3金属熔体河北工业大学探究.ppt

3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.2 密度 溶解元素对铁液密度的影响： 1）W、Mo可以提高铁液密度； 2）Al、Si、Mn、P、S等可以降低铁液密度； 3）Ni、Co、Cr等对铁液密度的影响很小； 4）C对铁液密度的影响较复杂。原因：铁液的结构随含C量发生变化，使其密度发生变化。 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 当两个流层存在相对运动（运动速度不相等，存在速度差），各层间产生摩擦力，才存在粘度。因此，只有流体才有粘度，固体没有粘度。 3.4.3.1 动力黏度和运动学黏度 1）动力粘度服从牛顿内摩擦定律 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 3.4.3.1 动力黏度和运动学黏度 式中，F为层间内摩擦力，N； A为层间接触面积，m2； du/dx为速度梯度 η为动力粘度，其物理意义为：单位速度梯度下，作用于平行的液层间单位面积的摩擦力，Pa·S或N·s·m-2。 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 3.4.3.1 动力黏度和运动学黏度 2）运动学黏度 摩擦力与动量梯度成正比，可有牛顿内摩擦定律推导： 令： 式中，ρdu/dx为动量梯度 为运动学黏度 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 3.4.3.2 动力黏度与温度的关系 （3-33） 式中，Eη为粘流活化能，J·mol-1； 1）温度T升高，η降低； 2）熔铁在1873K的粘度为1.70×10-3~5.78×10-3，在1873K~1923K内， （3-36） 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 3.4.3.3 溶解元素对铁液黏度的影响 1）N、O、S等提高铁液粘度 例如，w[O]为0.05%，可使黏度提高30~50%； 2）Ni、Cr、Si、Mn、P、C等可降低铁液粘度 例如： w[C]为0.5%~1.0%可使黏度降低20~30%； 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.3 黏度 3.4.3.3 溶解元素对铁液黏度的影响 3）Al、Si、Mn、Cr等可降低粘度；但钢液受氧化（钢液中含氧）时， Al、Si、Cr被氧化成Al2O3、SiO2、Cr2O3等不能浮出钢液，从而提高钢液粘度。 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 只有流体和固体具有表面张力，而气体则没有表面张力。沿着液体表面有一种缩小表面的力就是表面张力，用σ表示。 3.4.4.1 温度对表面张力的影响 随着温度的升高，金属原子的热运动增加，液体内和其表面原子的相互作用力减弱，因此金属液的表面张力随温度的升高而减小，即： 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 3.4.4.1 温度对表面张力的影响 熔铁在1823K的表面张力为1.805N·m-1； 熔铁表面张力随温度变化的关系式： （3-37） 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 3.4.4.2 溶解元素对表面张力的影响 P130 图3-28 1）O、S、N、Mn等强烈降低铁液的表面张力； 例如：W[S]提高到0.2%时，铁液的表面张力由1.86N·m-1下降到1.26N·m-1；W[O]提高到0.2%时，铁液的表面张力由1.86N·m-1下降到0.9~0.87N·m-1； 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 3.4.4.2 溶解元素对表面张力的影响 P130 图3-28 1）Si、Cr、C、P的表面活性不高；Ti、V、Mo为非表面活性物质（或表面惰性物质）。 Cr与C的化合作用使铁液表面张力下降很大，1350℃时，xCr=0.18时，铁液表面张力下降至1.650N·m-1。 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 3.4.4.2 溶解元素对表面张力的影响 表面活性物质：dσ/dci0(表面张力随i浓度的变化率为负，即i浓度增加时，σ降低)； 表面惰性物质：dσ/dci0(表面张力随i浓度的变化率为正，即i浓度增加时，σ增加)； 流体形成气泡时，气泡的稳定性与σ/η有关， σ越小，形成气泡时表面能消耗的越小，越容易形成气泡；η越大，气膜内分子作用力越强，气泡越稳定。 3.4 熔铁及其合金的物理性质 3.4.4 表面张力 3.4.4.2 溶解元素对表面张力的影响 σ/η越小，越容易形成气泡 转炉吹炼过程中，铁水中[O]浓度提高，钢液η增加、σ减小，因此σ/η减小；同时，由于[C]、[O]反应生成大量CO气