河北省普通高校专科接本科教育考试

冶金工程专业考试说明
 

第一部分：冶金原理
 

Ⅰ.课程简介
 

一、内容概述与要求

冶金原理考试是为冶金工程专业选拔专科优秀学生进入本科继续学习而实施的入学考试，冶金原理是冶金工程专业重要的专业基础课之一。参加考试的考生应理解和掌握冶金原理中的化学反应的标准吉布斯能及平衡常数、活度及活度系数、标准溶解吉布斯自由能、化学反应的速率、分子扩散及对流传质、双膜模型和未反应核理论、活度的相互作用系数、金属熔体的性质、三元系相图的基本知识、熔渣的结构理论、熔渣的理化性质、化合物生成—分解反应的热力学、氧势及氧势图、燃烧反应的热力学、氧化物的间接还原反应热力学、氧化物的直接还原反应热力学、铁的渗碳、氧化反应的热力学、脱磷、脱碳、脱硫、脱氧等冶金热力学及动力学知识，并能运用基本理论和基本方法准确地进行分析和计算，能综合运用冶金热力学及动力学知识分析并解决简单的生产实际问题。

 

二、考试形式与试卷结构

考试采用闭卷、笔试形式，全卷满分 150 分，考试时间为 75 分钟。

试卷包括简答题和计算题两部分。其中，简答题共 90 分，计算题共 60 分。
简答题应根据题目要求写出文字要点；计算题应写出具体计算过程，结果可用数据代入式子表示，不用精确算出。

 

Ⅱ.知识要点与考核要求
 

一、冶金热力学基础
 

（一）化学反应的标准吉布斯能及平衡常数

1.知识范围

化学反应等温方程式、 范特霍夫等压方程式、 标准生成吉布斯自由能、冶金反应的的求法。

 

2.考核要求

（1）理解吉布斯自由能的概念，以及理想气体  的数学关系式；

（2）掌握化学反应等温方程式，会应用判断化学反应进行的方向；

（3）理解范特霍夫等压方程式，会判断温度对化学反应平衡移动的影响；

（4）理解标准生成吉布斯自由能的概念，会利用物质的计算化学反应的 ；

（5）会利用电动势、线性组合法求化学反应的。
 

（二）溶液的热力学性质——活度及活度系数

1.知识范围

溶液浓度的表达方法、 拉乌尔定律 、亨利定律 、活度 、活度的标准态、 活度系数。
 

2.考核要求

（1）了解钢铁冶金领域常用的浓度单位及浓度单位之间的转换关系；

（2）理解拉乌尔定律和亨利定律，掌握拉乌尔定律和亨利定律的适用范围；

（3）理解活度、活度系数的定义，掌握冶金反应中活度标准态选择的方法。
 

（三）活度的测定及计算方法

1.知识范围

蒸气压法 、分配定律法、 化学平衡法 、动势法。
 

2.考核要求

（1）了解蒸气压法、分配定律法、化学平衡法、电动势法等溶液组分活度的计算方法。
 

（四）标准溶解吉布斯能及溶液中反应的吉布斯能计算方法

1.知识范围

组元的标准溶解吉布斯自由能 铁液中组元 B 的的计算

 

2.考核要求

（1）理解标准溶解吉布斯自由能的概念，掌握不同标准态的计算方法；

（2）掌握溶液中化学反应的标准吉布斯自由能的计算方法。
 

二、冶金动力学基础

 

（一）化学反应的速率

1.知识范围

化学反应的速率式、 反应级数、 反应速率常数与温度的关系式。
 

2.考核要求

（1）理解化学反应的速率式、反应级数，掌握反应级数的确定方法；

（2）理解反应速率常数与温度的关系式，了解Ea 和 0 k 的确定方法。
 

（二）分子扩散及对流传质

1.知识范围分子扩散、 扩散介质、 扩散通量、 菲克定律 、扩散系数、 对流扩散 、传质系数。
 

2.考核要求

（1）了解扩散、扩散介质、扩散通量的概念，理解菲克定律，会判定稳定态和非稳定态扩散；

（2）理解扩散系数的概念，掌握分子扩散的驱动力，了解气体在不同介质中扩散系数的表达式；

（3）理解对流传质的概念，掌握对流传质的驱动力，掌握传质系数在边界层理论和表面更新理论中的应用。

 

（三）反应过程动力学方程

1.知识范围

双膜模型、 未反应核理论、 反应过程速率的影响因素。
 

2.考核要求

（1）了解双模理论假说，掌握双模理论的适用范围、主要环节及其在冶金反应动力学的应用。

（2）了解未反应核模型，掌握未反应核模型的适用范围、主要环节及其在冶金反应动力学的应用。

（3）掌握反应过程速率的影响因素，会分析温度等因素对化学反应速率的影响。
 

（五）新相形成动力学

1.知识范围

均相形核 、异相形核 、钢液的结晶动力学。
 

2.考核要求

（1）理解均相形核的概念，掌握均相形核的条件、临界半径及新核长大的条件；

（2）理解异相形核的概念，掌握异相形核的实质；

（3）掌握钢液结晶的条件。
 

三、金属熔体
 

（一）铁液中组分（组元）活度的相互作用系数
 

1.知识范围

相互作用系数 、活度相互作用系数转换关系。
 

2.考核要求

（1）理解相互作用系数的概念，掌握两种标准态活度相互作用系数的表达式、特征及转换关系；

（2）掌握利用活度系数计算公式计算铁液中元素的活度系数及活度的方法。
 

（二）铁液中元素的溶解及存在形式

1.知识范围

过渡族元素的溶解 、碳的溶解、 硅的溶解、 氢和氮的溶解 、西华特定律、 氧的溶解硫和磷的溶解 、碱土金属的溶解、 有色金属的溶解。

 

2.考核要求

（1）了解铁液中过渡族元素、碳、硅、硫和磷、碱土金属、有色金属的溶解及存在形式；

（2）了解铁液中氢和氮的溶解及存在形式，掌握铁液中氢和氮溶解的影响因素；

（3）理解西华特定律，掌握西华特定律的应用；

（4）了解铁液中氧的溶解、存在形式以及溶解氧的测定方法。
 

（三）金属熔体的物理性质

1.知识范围

熔点 、密度 、粘度、 表面张力、 扩散。
 

2.考核要求

（1）了解金属熔体的熔点、密度、粘度、表面张力、扩散等物理性质；

（2）掌握铁液中溶解元素对金属熔体物理性质的影响。
 

四、冶金炉渣
 

（一）三元系相图的基本知识

1.知识范围

三元系相图 、等含量规则、 等比例规则、 背向性规则 、杠杆规则 、重心规则 、切线规则 、温度最高点规则、 三元系零变点的判断规则。

 

2.考核要求

（1）了解罗策布浓度三角形，掌握三角形内某点浓度的表示方法；

（2）理解浓度三角形的几何性质，掌握三元相图中化合物组成点的稳定性、三元无变量点和二元共晶线的判断方法。
 

（二）熔渣的结构理论

1.知识范围

分子结构理论、 离子结构理论、 硅氧复合阴离子。
 

2.考核要求

（1）理解分子结构理论假说，了解分子结构理论的应用；

（2）理解离子结构理论假说，了解离子结构理论的应用，掌握硅氧复合阴离子的种类和特征。

 

（三）熔渣的等活度曲线图

1.知识范围

CaO-SiO2-Al2O3三元系组分的活度 CaO-SiO2-FeO 三元系组分的活度
 

2.考核要求

（1）了解 CaO-SiO2-Al2O3三元系组分的活度曲线图，理解 CaO 活度及碱度变化特征；

（2）了解 CaO-SiO2-FeO 三元系组分的活度，理解 FeO 活度及碱度变化特征。
 

（四）熔渣的理化性质

1.知识范围

酸碱性、 碱度、 氧化性、 还原性、 熔化温度、 密度 、粘度、 熔化性温度、 表面性质。
 

2.考核要求

（1）理解熔渣酸碱性的概念，掌握氧化物酸碱性分类、特点及碱度表示方法；

（2）掌握氧化渣和还原渣的概念，会判断炉渣的氧化性和还原性；

（3）了解熔渣的物理性质，会分析熔渣物理性质的应用。
 

五、化合物的分解—生成及 C-H-O 系的燃烧反应
 

（一）化合物生成—分解反应的热力学

1.知识范围

分解压、 开始分解温度、 化学沸腾温度。
 

2.考核要求

（1）理解化合物分解压的概念，会利用分解压判断该化合物的稳定性；

（2）理解化合物的开始分解温度和化学沸腾温度的概念，掌握化合物的开始分解温度和化学沸腾温度的计算方法。

 

（二）氧化物生成—分解反应的热力学

1.知识范围

氧势、 氧势图、 逐级转变原则、 氧势递增原理。
 

2.考核要求

（1）理解氧势的概念，掌握氧势和氧势图的应用；

（2）理解氧化物形成－分解的热力学原理，掌握变价元素氧化物的逐级转变原则和氧势递增原理。

 

（三）C—H—O 系的燃烧反应的热力学

1.知识范围

碳的气化（布都阿尔反应） 、水煤气反应、 固体碳的燃烧反应、S 型曲线。
 

2.考核要求

（1）了解燃烧反应，掌握碳的气化、水煤气反应、固体碳的燃烧反应的热力学原理；

（2）掌握燃烧反应平衡图的分析方法。
 

六、氧化物还原熔炼反应
 

（一）氧化物的间接还原和直接还原反应的热力学

1.知识范围
还原剂、 还原反应氧化物还原条件 、间接还原反应、 间接还原反应热力学、 CO还原MO的平衡图 增减性、 CO还原氧化铁热力学、 2 H 还原氧化铁 、“叉形”曲线 直接还原反应 、直接还原热力学原理、 铁氧化物的直接还原反应、热力学 复杂氧化物的还原反应、 金属热还原反应。

 

2.考核要求

（1）了解还原剂及还原反应的种类，理解氧化物还原的热力学条件，掌握氧化物还原始温度的计算方法；

（2）理解间接还原反应、直接还原反应的概念，掌握间接还原反应、直接还原反应的实质；

（3）理解间接还原反应、直接还原反应热力学原理，掌握间接还原反应、直接还原反应的气相平衡成分与温度的关系；

（4）了解复杂氧化物的还原反应、金属热还原反应的热力学，掌握复杂氧化物的还原反应、金属热还原反应的热力条件。
 

（二）铁的渗碳及生铁的含碳量

1.知识范围

渗碳、 碳化物、 碳势。
 

2.考核要求

（1）理解渗碳、碳化物的碳势的概念，掌握 CO-CO2气体对 Fe 的渗碳的原理；

（2）了解高炉内生铁的渗碳过程和生铁的含碳量。
 

（三）熔渣中氧化物还原反应的热力学

1.知识范围

还原反应的分配系数 (SiO2)的还原。
 

2.考核要求

（1）理解还原反应的分配系数，会分析还原反应的分配系数的影响因素；

（2）掌握(SiO2)还原的热力学条件。
 

（四）高炉冶炼的脱硫反应的热力学

1.知识范围

气－固相的脱 S 反应、 渣铁间的脱 S 反应、 铁液的炉外脱 S。
 

2.考核要求

（1）了解高炉冶炼脱硫的方法，了解气－固相的脱 S 反应和铁液的炉外脱 S 方法；

（2）理解熔渣－金属液间的离子脱 S 反应热力学，掌握炉渣脱硫反应的热力学条件。
 

七、氧化熔炼反应
 

（一）氧化反应的热力学

1.知识范围

直接氧化反应 、间接氧化反应、 铁液中元素氧化反应的标准吉布斯自由能。
 

2.考核要求

（1）了解炼钢炉内发生的直接氧化反应、间接氧化反应，掌握直接氧化反应、间接氧化反应的氧化剂；

（2）理解铁液中元素氧化反应的标准吉布斯自由能，掌握氧化反应的热力学条件。
 

（二） Mn、Si、Cr 氧化反应的热力学

1.知识范围

Mn 的氧化 、Si 的氧化、 Cr 的氧化。
 

2.考核要求

（1）了解 Mn 的氧化反应，掌握 Mn 氧化反应的热力学条件；

（2）了解 Si 的氧化反应，掌握 Si 氧化反应的热力学条件；

（3）了解 Cr 的氧化反应，掌握去碳保铬的热力学条件。
 

（三）脱碳反应

1.知识范围

碳氧化反应、 碳氧浓度积。
 

2.考核要求

（1）了解碳氧化反应的种类，掌握碳氧浓度积的概念及应用；

（2）了解脱碳过程的碳氧浓度积特点。
 

（三） 脱磷反应的热力学

1.知识范围

磷的危害 、脱磷反应热力学 、回磷。
 

2.考核要求

（1） 了解磷的危害和炼钢过程中的“回磷”现象；

（2） 掌握脱磷反应热力学条件，理解炼钢过程中[P]氧化与[C]氧化的关系。
 

（四）脱硫反应的热力学

1.知识范围

硫的危害 、脱硫反应热力学 、气化脱硫。
 

2.考核要求

（1） 了解硫的危害和气化脱硫反应；

（2） 掌握脱硫反应热力学条件，理解炼钢过程中脱硫反应特点。
 

（六）脱氧反应的热力学

1.知识范围 、脱氧反应热力学 脱氧剂 脱氧常数 Mn、 Si 、 Al的脱氧反应、 脱氧方法。
 

2.考核要求