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出版者:第1版 (2002年1月1日)

作者:孙一康

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2002-2

价格:36.00

装帧:平装

isbn号码:9787502429263

丛书系列:

图书标签:

• 冷连轧
• 带钢
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• 材料科学
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《钢铁炼金术：现代冶金与材料科学的精进之路》 内容梗概： 《钢铁炼金术：现代冶金与材料科学的精进之路》并非一本技术手册，而是对钢铁这一承载人类文明发展重要物质的深度人文与科学探索。它将读者从宏观的社会进步、历史演变，引向微观的原子结构、量子力学，再回归到工程实践与未来展望，勾勒出一幅涵盖古老技艺到尖端科技的宏大画卷。本书旨在激发对材料科学的兴趣，培养系统性思维，并为有志于投身钢铁及相关产业的读者提供广阔的视野和深刻的启迪。 第一章：文明的基石——钢铁的远古回响与早期发展 本章将追溯人类与钢铁结缘的漫长历史。从史前时期零星的陨铁使用，到青铜时代向铁器时代的过渡，再到中国、印度、波斯等地早期炼铁技术的独立发展，我们将看到不同文明如何凭借智慧与对自然资源的探索，逐步掌握了炼制和使用钢铁的能力。这里不涉及具体的机械加工过程，而是聚焦于技术萌芽初期的社会文化影响、经济格局变迁以及早期冶金工艺（如坩埚炼钢、土法炼铁）的原理性介绍，侧重于其对农业、军事、建筑等领域带来的革命性改变。我们将探讨古代工匠的经验积累、炉窑技术的朴素演变，以及这些早期钢铁制品在塑造古代社会形态中的关键作用。这一章节将通过生动的历史叙事，展现钢铁作为人类文明进步重要驱动力的早期面貌。 第二章：从经验到科学——近代冶金学的崛起与理论框架的确立 随着科学革命的深入，冶金学开始从经验主义走向科学化。本章将重点介绍炼钢技术在工业革命时期的飞跃，如英国的焦炭炼铁法、亨茨曼的坩埚钢法以及贝塞麦转炉炼钢法等。然而，我们的叙述将侧重于这些技术革新背后的科学原理的初步认知，例如碳在钢铁性能中的作用、不同杂质元素的初步认识，以及冶金热力学和动力学萌芽期的探索。我们将审视这一时期科学家（如法拉第、阿伯纳西·怀特海等）在材料科学领域的贡献，他们如何通过实验和理论分析，为理解钢铁的组织结构和性能提供初步的科学依据。同时，也会触及早期金相学的雏形，即通过显微观察初步认识金属相变的尝试。本章不会深入探讨具体的生产设备和控制系统，而是强调科学理论的建立如何指导和推动了冶金工艺的优化。 第三章：钢铁的分子语言——晶体结构、相变与力学性能的深层解析 本章将深入探讨钢铁的微观世界，从原子层面揭示其性能的来源。我们将详细阐述铁的晶体结构（如体心立方、面心立方），介绍合金化元素（如碳、锰、硅、铬、镍等）如何进入铁的晶格，形成固溶体。重点将放在相变理论，包括奥氏体、铁素体、珠光体、马氏体等重要相的形成机理、转变动力学以及它们如何影响钢铁的力学性能。我们将解析相图（如Fe-C相图）的意义，理解不同温度和成分下钢铁的组织演变。此外，本章还将深入探讨钢铁的强度、韧性、硬度、塑性等关键力学性能是如何由其微观组织决定的，并介绍一些基本的力学测试原理。这部分内容将以严谨的科学语言，为读者构建一个关于钢铁微观结构与宏观性能之间关系的完整认知框架，但不涉及任何关于轧制过程的机械控制细节。 第四章：材料的“调色板”——合金设计与热处理的艺术 基于前一章对钢铁微观世界的理解，本章将聚焦于如何通过“设计”和“加工”来获得特定性能的钢铁材料。我们将探讨合金设计的原理，即如何通过合理选择和添加合金元素，以达到提高强度、耐腐蚀性、耐高温性或改善焊接性等目的。我们将介绍不同合金钢（如不锈钢、工具钢、结构钢、高速钢等）的典型成分和应用领域，但重点是它们的设计思路和性能优势。接着，本章将深入讲解热处理工艺，包括退火、正火、淬火、回火等。我们将阐述这些热处理过程如何通过改变钢铁的相组成和显微组织，来获得所需的硬度、韧性、强度和塑性。例如，淬火获得马氏体组织，回火降低脆性并调整硬度，退火消除内应力和改善加工性能。本章将强调热处理是一种“材料的调色板”，通过精妙的温度和时间控制，赋予钢铁丰富的性能。此处不会涉及任何关于连续加热、冷却速率控制的自动化系统。 第五章：从粉末到巨构——先进制造技术与材料科学的融合 本章将放眼钢铁及相关材料制造的未来趋势。我们将介绍一些新兴的先进制造技术，它们正在深刻地改变着材料的生产和应用方式。这包括粉末冶金技术，如何通过精细控制金属粉末的制备、压制和烧结，制造出具有特殊结构和性能的金属部件；增材制造（3D打印）在金属领域的应用，它如何实现复杂几何形状的直接制造，并可能带来全新的材料设计理念；以及智能材料、纳米材料等前沿领域的发展，它们在航空航天、新能源、生物医学等领域的潜在应用。本章还将探讨数字化与材料科学的结合，例如利用大数据和人工智能进行材料性能预测与优化，加速新材料的研发进程。我们将展望一个由先进制造技术驱动，材料性能不断突破，应用领域持续拓展的未来。这一章节将主要关注材料科学与制造工艺的接口，而非具体的机械制造设备或过程控制。 第六章：材料伦理与可持续发展——钢铁的绿色未来 本章将探讨钢铁产业在面临环境挑战和资源约束下的责任与机遇。我们将审视传统钢铁生产过程对环境的影响，如能源消耗、温室气体排放、水资源利用等。重点将放在可持续发展的理念上，包括绿色冶金技术的发展，如低碳炼钢工艺、二氧化碳捕集与利用（CCUS）、氢冶金等。同时，也将讨论材料的循环利用，例如废钢铁的回收与再利用，以及如何设计更易于回收和降解的材料。本章还将触及材料伦理问题，例如稀土等关键元素的合理开发与使用，以及新材料研发过程中可能存在的社会影响。我们将呼吁读者以长远的眼光看待材料科学的发展，关注其对社会、经济和环境的整体影响，并为构建一个更可持续的钢铁产业和材料世界贡献智慧。本章的重点在于战略性思考和未来方向的探讨，而非具体的工艺流程。 第七章：跨越边界——材料科学在其他领域的协同与启示 本章将跳出钢铁的范畴，展现材料科学作为一门基础学科，如何与诸多其他领域发生深刻的交叉与协同。我们将探讨高分子材料、陶瓷材料、复合材料等在不同领域的独特应用，例如在电子信息、生物医药、新能源技术（如电池材料、太阳能材料）中的关键作用。本章将重点阐述材料的性能与其结构、加工工艺之间的普遍联系，以及跨学科的研究方法如何促进创新。例如，生物材料的研发借鉴了材料的力学性能设计，而电子材料的发展则依赖于对半导体物理和微纳加工技术的深入理解。我们将通过一系列引人入胜的案例，说明材料科学的原理和思维方式，可以为解决其他领域的复杂问题提供全新的视角和解决方案。本章旨在拓宽读者的视野，让他们认识到材料科学的普适性和重要性，而并非涉及任何特定的工业生产过程。 第八章：致敬匠心，启迪未来——材料科学研究的道路与方法 作为本书的结尾，本章将聚焦于材料科学的研究方法与探索精神。我们将介绍科学研究的基本流程，从提出问题、文献回顾、实验设计、数据分析到结果解释与发表。同时，也将强调理论建模、计算模拟（如第一性原理计算、分子动力学模拟）在现代材料科学研究中的重要性。本章将鼓励读者培养科学的严谨态度、创新的思维能力和团队协作精神。我们将分享一些材料科学领域里程碑式的研究故事，以激励年轻一代投身于这一充满挑战与机遇的学科。此外，还将简要介绍材料科学领域的职业发展路径，以及当前学术界和工业界的研究热点。本书的最终目的是激发读者对材料科学的持久兴趣，鼓励他们运用所学知识，在各自的领域中探索未知，贡献力量，共同推动人类社会在材料领域的不断进步。本章将是一种总结、一种鼓励，一种对未来探索的引导，不包含任何具体的产品制造流程。

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这本书的语言风格非常具有“工程师美学”。它追求精确、务实，不加任何浮华的辞藻，每一句话似乎都经过了严格的计算和打磨，直指核心技术点。对于我这样一个关注实际部署和维护的工程师来说，书中关于“系统诊断与故障恢复流程”的详细描述简直是雪中送炭。它不仅列出了可能发生的故障类型，更重要的是，提供了一套结构化的排查树和快速恢复步骤，大大缩短了停机时间。书中对网络通信协议，特别是在实时数据传输中如何保证低延迟和高可靠性的技术细节，阐述得非常透彻，这是很多同类书籍往往一带而过的地方。总体而言，这本书提供了一个全面的、从理论基础到现场实施的知识框架，它不是一本用来快速翻阅的书，而是一部需要沉下心来，反复咀嚼、时常查阅的案头工具书，其价值会在长期的工程实践中不断显现出来。

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这本书的装帧设计非常有吸引力，封面采用了简洁的深蓝色调，配上银色的字体，给人一种专业、严谨的感觉。初次翻阅时，就被书中那些精密的图表和清晰的流程图所吸引。它不像传统的技术书籍那样枯燥乏味，而是通过大量的实例分析，将复杂的控制原理变得生动形象。我尤其欣赏作者在阐述轧制过程中各种参数调整时所采用的类比手法，这使得即使是对自动化控制不太熟悉的读者，也能迅速抓住核心概念。书中对于传感器技术在冷轧过程中的应用描述得尤为深入，从接触式到非接触式传感器的原理、选型到数据采集与处理的全过程都有详尽的论述，让人感觉仿佛置身于实际的生产车间，亲手操作着那些高精度的设备。对于想要系统了解现代钢铁生产线自动化水平的工程技术人员来说，这本书无疑是一份宝贵的参考资料，它不仅仅是理论的堆砌，更是实践经验的结晶。

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这本书的阅读过程，对我而言更像是一场对现代精密制造工艺的深度探索之旅。它在系统架构的描述上展现出了极高的水准。从顶层的MES系统到中层的PLC/DCS控制，再到最底层的伺服驱动和执行机构，作者构建了一个逻辑清晰、层级分明的技术图谱。我特别关注了其中关于“质量控制与缺陷预防”部分的论述，作者没有局限于事后的检测，而是强调了基于模型的前馈控制在源头抑制缺陷的重要性。这种前瞻性的思维方式，对于提升生产线的整体效率和产品合格率具有指导意义。此外，书中对新型执行机构响应速度与控制系统带宽匹配性的分析，也体现了作者对行业前沿技术的敏锐洞察力。整本书的排版布局也十分考究，关键术语的加粗和重要公式的独立成块，都极大地减轻了阅读时的认知负担，使得长时间的深入阅读也保持了较高的专注度。

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我必须承认，这本书的深度超出了我最初的预期。它不仅仅是介绍了一套现成的控制系统方案，更是对控制哲学的一种阐述。作者对鲁棒性（Robustness）的强调贯穿始终，尤其是在描述高负荷、快速变化的生产环境下，系统如何保持稳定运行的策略时，展现了非凡的洞察力。我被其中关于“基于模型预测控制（MPC）”在带钢厚度AGC中的应用章节所折服。作者用非常清晰的语言解释了MPC如何通过求解优化问题来实现对未来状态的预测性控制，这比传统的PID控制在处理复杂约束条件时要优雅得多。书中提供的图示不仅是辅助理解，它们本身就是一套精炼的视觉化教程。阅读完毕后，我感到自己在理解现代高端制造系统中“智能决策”的底层逻辑方面，获得了质的飞跃，这对于指导我未来的系统升级工作至关重要。

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坦白说，当我打开这本书时，我原本是有些忐忑的，因为这类专业性极强的技术书籍往往晦涩难懂。然而，阅读的体验却出乎我的意料。作者在行文上采取了一种非常平易近人的叙事方式，仿佛一位经验丰富的前辈在向你传授独家秘籍。特别是关于“自适应控制策略”的章节，用了很多篇幅来解释模糊逻辑在处理非线性干扰时的优势，而不是简单地抛出数学公式。我发现，书中对不同轧制道次之间张力协调的探讨，非常具有启发性。它没有停留在“是什么”的层面，而是深入挖掘了“为什么会这样”以及“如何优化”的深层逻辑。书中穿插的一些小型案例研究，虽然篇幅不长，但都直击要害，比如如何应对带钢跑偏时的快速修正机制，这些细节恰恰是教科书上常常忽略的。这本书的价值在于，它架起了一座理论与现场操作之间的桥梁，使得知识的转化率大大提高。

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