《冶金工程实验技术复习题》

Ryacion《冶金工程实验技术复习题》1、电阻炉加热原理是什么�电热体分几类�答�电阻炉是将电能转换成热能的装置�当电流I流过具有电阻R的导体时�经过t时间便可产生热量Q�Q=0.24I²Rt。当电热体产生的热量与炉体散热达到平衡时�炉内即可达到恒温。电热体分金属和非金属两类。2、常用的金属和非金属电热体有哪几种�它们的使用温度和气氛要求如何�答�常用的金属电热体有→①铬镍合金丝�可在1000℃以下的空气环境条件下长期使用。②铁铬铝合金丝�使用温度在1200℃以下�可以在氧化气氛下使用。③铂丝和铂铑丝�铂丝使用温度在1400℃以下�铂铑则可用到1600℃。能在氧化气氛中使用。④钼丝�Mo的熔点高�长期使用温度可达1700℃�但Mo在高温氧化气氛中可生成氧化钼升华�因而仅能在高纯氢、氨分解气或真空中使用。常用的非金属电热体有→①硅碳电热体�在氧化气氛下能在1400℃以下长期工作。②硅钼电热体�可在氧化气氛中1700℃以下使用。③石墨电热体�在真空或惰性气氛中使用温度可达2200℃�用于碳管炉时一般在1800°以下使用。3、感应炉有哪几类�电磁搅拌强度与什么因素有关�电磁搅拌有哪些有益和有害作用�答�根据电流频率�感应炉分为工频感应炉、中频感应炉和高频感应炉三类。F�K·P/�f式中�P�炉料吸收的功率�瓦f�电流频率�赫兹K�常数电磁搅拌的强弱与电流频率的平方根成反比。有益作用有�①均匀钢液温度。②均匀钢液成份。③改善反应动力学条件。有害作用有�①冲刷炉衬。②增加空气中氧对钢液的氧化。③将炉渣推向坩埚壁�使壁厚增加�降低了电效率。4、常用的纯氧化物坩埚有哪几种�它们在生么情况下使用�答�1)Al2O3→为中性氧化物�高温烧成的熔融纯Al2O3称为刚玉�在高温实验中被广泛使用。2�MgO→为碱性氧化物�常用来做坩埚�可盛钢铁液、金属熔体和炉渣。抗碱性氧化渣的能力强�适合盛转炉型熔渣。3)ZrO2→系弱酸性氧化物。可用来做坩埚盛金属熔体�适合盛酸性或一般硅酸盐炉渣。可做固体电解质定氧探头。4)SiO2→系酸性氧化物�纯SiO2称为石英。石英做成坩埚时�可盛铁水和酸性炉渣。Ryacion还可用于炉管,液态金属取样管,真空容器等。5、实验室常用的炉衬材料、保温材料和结合剂有哪些�答�实验室常用的炉衬材料有高铝质普通耐火捣打料、铝镁质普通耐火捣打料、镁质水泥耐火浇注料、镁铬质普通耐火捣打料。常用保温材料有硅酸铝纤维、空心氧化铝球、轻质高铝砖、轻质粘土砖。常用结合剂有水玻璃、磷酸盐、硫酸铝、卤水、软质粘土。6、单铂铑和双铂铑热电偶的常用温度是多少�单铂铑热电偶使用时怎样进行温度校正�答�单铂铑热电偶的常用温度为1300-1600°C�双铂铑热电偶的常用温度为1600-1800°C。单铂铑热电偶温度校正有自由端温度恒定法和自由端温度修正法两种。例�用铂铑10�铂热电偶测温时�自由端温度t1�30℃�测得的热电势E�t�30��13.542mV�试求炉温。由LB�3分度表查得E�30�0��0.173mV。可得�EAB�t�t0��EAB�t�t30��EAB�t30�t0��13.542�0.173�13.715mV再由LB�3分度表查得13.715mV为1350℃。若自由端不作修正�则所测13.542mV对应1336℃�与实际炉1350℃相差14℃。7、怎样获得CO气体�去除Ar、CO、H2气体中的各种杂质采用什么方法�答�获得CO的方法为将瓶装CO2通入管式电阻炉�炉内装有木炭�并加热到1150-1200℃�产生如下反应�CO2�C��CO�然后将CO进行净化�脱除残留的CO2和水�制的纯净的CO气体。气体净化方法→���Ar的净化方法是�①先用装在管式电阻炉内的铜屑在600℃脱氧�反应如下�4Cu+O2=2Cu2O②再通过装在玻璃瓶内的KOH或碱石棉除CO2�CO2+2KOH=K2CO3+H2O③最后再干燥脱水,脱水时可按照CaCl2→硅胶→P2O5的次序进行脱水。�如需脱除氩气中的杂质氮�可用600℃镁屑脱氮�反应式为�N2+3Mg=Mg3N2����CO的净化用钢瓶装的高压CO2通过加热到1150-1200℃的木炭而制得的CO中�其主要杂质是CO2和N2。其中CO2杂质可以用50%KOH溶液或碱石棉除去�然后再按照CaCl2→硅胶→P2O5的次序进行脱水。因铁矿石还原实验常用CO�N2的混合气体�所以N2杂质不必去除。���H2的净化钢瓶装氢气的主要杂质是O2、N2和水。一般将H2它通过加热到400℃的铂�或钯�石棉或经过活化后的105催化剂�一种含钯为0.03%的分子筛�呈颗粒状�它能使氢和氧在室温下迅速化合为水��在催化作用下产生如下反应脱除O2�2H2+O2=2H2O然后再经过硅胶�P2O5干燥脱水�即可满足大多数实验的要求。8、获得真空的方法有哪几种�低真空和高真空度的范围是多少�答�获得真空的方法→①用真空泵抽气�主要方法�②吸附�辅助方法�加入吸附剂�将气体吸附�③冷凝�辅助方法�用液氮将气体冷凝�Ryacion三种真空度范围�低真空度���3���-1Pa高真空度���-1���-6Pa超高真空度���-6Pa9、真空泵有哪几类�各有什么特点�答�常用真空泵→①机械真空泵�有旋片式真空泵、往复式真空泵、滑针式真空泵等。一般能达到小于�Pa的低真空度。②油扩散泵�由加热部分、冷却部分和喷射部分组成。工作时经电炉加热使泵体内的扩散油挥发成蒸汽�油蒸汽沿导管上升由喷嘴喷出。一般可达小于����Pa的高真空度。③水蒸气喷射泵�由高速水蒸气喷入抽气机造成低压空间�被抽气体不断流入这一低压空间�被水蒸气带出而获得真空�一般可达小于�Pa的低真空度。水蒸气喷射泵抽气量大�冶金工业中常用�如VD、RH真空炉。10、什么叫偏光�偏光显微镜主要用来鉴定什么矿物�有哪几种鉴定方法�答�偏光是在光路中加入起偏振镜和检偏振镜构成的。自然光�灯光�通过偏振镜可变为偏振光�在偏光下可观察到透明矿物的物理光学性质�以作为鉴别矿物的依据。有单偏光观察�正交偏光观察�锥光观察三种。11、物相分析主要有哪几种方法�物相分析在钢铁冶金哪些方面得到应用�答�物相分析方法有→光学显微镜�偏光显微镜和反光显微镜�。X射线衍射分析。电子显微镜分析。热差分析。在冶金方面的应用有→�1�炉渣物相的分析。例如�转炉渣随碱度的增加�渣中物相的生成次序为CaO.MgO.SiO2�钙镁橄榄石�简写为CMS�→2CaO.MgO.2SiO2(镁蔷薇辉石�简写为C3MS2�→2CaO.SiO2(硅酸二钙�简写为C2S�→3CaO.SiO2(硅酸三钙�简写为C3S�→析出CaO�2�钢中夹杂物。例如�氧化物夹杂Al2O3,SiO2,12CaO.7Al2O3,MnO.SiO2硫化物夹杂MnS,FeS�CaS氮化物夹杂AlN�TiN(3)耐火材料。例如�镁质耐火材料MgO,胶结相C2S�C3S�C2F等�4�烧结矿。例如�Fe3O4,FeO,Fe2O3,胶结相CF�C2F�CFS�钙铁橄榄石)�如生成C2S�βC2S→γC2S体积膨胀10%�会造成烧结矿冷却后粉化Ryacion12、反光显微镜鉴定矿物的方法有哪几种�答�明视场观察�暗视场观察�偏光下观察�光片的浸蚀鉴定。13、偏光显微镜和反光显微镜鉴定矿物时�样品的制样方法有何不同�答�偏光显微镜薄片的制作是将样品粘附在载玻璃片上�磨到0.03mm的厚度�至透明�放在岩相显微镜观察�反光显微镜片的制作是将试样磨粗、磨细、抛光后�在金相显微镜下观察。14、X光衍射和电子探针鉴定矿物的目的是什么?答�X射线物相分析的任务是利用X射线衍射方法�对试样中由各种元素形成的具有固定结构的化合物进行定性和定量分析�其结果不是试样的化学成分�而是由各种元素形成的具有固定结构的化合物的组成和含量。电子探针鉴定矿物的目的是用来分析薄片中矿物微区的化学组成。该仪器将高度聚焦的电子束聚焦在矿物上�激发组成矿物元素的特征X射线。用分光器或检波器测定荧光X射线的波长�并将其强度与标准样品对比�或根据不同强度校正直接计数出组分含量�能进行微区分析和现场分析。15、差热分析法的主要用途是什么�答�利用差热分析�可测得试样发生吸热或放热反应时的温度�或时间�。16、定量分析有哪几个步骤�答�取样�试样的分解�测定�计算分析结果�定量分析结果表示。17、滴定分析适合于测定什么含量的组分�滴定分析怎样确定滴定终点�答:滴定分析通常适用于测定高含量或中含量组分�即待测组分质量分数在1%以上。为了确定在什么时候终止滴定�常在待测物质的溶液中加入一种试剂即指示剂�当滴定到等当点附近时�指示剂的颜色发生突变�据此终止滴定�这一点就是滴定终点�。18、分光光度法主要应用于测定什么含量范围的组分�怎样做出分光光度法标准曲线�答�分光光度法一般可测定质量分数1-0.001%的微量组分。利用分光光度计来测量一系列标准溶液的吸光度�绘制标准曲线�然后根据被测试液的吸光度�从标准曲线上求得其浓度或含量。19、化学分析与物相分析�电子探针�的组分定量分析结果有何不同�答�化学分析是通过滴定物质的量或转化为沉淀的物质的量来确定含量。物相分析是通过测出某种元素特定波长的X射线的强度来确定元素的相对含量。20、测定化学成分的仪器分析法有哪几种�它们分别对所分析的样品制样有什么要求�答�分光光度法�溶液。X光荧光光谱分析�固体�固溶获得�。原子吸收分光光度法�溶液。发射光谱分析�固体�金属本身�。Ryacion21、钢中氮主要以什么形式存在�钢中定氮有哪些方法�化学定氮的主要原理是什么�答�氮在钢中主要以氮化物的形式存在�部分氮以原子态固溶于金属晶格中�形成间隙式固溶体�也有极少部分氮以游离状态存在。钢中定氮的方法有容量法、吸光光度法等。化学定氮的反应原理如下→试样分解�2Fe4N+18HCl=3FeCl2+2NH4Cl+5H2­2FeN+4H2SO4=Fe2(SO4)3+(NH4)2SO4Mn3N2+4H2SO4=(NH4)2SO4+3MnSO4蒸馏过程�NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3­+H2O(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2NH3­+2H2O逸出的氨和水蒸气冷却成NH3•H2O被H3BO3溶液吸收�NH3•H2O+H3BO3=(NH4)H2BO3+H2O滴定过程�2(NH4)H2BO3+H2SO4=2H3BO3+(NH4)2SO4测定范围�容量法0.05-0.40质量百分数�吸光光度法0.002-0.30质量百分数。22、钢中氢以什么形式存在�钢中定氢有哪些方法�微压法定氢是什么原理�答�氢以原子或离子的形式溶于钢。刚中定氢的方法为真空加热微压法。微压法定氢的原理如下→氢在金属中的溶解符合平方根定律[H]=K√PH2�式中[H]氢在金属中的溶解度�PH2密闭容器内�氢在气相中的分压�K比例常数。基于上述原理�将试样置于石英管中�使系统保持低于0.133322Pa的高真空条件下�加热到650~800℃。借助于油扩散泵的作用�使试样中的氢充分地析出。然后收集于分析容器中�用麦氏计测其压力将气体通过温度为450~500℃的氧化铜转化炉�使H2氧化成H2O经液氮或干冰一丙酮冷却冷凝(-78℃)�反应如下�CuO+H2=Cu+H2O(气)H2O(气)®H2O(固)残余的气体再吸集于分析容器中�二次测量压力。根据两次压力差�换算成标准状态下氢的含量。所测得的两次压力差(P1-P2)�即为真空热提取测得的氢的压力PH2�然后用下式换算出标准状态下�每100g试样中氢的毫升数。H2(ml)/100g=�PH2•K�×100/G式中K容积常数�G试样克数。23、钢中氧主要以什么形式存在�钢中定氧有哪些方法�红外线法定氧是什么原理�答�氧主要以氧化物夹杂的形式存在于钢中。钢中定氧的方法有脉冲加热红外线法等。红外线法定氧的原理是基于钢样中释放出来的气体与石墨碳作用生成的多原子气体分子�CO�CO2等�的浓度不同�吸收辐射能不同�并选择性地吸收红外线某一波长�根据吸Ryacion