純凈鋼及高溫合金制備技術(shù)

前言

材料的純凈化一直是人們努力追求的目標(biāo)之一，本書從金屬凈化概念入手，介紹了金屬純凈化及高溫合金的相關(guān)概念，簡述了微合金鋼、高溫合金的分類及其純凈化國內(nèi)外的發(fā)展概況，包括陶瓷過濾器的過濾機理及過濾效果，討論了各種真空冶金方法的特點和應(yīng)用范圍，分析了雜質(zhì)元素在金屬及合金中的存在形態(tài)及其對性能的影響，闡述了鎳基高溫合金中微量雜質(zhì)元素的去除原理和工藝，為從事鋼及高溫合金純凈化的技術(shù)人員及相關(guān)院校的師生提供基礎(chǔ)理論和生產(chǎn)實踐知識。在全書的寫作過程中，得到了中國科學(xué)院金屬研究所胡壯麒院士、管恒榮研究員、楊克努研究員、北京科技大學(xué)傅杰教授、沈陽大學(xué)才慶魁教授的悉心指導(dǎo)，得到了朱麗娟教授、任傳富副教授、張正貴副教授、李朝陽副教授、劉巖博士、黃忠東博士的熱情幫助，我的碩士研究生王飛、侯晶、趙國英、王麗、郭威威、王寶亮、范治博參與了與本書有關(guān)課題的研究工作，近幾年本科畢業(yè)生韓正乾、閻爽、袁麗、石立鵬、孔祥磊、王聳、董達、趙國強、車乾銘、鄧泉水等同學(xué)參加了部分研究工作，在此一并致謝。由于作者水平所限，書中不妥之處，敬請指正。

內(nèi)容概要

《純凈鋼及高溫合金制備技術(shù)》介紹了金屬凈化、純凈鋼等相關(guān)概念，簡述了高溫合金的純凈化發(fā)展概況，論述了各種真空冶金方法的特點和應(yīng)用范圍；闡述了鋼及高溫合金中雜質(zhì)元素去除過程的熱力學(xué)及動力學(xué)，分析了雜質(zhì)元素在金屬及合金中的存在形態(tài)及其對性能的影響；通過采用氧化鈣耐火材料真空感應(yīng)熔煉鎳基高溫合金，分析了鎳基高溫合金中微量雜質(zhì)元素的去除原理和工藝；分析了陶瓷過濾器的過濾機理及對鎳基高溫合金中微量雜質(zhì)元素的過濾效果。
《純凈鋼及高溫合金制備技術(shù)》可供從事冶金、航空航天、動力機械、材料等領(lǐng)域的科研、生產(chǎn)、教學(xué)和管理人員參考。

書籍目錄

1 概述1.1 金屬凈化概念及方法1.1.1 金屬凈化概念和過濾凈化過程的特點1.1.2 金屬凈化方法的分類1.2 純凈鋼概念及研究概況1.2.1 純凈鋼概念1.2.2 零夾雜鋼概念1.3 微合金高強鋼概況1.3.1 微合金鋼定義及屬性1.3.2 微合金元素在微合金鋼中的作用1.3.3 國內(nèi)外微合金鋼發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及存在問題1.4 薄板坯連鑄連軋鋼的冶金質(zhì)量控制1.4.1 冶金材料問題的研究思路及冶金質(zhì)量控制1.4.2 低碳鋼薄板坯連鑄連軋的純凈度控制1.5 低碳鋼中的沉淀強化1.5.1 鐵碳析出物及其強化作用1.5.2 微合金元素對一種HSLA鋼組織和性能的影響1.6 高溫合金及其純凈化研究概況1.6.1 高溫合金的定義、特點及分類1.6.2 高溫合金的化學(xué)成分及其所含微量元素的分類1.6.3 高溫合金的發(fā)展及替代材料1.6.4 高溫合金的熔煉方法參考文獻2 真空冶金2.1 真空冶金的定義、特點及發(fā)展2.2 各種真空冶金方法及發(fā)展趨勢2.2.1 真空感應(yīng)熔煉2.2.2 真空電弧熔煉2.2.3 電渣熔煉2.2.4 電子束熔煉2.2.5 等離子熔煉2.2.6 熔煉工藝對合金性能的影響2.2.7 真空冶金的發(fā)展趨勢2.3 冶金用耐火材料2.3.1 熔煉用耐火材料的性能要求2.3.2 耐火材料向熔渣中的溶解2.3.3 CaO耐火材料的性質(zhì)和特點2.3.4 CaO耐火材料的應(yīng)用2.3.5 耐火材料對鋼水質(zhì)量的影響2.4 在MgO坩堝內(nèi)制作CaO涂層2.4.1 制作CaO涂層坩堝的優(yōu)點2.4.2 CaO、熔劑及防水化劑的選擇2.4.3 CaO涂層的制作及燒結(jié)工藝2.5 潔凈鋼連鑄用長壽無碳耐火材料2.5.1 浸入式水口的研究進展2.5.2 長水口的研究進展2.5.3 滑動水口、滑板及塞棒的研究進展2.5.4 中間包及擋渣堰材料的研究進展2.5.5 鋼包材料的研究進展2.6 一種HsLA鋼的真空感應(yīng)熔煉工藝2.7 鎳基高溫合金真空感應(yīng)熔煉工藝的研究2.7.1 熔煉設(shè)備2.7.2 高溫合金中雜質(zhì)的來源、爐料的選擇及處理2.7.3 坩堝使用前的預(yù)處理2.7.4 熔煉工藝中各階段的確定參考文獻3 雜質(zhì)元素去除過程熱力學(xué)3.1 熔體中的氣體與雜質(zhì)3.1.1 氣體和夾雜的來源3.1.2 氣體溶解度的表示方法3.1.3 氣體溶解熱力學(xué)分析3.2 氧化夾雜形成熱力學(xué)3.2.1 標(biāo)準條件下金屬氧化的熱力學(xué)3.2.2 非標(biāo)準條件下金屬氧化的熱力學(xué)3.2.3 影響氧化夾雜形成的因素3.3 合金熔體的凈化3.3.1 非化學(xué)反應(yīng)除氣熱力學(xué)3.3.2 有化學(xué)反應(yīng)的除氣熱力學(xué)3.4 鋼鐵生產(chǎn)中脫硫熱力學(xué)3.4.1 鋼鐵生產(chǎn)中的脫硫原理3.4.2 耐火材料氧化物與硫的反應(yīng)及脫硫機理3.4.3 熔融鋼鐵組成對耐火材料脫硫作用的影響3.5 鎳基高溫合金真空感應(yīng)熔煉脫氧3.5.1 碳脫氧3.5.2 鋁脫氧3.5.3 耐火材料與合金元素之間的反應(yīng)3.6 鎳基高溫合金的真空感應(yīng)熔煉脫氮3.6.1 熔化期的脫氮3.6.2 精煉期的脫氮3.6.3 鋁對鎳基高溫合金脫氮的影響3.6.4 鈦對鎳基高溫合金脫氮的影響3.6.5 氮在鎳基高溫合金溶液中溶解度的計算3.6.6 真空度對脫氮的影響3.7 鎳基高溫合金的真空感應(yīng)熔煉脫硫3.7.1 CaO坩堝對鎳基高溫合金脫硫的影響3.7.2 在CaO坩堝中加鋁對脫硫的影響3.7.3 CaO坩堝脫硫機理分析3.7.4 氧化鈣坩堝脫硫反應(yīng)的熱力學(xué)計算與討論參考文獻4 雜質(zhì)元素去除過程動力學(xué)4.1 氣體溶解及脫氧過程動力學(xué)4.1.1 氣體溶解過程4.1.2 脫氧過程動力學(xué)4.2 鋼鐵材料脫硫動力學(xué)4.2.1 鋼液的脫硫4.3 影響氧化夾雜形成的因素及氧化夾雜形成動力學(xué)4.3.1 影響氧化夾雜形成的因素4.3.2 氧化夾雜形成動力學(xué)4.4 有化學(xué)反應(yīng)的除氣動力學(xué)及混合除氣動力學(xué)4.4.1 有化學(xué)反應(yīng)時的除氣動力學(xué)4.4.2 混合除氣動力學(xué)4.5 鎳基高溫合金真空感應(yīng)熔煉脫氮機理研究4.5.1 超純凈真空感應(yīng)熔煉工藝4.5.2 鎳基高溫合金中氧含量和硫含量對脫氮的影響4.5.3 鎳基高溫合金中不同氮含量時氮的存在形態(tài)4.5.4 氧化鈣坩堝和氧化鎂坩堝對脫氮影響的比較4.5.5 氧化鈣坩堝對鎳基高溫合金中磷含量的影響4.5.6 氮含量小于5×1014（質(zhì)量分數(shù)，％）時的脫氮機理4.5.7 鎳基高溫合金中鈦與氮相互作用系數(shù)的計算4.6 脫氮反應(yīng)平衡常數(shù)計算程序參考文獻5 雜志元素的存在形態(tài)及其對金屬性能的影響6 過濾技術(shù)

章節(jié)摘錄

插圖：1 概述金屬材料的純凈化是金屬材料發(fā)展的最重要方向之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的不斷進步，特別是宇航、航空、導(dǎo)彈、電子和艦船等工業(yè)的快速發(fā)展，對金屬材料的質(zhì)量要求越來越高，不僅要求有合格的質(zhì)量，而且要求有合格的化學(xué)成分、物理化學(xué)性能和力學(xué)性能。然而采用傳統(tǒng)的制備工藝往往不能完全滿足這些要求，其原因是由于金屬中非金屬夾雜物的含量超過了允許的范圍。為了減少非金屬夾雜物的有害影響，人們一方面對原材料提出了嚴格的要求，另一方面改革傳統(tǒng)的制備工藝及采取輔助工藝措施，使獲得的金屬材料更加純凈。1.1 金屬凈化概念及方法1.1.1 金屬凈化概念和過濾凈化過程的特點金屬凈化是利用冶金物理化學(xué)和流體力學(xué)原理，采取相應(yīng)的工藝措施，除去金屬熔體中非金屬夾雜物、有害元素和氣體的過程。它不僅包含精煉過程，還包括后期的凈化等過程。金屬凈化是從金屬熔體中分離夾雜物、有害元素和氣體的過程。

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