冶金物理化學(xué)PhysicalChemistryofMetallurgy課程編號(hào)：07310680學(xué)分：5學(xué)時(shí)：75(其中：講課學(xué)時(shí)：75實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 上機(jī)學(xué)時(shí)：0)先修課程：高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)適用專業(yè)：冶金工程教材：《鋼鐵冶金原理》；黃希祜主編；冶金工業(yè)出版社(第三版)，2006開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程的性質(zhì)與任務(wù)：《冶金物理化學(xué)》是冶金工程專業(yè)主要的專業(yè)基礎(chǔ)課。它在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等課程知識(shí)的基礎(chǔ)上，將物理化學(xué)原理應(yīng)用到冶金過(guò)程中，為冶金工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的理論基礎(chǔ)。本課程強(qiáng)調(diào)理論與工程實(shí)際的結(jié)合，提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。《冶金物理化學(xué)》的基本任務(wù)是：.掌握冶金過(guò)程各環(huán)節(jié)的基本物理化學(xué)原理；.學(xué)會(huì)對(duì)主要的冶金反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)的分析；.利用化學(xué)熱力學(xué)原理研究反應(yīng)的可能性，利用化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理研究反應(yīng)的機(jī)理及限速環(huán)節(jié)，從而優(yōu)化冶金工藝，提高反應(yīng)速率，強(qiáng)化冶煉，實(shí)現(xiàn)清潔高效生產(chǎn)等。該課程的主要內(nèi)容是冶金過(guò)程動(dòng)力學(xué)、冶金過(guò)程熱力學(xué)及冶金熔體，以冶金工業(yè)過(guò)程為背景，按其冶煉過(guò)程分為還原冶煉、氧化冶煉、二次精煉三環(huán)節(jié)，探討其物理化學(xué)原理。二、課程的基本內(nèi)容及要求：第一章緒論.教學(xué)內(nèi)容(1)本課程的性質(zhì)、研究對(duì)象與方法、目的、任務(wù)(2)冶金物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容(3)冶金物理化學(xué)的發(fā)展及在冶金學(xué)科的地位.學(xué)習(xí)要求了解本課程的性質(zhì)、研究對(duì)象與方法、任務(wù)；(2)掌握學(xué)習(xí)本課程的幾個(gè)基礎(chǔ)概念；(3)了解冶金物理化學(xué)的研究?jī)?nèi)容。第二章冶金熱力學(xué)基礎(chǔ).教學(xué)內(nèi)容(1)化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能(2)理想氣體的變化化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式(3)冶金反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能計(jì)算包括：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)法、電動(dòng)勢(shì)法等(4)溶液的熱力學(xué)性質(zhì)基本物理化學(xué)定律、活度及活度系數(shù)、活度的計(jì)算等(5)標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能及溶液中反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能計(jì)算.學(xué)習(xí)要求(1)熟練地掌握化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能求法；(2)理解活度的定義，掌握活度的計(jì)算方法；(3)掌握標(biāo)準(zhǔn)溶解吉布斯自由能的計(jì)算方法。.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是理解活度的定義，掌握活度的計(jì)算方法；2)難點(diǎn)是溶解吉布斯自由能的計(jì)算方法。第三章冶金動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ).教學(xué)內(nèi)容(1)化學(xué)反應(yīng)的速率式；(2)分子擴(kuò)散及對(duì)流傳質(zhì)；(3)氣-凝聚相間氣體吸附反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)；(4)反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)方程的建立穩(wěn)態(tài)原理；(5)液一液相反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型 雙膜理論；(6)氣一周相間反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型 未反應(yīng)核模型和多孔體積反應(yīng)模型；(7)速率限制環(huán)節(jié)的確定方法；(8)新相形成的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)。.學(xué)習(xí)要求(1)掌握化學(xué)動(dòng)力學(xué)的速率式、反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定；(2)掌握分子擴(kuò)散定律、擴(kuò)散系數(shù)的確定，對(duì)流傳質(zhì)及對(duì)流系數(shù)的確定；了解穩(wěn)態(tài)原理及動(dòng)力學(xué)研究的一般方法；了解雙膜理論及未反應(yīng)核模型和多孔體積反應(yīng)模型；了解均相形核、異相形核原理。3.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是冶金過(guò)程動(dòng)力學(xué)方程的建立方法；(2)難點(diǎn)是不同固液氣間的反應(yīng)模型并能計(jì)算相關(guān)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。第四章金屬熔體.教學(xué)內(nèi)容(1)鐵液中組分活度的相互作用系數(shù)測(cè)定方法；

(2)鐵液中元素的溶解及存在形式鐵液中氫、氮、氧、硫和磷的存在形式及影響；(3)熔鐵及其合金的物理性質(zhì)熔點(diǎn)、粘度等；.學(xué)習(xí)要求(1)掌握金屬熔體中組元活度系數(shù)的計(jì)算;2)了解相互作用系數(shù)及熔鐵的物理性質(zhì)。.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是金屬熔體中組元活度系數(shù)的計(jì)算;(2)難點(diǎn)是相互作用系數(shù)計(jì)算。第五章冶金爐渣.教學(xué)內(nèi)容(1)相圖的基本知識(shí)(1)相圖的基本知識(shí)相律、冶金中常用的相圖(2)熔渣的結(jié)構(gòu)理論結(jié)構(gòu)假說(shuō)、離子結(jié)構(gòu)理論和分子離子共同作用理論(3)熔渣的化學(xué)性質(zhì)酸堿性、堿度、過(guò)剩堿、光學(xué)堿度，氧化還原性(4)(3)熔渣的化學(xué)性質(zhì)酸堿性、堿度、過(guò)剩堿、光學(xué)堿度，氧化還原性(4)熔渣的物理性質(zhì)熔化溫度、熔渣的粘度、表面張力等.學(xué)習(xí)要求了解熔渣的結(jié)構(gòu)理論；(2)熔渣的物理化學(xué)性質(zhì)及影響因素；(3)看懂冶金中常見(jiàn)的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是掌握熔渣的綜合理化性能；(2)難點(diǎn)是冶金中常見(jiàn)的煉鐵爐渣相圖及煉鋼渣相圖第六章化合物的形成分解及碳、氫的燃燒反應(yīng)1.教學(xué)內(nèi)容(1)化合物形成-分解反應(yīng)的熱力學(xué)原理，分解壓及其熱力學(xué)方程;(2)碳酸鹽的分解反應(yīng)熱力學(xué)、分解機(jī)理及動(dòng)力學(xué)；(3)氧化物的形成-分解反應(yīng)氧化物的氧勢(shì)、氧勢(shì)圖及應(yīng)用；(4)可燃?xì)怏w的燃燒反應(yīng)可燃?xì)怏w物和氧反應(yīng)的熱力學(xué)；(5)固體碳的燃燒反應(yīng)。.學(xué)習(xí)要求(1)掌握氧化物的形成-分解反應(yīng)氧化物的氧勢(shì)、氧勢(shì)圖及應(yīng)用；(2)掌握可燃?xì)怏w的燃燒反應(yīng)可燃?xì)怏w物和氧反應(yīng)的熱力學(xué)；(3)掌握固體碳的燃燒反應(yīng)。.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是氧化物的氧勢(shì)、氧勢(shì)圖及應(yīng)用；(2)難點(diǎn)是燃燒反應(yīng)。第七章氧化物還原熔煉反應(yīng).教學(xué)內(nèi)容(1)氧化物還原的熱力學(xué)條件；(2)氧化物的間接還原反應(yīng)；(3)氧化物的直接還原反應(yīng)，固體碳還原氧化物的熱力學(xué)原理；(4)金屬熱還原法；(5)鐵的滲碳及含碳量高爐內(nèi)鐵的滲碳過(guò)程及生鐵的含碳量；(6)熔渣中氧化物的還原反應(yīng)SiO2的還原、MnO的還原、特殊礦物中氧化物的還原；(7)高爐冶煉的脫硫反應(yīng)；.學(xué)習(xí)要求(1)掌握氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)原理；(2)掌握煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過(guò)程及影響因素。.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是氧化物還原反應(yīng)的熱力學(xué)；(2)難點(diǎn)是煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過(guò)程。第八章氧化熔煉反應(yīng)1.教學(xué)內(nèi)容(1)煉鋼熔池中元素氧化的物理化學(xué)原理，元素氧化反應(yīng)的 NGm及氧勢(shì)圖、元素氧化的熱力學(xué)條件；(2)鈕、硅、銘、銳、花、鴇的氧化反應(yīng)；(3)脫碳反應(yīng)碳氧化的反應(yīng)及碳氧積、碳氧化反應(yīng)的熱效應(yīng)、脫碳過(guò)程中鋼液的碳氧積和氧濃度、鋼液的實(shí)際氧濃度、脫碳反應(yīng)的速率；(4)脫磷反應(yīng)脫磷反應(yīng)的熱力學(xué)、熔渣中磷酸鹽的還原、還原脫磷；(5)脫硫反應(yīng)煉鋼渣的脫硫反應(yīng)、影響煉鋼脫硫的因素；(6)脫氧反應(yīng)脫氧反應(yīng)的熱力學(xué)、鈕、硅、鋁的脫氧反應(yīng)、脫氧劑用量的計(jì)算、復(fù)合脫氧反應(yīng)、擴(kuò)散脫氧、真空脫氧；2.學(xué)習(xí)要求(1)了解氧化精煉過(guò)程的基本原理；(2)掌握元素氧化的熱力學(xué)條件、元素氧化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)，特別是脫碳反應(yīng)、脫磷反應(yīng)、脫硫反應(yīng)、脫氧反應(yīng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)。(3)掌握煉鐵反應(yīng)中氧化物還原過(guò)程及影響因素。

3.重難點(diǎn)(1)重點(diǎn)是通過(guò)控制反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)元素含量控制是冶金過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)；(2)難點(diǎn)是如何控制冶金熔體中的碳、硫、磷、氧和鈕、銘等合金元素的含量三、課程學(xué)時(shí)分配早下講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)第一章、緒 論2第F、冶金熱力學(xué)基礎(chǔ)8第三章、冶金動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)8第四章、金屬熔體4第五章、冶金爐渣12第六章、化合物的形成分解及燃燒反應(yīng)13第七章、氧化物還原熔煉反應(yīng)14第八章、氧化熔煉反應(yīng)14四、大綱說(shuō)明1、每次課后布置1~2題作業(yè)，作業(yè)總量約為80題計(jì)算題。此外另行布置一些思考題供學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容。2、本課程采用多媒體教學(xué)五、參考書目(1)《煉鋼學(xué)原理》；曲英；冶金工業(yè)出版社，1980(2)《冶金過(guò)程熱力學(xué)》；魏壽昆；冶金工業(yè)出版社，1980(3)《鋼鐵冶金物理化學(xué)》；陳襄武；冶金工業(yè)出版社，1990(4)《冶金與材料物理化學(xué)》；李文超；冶金工業(yè)出版社，2001(5)《冶金原理》；趙俊學(xué)；西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003制定人：王宏明審定人:批準(zhǔn)人：制定人：王宏明審定人:批準(zhǔn)人：2013年4月18日課程簡(jiǎn)介課程編碼：07310680課程名稱：冶金物理化學(xué)英文名稱：PhysicalChemistryofMetallurgy學(xué)分：5學(xué)時(shí)：75 （其中：講課學(xué)時(shí)：75實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：0）課程內(nèi)容：《冶金物理化學(xué)》是將物理化學(xué)原理應(yīng)用到冶金