0.03%-0.07% 影响不大 。
11
3. S ： 有害元素； 来源：炼钢用的矿石和燃料； 形式：FeS形式存在于钢中，S不溶于Fe， FeS+Fe形成
、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, N点下降(铬除外, 铬质量分数小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上
升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。 如Fe-Cr相图所示
16
2.合金元素与C的相互作用
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为 碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N 、B等。都溶于铁素体和奥氏体中。 碳化物形成元素：Ti、 Zr、Nb、V、 Mo、 W 、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度 由强到弱的次序排列)，在钢中一部分固溶于基 体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形 成新的合金碳化物。
变点)上升, 从而扩大γ相存在范围。 其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下
, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。 Fe—Mn相图 所示
15
2）缩小γ相区元素 亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al
“00”或“0”为首 6 铸钢牌号为“ZG”+最低屈服点值+最低抗拉强度值。 7 高锰耐磨钢为“ZG”+ 锰的符号+锰含量+序号。
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40Cr 平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素Cr的质 量分数在1.5%以下的合金结构钢。
5CrMnMo 平均碳质量分数为0.5%, 主要合金元素Cr 、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下合金工具钢。
来源：脱氧剂SiFe，炼钢材料； 形式：α-Fe中固溶强化； 含量：镇静钢（用SiFe，MnFe，Al完全脱氧的钢）
Wsi=0.1%-0.4% 沸腾钢（MnFe脱氧，不完全脱氧钢） Wsi=0.03%-0.07% 影响不大 。
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3. S ： 有害元素； 来源：炼钢用的矿石和燃料； 形式：FeS形式存在于钢中，S不溶于Fe， FeS+Fe形成
、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, N点下降(铬除外, 铬质量分数小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上
升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。 如Fe-Cr相图所示
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2.合金元素与C的相互作用
合金元素按其与钢中碳的亲和力的大小, 可分为 碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N 、B等。都溶于铁素体和奥氏体中。 碳化物形成元素：Ti、 Zr、Nb、V、 Mo、 W 、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度 由强到弱的次序排列)，在钢中一部分固溶于基 体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形 成新的合金碳化物。
材料工程基础-第1章金属材料的制备--冶金
㈠、火法冶金的基本过程
①矿石准备
选矿 焙烧 烧结(球化) 不加添加剂的焙烧，也称煅烧： I、分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时 制得二氧化碳气体； II、活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分 解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔， 易于进一步加工生产氧化铝；
1.1 冶金工艺
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料 ①铁矿石 ②熔剂，用于除去SiO2CaOHgOAlO3。熔炼时，熔剂 和杂质生产密度较低的炉渣，浮于铁水表面 ③耐火材料。耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 ④燃料。主要是焦炭，提供热量和还原剂
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料①铁矿石
1.2 钢铁冶炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程
中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分
离——蒸馏精炼、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ③精炼
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下
来。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法
◆ 化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同，加
入某
种反应剂使之形成某种难溶于金属
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼 以电磁热流体力学理论为基础，研究冶金过程和 材料制备的科学。它是借助电流、磁场所形成的 电磁力，对冶金（材料制备）过程中金属的表面 形态、流动、传质、化学反应、结晶等过程施加 影响，以便控制其变化或反应过程。
①矿石准备
选矿 焙烧 烧结(球化) 不加添加剂的焙烧，也称煅烧： I、分解矿石，如石灰石化学加工制成氧化钙，同时 制得二氧化碳气体； II、活化矿石，目的在于改变矿石结构，使其易于分 解，例如：将高岭土焙烧脱水，使其结构疏松多孔， 易于进一步加工生产氧化铝；
1.1 冶金工艺
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料 ①铁矿石 ②熔剂，用于除去SiO2CaOHgOAlO3。熔炼时，熔剂 和杂质生产密度较低的炉渣，浮于铁水表面 ③耐火材料。耐火度不低于1580℃的无机非金属材料 ④燃料。主要是焦炭，提供热量和还原剂
1.2 钢铁冶炼
一、生铁冶炼 ㈠炼铁的原料①铁矿石
1.2 钢铁冶炼
的化合物析出或造
渣。
◆ 物理法 基于在两相平衡时杂质和主金属在两相
间分
配比的不同。
◇ 利用粗金属凝固或熔化过程中，粗金属中的杂质和主金
属在液–固两相间分配比的不同——熔析精炼、区域精
炼（区域熔炼）。
◇ 利用杂质和主金属蒸气压的不同，因而粗金属蒸发过程
中，其易蒸发的组份将主要进入气相，与难蒸发组分分
离——蒸馏精炼、升华精炼。
1.1 冶金工艺
㈠、火法冶金的基本过程 ③精炼
利用主金属与杂质的物理和化学性质的差异， ◆ 形成与主金属不同的新相，将杂质富集于其中；
◆ 或者：将主金属全部转移至新相，而使杂质残留下
来。
1.1 冶金工艺
㈡、火法冶金的主要方法
◆ 化学法 基于杂质与主金属化学性质的不同，加
入某
种反应剂使之形成某种难溶于金属
1.1 冶金工艺
三、电冶金 ㈠电热熔炼 ②电磁熔炼 以电磁热流体力学理论为基础，研究冶金过程和 材料制备的科学。它是借助电流、磁场所形成的 电磁力，对冶金（材料制备）过程中金属的表面 形态、流动、传质、化学反应、结晶等过程施加 影响，以便控制其变化或反应过程。
第一章常用工程材料基础PPT课件
与化学成分和热处理状态有关。
控制晶粒细小的措施： 1）增加过冷度，即快速冷却； 2）加入合金元素，进行变质处理； 或选用含有合金元素的材料； 3）结晶时，进行振动操作。
化学工业出9版社
1.3铁碳合金
1.3.1铁碳合金的基本组织及性能 1.铁素体（F） 碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。 一般在低于T≥727℃时出现； Wcmax＝0.218﹪，它溶解碳的能力很低，其特点是强度、
名义屈服极限σ0.2 :即没有明显屈服变形的材料产生0.2﹪的 塑性应变时的应力，适用于脆性材料。
抗拉极限σb ： 材料断裂时的应力值，适用于脆性材料。
抗弯强度σbb 和抗压强度σbc、σ0.2c等。
化学工业出3版社
1.1金属材料的机械性能
1.1.2塑性 它是指材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不发生破
数字+HRC，数字+HRB，数字+HRA。
（3）维氏硬度：适合于测量表面处理层的硬度——薄层。 用数字+HV表示。
化学工业出5版社
1.1金属材料的力学性能
1.1.4冲击韧度 韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力。 用ɑKV表示，单位J/㎝2。它主要取决于材料强度和塑性的
综合性能指标。 模具行业中还有用断裂挠度f和断裂韧度Kic等表示。
1.1.5材料的工艺性能 1.铸造性能 2.锻造性能 3.切削加工工艺性能 4.焊接性能 5.热处理性能
化学工业出6版社
1.2晶体的结构与结晶
1.2.1晶体的结构 1.2.1.1晶体结构的基本概念
1.晶体与非晶体 2.晶格与晶胞 1.2.1.2金属的晶体结构（与金属元素组成及温度有关） （1）体心立方晶格（α-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体中心有一个原子，即2个原子。 一般出现在低于727℃时。 （2）面心立方晶格（ｒ-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体各面中心各有一个原子，即4个原子。 一般出现在高于727℃时，比体心立方晶格尺寸大，且紧密。 （3）密排六方晶格 晶胞是一个正六方柱体，各顶点有一个 原子，上、下底面中心各有一个原子，在上下底面之间还有三 个原子，即6个原子。（硬而脆）
控制晶粒细小的措施： 1）增加过冷度，即快速冷却； 2）加入合金元素，进行变质处理； 或选用含有合金元素的材料； 3）结晶时，进行振动操作。
化学工业出9版社
1.3铁碳合金
1.3.1铁碳合金的基本组织及性能 1.铁素体（F） 碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，体心立方晶格。 一般在低于T≥727℃时出现； Wcmax＝0.218﹪，它溶解碳的能力很低，其特点是强度、
名义屈服极限σ0.2 :即没有明显屈服变形的材料产生0.2﹪的 塑性应变时的应力，适用于脆性材料。
抗拉极限σb ： 材料断裂时的应力值，适用于脆性材料。
抗弯强度σbb 和抗压强度σbc、σ0.2c等。
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1.1金属材料的机械性能
1.1.2塑性 它是指材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不发生破
数字+HRC，数字+HRB，数字+HRA。
（3）维氏硬度：适合于测量表面处理层的硬度——薄层。 用数字+HV表示。
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1.1金属材料的力学性能
1.1.4冲击韧度 韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力。 用ɑKV表示，单位J/㎝2。它主要取决于材料强度和塑性的
综合性能指标。 模具行业中还有用断裂挠度f和断裂韧度Kic等表示。
1.1.5材料的工艺性能 1.铸造性能 2.锻造性能 3.切削加工工艺性能 4.焊接性能 5.热处理性能
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1.2晶体的结构与结晶
1.2.1晶体的结构 1.2.1.1晶体结构的基本概念
1.晶体与非晶体 2.晶格与晶胞 1.2.1.2金属的晶体结构（与金属元素组成及温度有关） （1）体心立方晶格（α-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体中心有一个原子，即2个原子。 一般出现在低于727℃时。 （2）面心立方晶格（ｒ-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体各面中心各有一个原子，即4个原子。 一般出现在高于727℃时，比体心立方晶格尺寸大，且紧密。 （3）密排六方晶格 晶胞是一个正六方柱体，各顶点有一个 原子，上、下底面中心各有一个原子，在上下底面之间还有三 个原子，即6个原子。（硬而脆）
材料科学基础第一章ppt课件
我国材料的历史进程 (Historical perspective)
• 漫长而又曲折的历程：
简 单 → 复 杂 单 一 性 能 → 综 合 性 能
结 构 材 料 → 功 能 材 料 单 一 材 料 → 复 合 材 料
石 器 时 代 （ S t o n eA g e ） ： 石 斧 、 凿 、 刀 、 铲 、 箭 头 、 纺 轮 、 钵 等 （ 西 安 半 坡 遗 址 ）
薛定谔方程
描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantum numbers）表示
主 量 子 数 n ： 决 定 原 子 中 电 子 能 量 和 核 间 距 离 ， 即 量 子 壳 层 ， 取 正 整 数 K 、 L 、 M 、 N 、 O 、 P 、 Q i e l e c t r o ns h e l l 轨 道 动 量 量 子 数 l ： 与 电 子 运 动 的 角 动 量 有 关 ， 取 值 为 0 ， 1 ， 2 ， n 1 , s ， p ， d ， f i s h a p eo ft h ee l e c t r o ns u b s h e l l 磁 量 子 数： m 定 原 子 轨 道 或 电 子 云 在 空 间 的 伸 展 方 向 ， 取 值 为 l ， ( l 1 ) , 1 ,0 , 1 , l i 决 i i i s p a t i a lo r i e n t a t i o n o fa n e l e c t r o n c l o u d 1 1 自 旋 角 动 量 量 子 数 s ： 表 示 电 子 自 旋 （ s p i n m o m e n t ） 的 方 向 ， 取 值 为 ＋ 或 i 2 2
金 属 材 料 （ M e t a l l i cM a t e r i a l s ) : 钢 铁 、 铝 、 铜 、 钛 合 金 陶 瓷 材 料 （ C e r a m i c s ） ： A lO、 i C 、 S iN、 i O、 i N 2 3 S 3 4 S 2 T 或 无 机 非 金 属 材 料 （ I n o r g a n i cM a t e r i a l s ) 高 分 子 材 料 （ H i g hP o l y m e r s ) ： 纤 维 、 蛋 白 质 、 聚 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 M a t e l-M a t r i x 复 合 材 料 （ C o m p o s i t e s ) ： C o m p o s i t e s P o l y m e r-M a t r i x
完整课件-材料科学与工程基础
目录
第一章 绪论 (Introduction) 第二章 物质结构基础 (Structure of Matter) 第三章 材料组成和结构 (Compositions and
Structures of Materials )
第四章 材料的性能 (Material Properties) 第五章 材料的制备和成型加工
1.1Definition of Materials and Historical Perspective ----Definition
• The matter (substance)，not spiritly • Webster “New International Dictionary
（1971）”:The substance or matter of which anything is made or may be made.
钢塔
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汽车与高速公路
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大江截流
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汽车工业
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飞机 结束动画图片
火箭发射
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陶瓷艺术品
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Today
The history of materials is the history of
、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然
纤维和化学纤维等等。
Materials and Raw Materials(原材料)
Raw Materials: any crude, unfinished, not to obtain products，but produce materials。（having chemical changes） Materials：to obtain products.
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红色 黑色 黄褐色 淡黄色
赤铁矿
菱 铁 矿
磁铁矿
褐 铁 矿
一、生铁冶炼
对铁矿石的要求：
1、炼铁的原料
含铁量愈高愈好；30~70%，贫矿：Fe%＜45%
富矿：Fe%＞45%
还原性好；
粒度适中；通常为10~25mm
脉石成分中碱性氧化物含量高；
杂质含量少；S% ＜0.15%，P% ＜0.4%，As% ＜0.1%
要求：
含碳量高； 有害杂质硫、磷及水分、灰分、挥发分的含量低； 在常温及高温下要有足够的机械强度； 气孔率要大，粒度要均匀
常用的燃料：
焦炭 喷吹用燃料：10~30%，有的达40~50%，包括气体燃料（天然气、焦炉 煤气等）、液体燃料（重油、柴油、焦油）、固体燃料（无烟煤粉）
2、高炉设备及工艺过程
金属材料的制备与加工工艺
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
金属材料的制备－冶金 铸造 金属的压力加工 金属的焊接 金属材料热处理
第一章 金属材料的制备－冶金
第一节 冶金工艺概述 第二节 钢铁冶炼 第三节 有色金属冶炼
第一节 冶金工艺概述
冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加 工过程的工程技术。
➢ 工艺过程：
浸取
固液 分离
溶液 净化
金属或化 合物提取
第一节 冶金工艺概述
电冶金
➢ 定义：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。
➢ 工艺分类：
电热冶金 ：直接用电加热生产金属的一种冶金方法。包
括电弧熔炼、电阻熔炼、等离子熔炼和感应熔炼等。
电化学冶金：利用电化学反应，使金属从含金属盐类的水 溶液或熔体中析出的冶金方法。包括水溶液电解和熔盐电 解
破碎和筛分； 选矿：去掉大部分脉石和无用成分，Fe的品位达到 60%或更高（水选、磁选） 烧结：精矿、煤粉、石灰石及水混合，在烧结机或烧 结炉中烧结。煤粉燃烧，产生1000~1100℃的高温，部 分脉石熔融，与石灰石结合成硅酸盐，将精矿粘接在一 起。形成坚固、疏松多孔的烧结矿。 造块：将水润湿的精矿或精矿和溶剂的混合物，在圆 盘或圆筒内滚成直径为10~30mm的球体，再经过干燥焙 烧，形成球团矿。
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（2）熔剂
作用：
降低脉石熔点，生成熔渣； 去硫
种类：
通常用碱性熔剂石灰石
要求：
碱性氧化物高（CaO+MgO）＞50%，酸性氧化物低(SiO2+Al2O3） ≤3.5%
P、S低，强度高，粒度均匀，粒度最好与矿石粒度一致
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
（3）燃料
作用：
提供热量； 还原剂； 料柱骨架； 渗碳剂
火法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化
合物的方法。（干法冶金）
➢ 工艺过程：
矿石准备 冶炼
选矿、干 燥、焙烧 、球化或
烧结
氧化还原提 取金属
精炼
除去杂质 提纯金属
湿法冶金
第一节 冶金工艺概述
➢ 定义：湿法冶金是指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。
约400℃高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）开始分解，在500～ 600℃才迅速进行。
②燃料挥发分的挥发
焦碳中含挥发分0.7～1.3%，在风口被加热到1400～1600℃
，这些挥发分进入煤气。由于量小，对煤气成分和冶炼过程影响
很小。
③碳酸盐的分解
主要指CaCO3、MgCO3、FeCO3、MnCO3的分解反应，前 两者为主，其反应式为：
绝大多数金属元素（除Au、Ag、Pt外）都以氧化物、 碳化物等化合物的形式存在地壳之中。
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。
金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶 金等。
一、生铁冶炼
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
图 5-4 高炉内型示意图
炼铁高炉的结构
炼铁工业设备图
炼铁工业设备图
铁熔焦 矿 石剂炭
一、生铁冶炼
2、高炉设备及工艺过程
Hale Waihona Puke 上料机喷吹 燃料 燃料罐
高炉
热风
冷风
空气
热风炉
鼓风机
炉渣
生铁
煤气
水
渣
铸炼特
渣
棉
造钢殊
除尘
净煤气
生生生
铁铁铁
建
绝
筑
热
炉 尘
材
材
有一定强度
冶炼前铁矿石的处理：
主要通过选矿来提高矿石的品位: A:贫铁矿→ 破碎 →筛分→ 细磨→ 选矿→ 精矿粉→ 混匀→ 造块（烧结矿成球团状）→筛分→储藏→ 过筛→ 称量→ 入 炉。
B:天然富矿→ 破碎→ 筛分→ 混匀→储藏→ 过筛→ 称量→入 炉
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料
冶炼前铁矿石的处理：
水溶液电解：应用水溶液电解精炼金属的一种冶金方法。
第一节 冶金工艺概述
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。
第二节 钢铁冶炼
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。
料
料
其它用途
3、炼铁的物理化学过程
一、生铁冶炼
（1）燃料的燃烧 C+O2CO2 C+O22CO CO2+C 2CO
（2）炉料的蒸发、挥发、及分解
3、炼铁的物理化学过程
①水分的蒸发和结晶水的分解
105℃以上，吸附水（游离水）可蒸发，对高炉无害。
200℃开始，褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）分解，400～500℃分 解速度最大。
CaCO3=CaO+ CO2 -42520Kcal MgCO3=MgO+CO2 -26470Kcal
第二节 钢铁冶炼
一、生铁冶炼
1、炼铁的原料：铁矿石、熔剂和及燃料。
（1）铁矿石
含铁矿物和脉石组成。
赤铁矿(Fe2O3) ：
70%Fe
磁铁矿(Fe3O4)：
72.4% Fe
褐铁矿(2Fe2O3 ·3H2O)： 59.8% Fe
菱铁矿（FeCO3）： 48.3% Fe
脉石：SiO2、Al2O3、CaO、MgO等
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。
生产基本过程：
第二节 钢铁冶炼
（高炉的还原过程）（氧化过程）
铁矿石 → 炼铁 → 炼钢 → 铸锭（连铸）→ 轧制 → 钢材
铸造生铁 铸造
一、生铁冶炼