合金及熔炼 (1)
1、屈服强度：表示方法：试样拉伸过程中标距部分残余伸长为原长度的0.2×10时的应力，符号δ0.2.
名词解释：就是指金属对起始塑性变形的抗力；
抗拉强度：表示方法：最大均匀塑性变形抗力的指标δb
名称解释：是代表最大均匀塑性变形抗力的指标；
延伸率：表示方法：δ
铸造合金的分类：铸造有色合金和铸造黑色合金
常用的熔炼方法及加热原理：冲天炉熔炼：利用焦炭燃烧产生热量使合金融化。
电弧炉熔炼：利用电弧产生的热量来熔炼合金。
感应炉熔炼：利用交流电感应作用是金属本身产生热量来熔化金属的一种熔炼方法
固溶强化：指形成固溶体使合金强化的方法
时效强化：通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，这样的强化加时强化
变质处理：是在熔融的合金中加入少量的一种或几种元素（或加化和物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善机械性能
机械性能的壁厚效应：机械性能随壁厚的增加而下降的现象
变质潜伏期：变质元素加入铝液后，必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作用，此保持时间称为潜伏期
炉料遗传性：质量差的炉料，熔化后获得的铸件组织性能也差，虽经正常熔炼工艺的处理仍无改善
球化衰退：球化处理后的铁液在停留预定时间后，球化效果会下降甚至消失
铁碳相图双重性：是指碳既可以以石墨形式存在，又可以以Fe3c形式存在。
炉气燃烧比：是指CO2占（CO2+CO）总量的百分比。
冲天炉的炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向
魏氏组织：铸钢冷却时，在二次结晶过程中，若铁素体呈针、片状从奥氏体中析出，且与晶粒周界成一定的角度，通常将这种先共析针（片）状铁素体加珠光体的组织
等强温度：随着温度升高，在一定温度时，晶界和晶内强度相等
金属的钝化：是指活泼金属由易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态
集肤效应：由于高频，炉料中的电流绝大部分都沿表层流过，这种现象称为集肤效应
回火脆性：
稳定化处理：充分发挥钛的作用，使钢中尽可能多的C都形成TiC，并将铬稳定在奥氏体基体中的热处理方法称为稳定化处理。
3、金属材料的强化机制有哪些，细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响
答：机制：细晶强化、固溶强化、时效强化、弥散强化、形变强化
实质：增加晶界能同时提供塑性和强度
影响：形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。
4、铸造合金的使用性能有哪些：
答：机械性能、物理性能、化学性能
5、铸造合金的工艺性能有哪些：
答：铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能
6、铸造铝合金的分类及牌号表示方法?
分类：si,cu,mg,zn四类，表达方式分别是：zl1**,zl2**,zl3**,zl4**,牌号：zal+合金元素+元素含量
标准类铸镁合金（Mg-Al-Zn系合金）；2）高强度类铸镁合金（Mg-Zn-Zr系合金）：3）耐热类镁合金（Mg-RE-Zn-Zr系合金）
7、铝硅合金进行变质处理的原因及方法？
答：原因：硅相在自发非控制生长条件下回长成片状，这种形态的脆相严重地割裂基体，大大降
低了合金的强度和塑性
方法：加入氟化钠与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。
8、镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响
答1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降；
2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性；
3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，同时降低了合金的抗蚀性；
4）锰：在Al-Si合金中加入锰，可大大降低Fe的危害。
9、Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因
答：原因：活塞材料要求具有高的热强性和耐磨性，低的线膨胀系数和密度。共晶及过共晶合金铝硅合金中含有大量共晶和初生
硅硅，可以保证合金有良好的铸造性能和低的线胀系数，并提高强度、耐磨性、抗蚀性。
10、稀土在铝合金、镁合金中有什么作用
答：在铝合金中起到提高合金的高温机械性能和增加耐热性的作用，但同时使得合金的室温性能降低。还具有一定的变质作用；在镁合金的作用是能提高镁合金的热强性，高温机械性能和铸造性能。
11、铝铜类合金的铸造性能差、抗腐蚀性低的原因
答：由于铝铜类合金结晶温度范围宽使得铸造性能差；又因为Al和Cu之间的电位差较大，所以抗腐蚀性能低。
12、铝合金精炼的目的是什么，主要方法有哪些
答：目的：获得符合规定组分、气体及氧化夹杂物的含量少，并保证铸件得到细密组织的高质量合金液
方法：1、吹惰性气体2、过滤3、真空处理4、加气化溶剂5、吹火性气体6、加稀土金属
13、铝液中氧化夹杂与针孔有何关系？原因何在
答：铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面，促使铸件针孔的形成
14、浮游法精炼的基本原理和方法，气泡大小对精炼效果有什么影响
答：基本原理：在铝液中吹入气体或产生气体，利用气泡在铝液中的浮升，将氢及夹杂排出液面。因为铝液内气泡中氢的分压起始为零，溶解氢按西华特定律不断进入气泡，随气泡很快逸入大气。精炼方法：包括氯盐精炼、硝酸盐精炼、吹惰性或活性气体精炼等。
15、影响变质处理效果的因素有哪些
答：1）冷却速度；2）变质潜伏期；3）变质衰退；4）变质合金中元素的相互作用
16、锆对镁合金有什么影响
答：锆对镁合金的影响：1）改善铸造性能；2）除氢作用；3）除杂质作用；4）提高抗蚀性。
稀土对镁合金的影响：1）提高机械性能；2）提高热强性；3）改善铸造性能
17、镁合金热处理时为什么需要分两个阶段加热
答：防止铸件过烧
18、在几类镁合金中，为什么Al-Mg类合金必须进行孕育处理
答： Al-Mg类合金结晶温度范围宽自发凝固时晶粒很粗大，大大降低了合金机械和铸造性能，因此要孕育处理使得晶粒细化。19、镁合金熔炼时为什么需要保护。其熔炼保护技术有那几种，基本原理是什么
答：镁合金熔炼时特别容易氧化燃烧，因此熔炼时需要保护。保护方法有熔盐保护法、合金化保护法、气体保护法。熔盐保护的机理：融盐层直接物理隔离；合金化保护的机理：形成致密氧化膜后物理隔离；气体保护的机理：1）与合金反应形成致密保护膜，2）隔离空气
20、Mg-Al类合金为什么不能加锆变质，其孕育处理方法有哪几种
答：因为Mg-Al类合金含有铝，铝阻碍锆的加入，锆与铝形成ZrAl3化合物下沉到坩埚底部，使Zr损耗掉。孕育处理方法有：1）过热孕育法；2）加碳孕育法
21、铜合金熔炼脱氧的原因及常用方法，哪类铜合金不需要脱氧，为什么
答：原因：铜合金含氧过多将使铜的塑性和导电性能显著降低。
常用方法：常用脱氧剂脱氧，磷铜（Cu-P）中间合金是最常用的脱氧剂。黄铜一般不需要脱氧，因为黄铜中含有锌，锌容易蒸发，能自动除氢和脱氧，所以一般无需精炼和磷铜脱氧
22、铸造钛合金常见熔炼方法
答：非自耗电极电弧炉熔炼自耗电极电弧炉熔炼真空自耗电极电弧凝壳炉熔炼
23、铜合金熔炼时常用的脱氢方法和基本原理
答：方法：氧化法、通氮法、加氯化锌法、沸腾法
24、根据碳在铸铁中存在的形态的不同，通常可将铸铁分为哪几种
答：白口铸铁，碳主要以碳化物的形式存在；灰铸铁，碳主要以石墨的形式存在；麻口铸铁，碳主要以石墨与渗碳体的形式存在。25、灰铸铁中根据石墨的形态不同而分为哪几种铸铁
答：片状石墨铸铁(简称灰铁)、球状石墨铸铁（简称球铁）、可锻铸铁(简称可铁)、蠕虫状石墨铸铁(简称蠕铁)
26、石墨对灰铸铁的性能有什么影响
答：在灰铸铁组织中，石墨是决定铸铁性能的主要方面，它对铸铁有双重影响。一方面使灰铸铁的力学性能比较低，虽然具有一定的强度与硬度，但是塑性与韧性几乎为零；另一方面赋予了灰铸铁特殊的性能比如缺口敏感性小、良好的减震性和减摩性。
27、提高灰铸铁性能的主要途径是什么
答：1）合理选定化学成分。在碳当量较低时，适当提高Si/C比，强度性能会有所提高。2）孕育处理。促进石墨化，降低白口倾向；降低断面敏感性；控制石墨形态，消除过冷石墨；适当增高共晶团数和促进细片状珠光体的形成，从而达到改善铸铁的强度性
能及其它性能的目的。3）微量或低合金化。
28、球墨铸铁孕育和球化处理的目的是什么
答：孕育处理的目的是：1）消除结晶过冷和白口倾向；2）促进石墨化，增加石墨核心，细化球状石墨，提高石墨球的圆整度，改善球化率；3）减小晶间偏析。球化处理的目的是获得球状石墨，提高铸铁力学性能。
29、球墨铸铁和蠕墨铸铁生产的主要工艺过程
答：球墨：1、化学成分的选定2、球墨铸铁的熔炼要求及处理技术3、球墨铸铁的孕育处理
蠕墨：1、化学成分的选择2、炉前处理及其控制
30、可锻铸铁的生产主要包括那两个步骤
答：1）浇注纯白口铸铁件；2）可锻化退火（使渗碳体分解为团絮状石墨）。
31、如果生产薄壁铁件，要求较高塑性及韧性及低成本，你认为那种铸铁最为合适，为什么
答：可锻铸铁最为合适，因为浇注薄壁铸件易产生白口组织，而生产可锻铸铁首先就是要得到白口组织，同时可锻铸铁成本也较低，所以可锻铸铁最为合适。
32、铸铁熔炼的方法主要有哪些
答：1、冲天炉熔炼2、电炉熔炼3、双联熔炼4、三联熔炼
33、提高冲天炉铁水温度的措施有哪些
答：1）采用高质量的焦炭，2）高的焦炭比，3）合适的风速和风量，4）合理的风口位置，5）预热送风，6）富氧送风，7）改进炉膛形状。
34、冲天炉与电炉双联的原理
答：：1）原理：利用冲天炉完成熔化任务，利用电炉完成铁水的升温与调整成分；2）特点：效率高；成本合适；铁水质量好。35、结晶组织对铸造碳钢的机械性能影响如何
答：1）奥氏体晶粒度的影响：奥氏体晶粒大小直接影响到最终形成的组织中的铁素体和珠光体的晶粒度。晶粒越细，钢的强度和韧性越好。2）晶粒形状的影响：在钢液凝固过程中，从表面到中心分布有三个晶区，即细等轴区，柱状晶区和粗等轴区。缩小粗等轴和柱状晶区，提高细等轴晶率，可以使钢的性能提高。3）铁素体形态的影响：在铸态的亚共析钢组织中，由于钢的含碳量和冷却速度的不同，在二次结晶过程中析出的先共析铁素体具有三种形态：即粒状、条状（魏氏体）和网状。条状组织和网状组织都使钢的强度降低。通过热处理，可使这两种组织转变为粒状组织，从而提高钢的性能。
36、什么是回火脆性，它是如何产生的，怎样消除
答：回火脆性：是指淬火钢回火后出现韧性下降的现象
由于锰具有正偏析的特性，在淬火后的回火冷却过程中，有在钢的晶界处析出碳化物的趋势，易使铸件产生脆性
在450-520℃温度范围内快冷，或加入合金元素钼有助于防止回火脆性
37、铸造低合金钢热处理的目的是什么
答：除改善铸态组织、细化晶粒和消除内应力外，主要是发挥合金元素提高淬透性的作用而获得高性能。
38、铸造低合金钢的概念机合金元素在低合金钢中的作用
答：概念：在铸造碳钢的基础上，加入合金元素的总量低于5×10-2称为低合金钢；作用：起强化和提高淬透性的作用，使钢的强度，尤其是屈服强度有了明显的提高，因而使材料的内在潜力得到充分的发挥
39、稀土元素在铸钢中的作用
答：净化作用、变质作用、合金化作用
40、提高钢抗蚀性的途径有哪些
答：1）提高钢的电极电位，减轻电化学腐蚀倾向；2）在钢表面形成一层钝化膜，提高抗蚀性；3）在合金组织中尽可能获单相组织，降低钢的阴极活性，提高钢的耐蚀性。
41、提高钢抗氧化性的途径有哪些：
答：1）改变氧化层结构：钢中加入合金元素，生成尖晶石型氧化物FeO·M2O3或Fe2O3·MO，则钢就具有良好的抗氧化性。2）提高出现FeO的下限温度：钢中加入合金元素，在与铁形成固溶体的情况下，如果能提高出现FeO的下限温度，也可以提高钢的抗氧化性。
42、18-8型不锈钢产生晶间腐蚀的原因及防治措施
答：原因：晶间腐蚀是由于碳化物(Cr、Fe)23C6沿晶界析出而引起其周围区域铬的贫化所致。
防治措施有：1）加入合金元素：提高基体的溶碳能力或使钢中尽可能多的C都与加入的合金元素形成碳化物，将铬稳定在奥氏体基体中；2）热处理：将碳化物固溶到基体之中。
43、高温合金的分类方法
答：按基体分类：铁基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金
按合金的主要强化特征分类：固溶强化型、时效强化型、弥散强化型、复合强化型
按合金的成型方式分类：变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金
44、高温合金晶界强化的原因及常用方法有哪些
答：原因：高温时高温合金的断裂往往是沿晶界断裂
方法：纯净化微合金化晶界控制中间热处理
45、高温合金微合金化和晶界控制的方法和原理
答：微合金化和晶界控制方法：添加晶界强化元素B，Zr，Mg，Hf等
原理：B，Z富集在晶界上，填补空位和晶格缺陷，减慢晶界扩散过程，降低位错攀移速度；
46、定向凝固需同时满足哪两个基本条件
答：1）铸件在整个凝固过程中的热流必须垂直于晶体生长中的固—液界面向单一方向流动；2）晶体生长前方的液体中没有稳定的结晶核心，因此必须维持正向温度梯度
47、高温定向凝固方法有哪些
答：发热铸型法功率降低法高速凝固法液态金属冷却法单晶法
48、定向凝固提高高温合金性能的原因有哪些
答：1）高温下持久和蠕变断裂多半是沿垂直于零件主应力的横向晶界，而定向组织中则没有或很少有横向晶界，从而明显提高了合金的寿命；2）定向凝固合金的组织，基体相和强化相都是沿一定的方向择优生长，且平行于主应力轴，通常择优生长方向的形变抗力较大。
49、碱性电弧炉氧化法熔炼脱碳的方法、目的和原理
答：脱碳的方法有矿石脱碳和吹氧脱碳
目的：在炉料熔化完毕后，加入氧化剂通过熔池中碳的氧化产物（一氧化碳气泡），使钢液产生剧烈的氧化沸腾，从而达到脱磷，除气和去除非金属夹杂物的目的。
50、电炉钢生产上采用的脱氧方法有哪些
答：扩散脱氧沉淀脱氧综合脱氧
51、真空感应熔炼的原理和特点
答：原理：是一种无芯感应炉，所不同的是这种电炉的坩埚装在一个真空室内，熔炼时真空室内部被抽成真空，炉料就在真空中进行熔炼和浇注。
特点：优点：①可以去除材料中的大部分气体和非金属夹杂物；②大大减少元素的氧化损失；③操作过程简便。缺点：①合金元素挥发损失；②由于坩埚反应，使坩埚寿命短。
52、特种熔炼的方法主要有哪些
答：电渣炉熔炼、氩氧脱碳法熔炼、真空氩氧脱碳法熔炼、等离子炉熔炼
合金熔炼复习总结
铸铁 白口铸铁 含碳量约2.5%，含硅量约1%，白口铸铁中的碳全部以渗碳体（Fe3C）形式存在，因断口呈亮白色，故称白口铸铁。由于有大量硬而脆的Fe3C，白口铸铁硬度高、脆性大、难以切削加工。故很少直接用来制造机械零件，主要用作炼钢原料、可锻铸铁的毛坯，以及不需切削加工、要求硬度高和耐磨性好的零件，如轧辊、犁铧及球磨机的磨球等。 白口铸铁作为抗磨材料的应用也非常广泛，先后经历了普通白口铸铁、高锰钢、镍硬铸铁和铬系白口铸铁等几个发展阶段，如采用镍硬铸铁作为粉碎机锤头的抗磨材料以满足其HRC≥55的要求，日本1965年引进Cr27高铬白口铸铁，生产破碎机锤头，1967年把该材料成功地应用在高炉的料钟上，合理地取代了原用高铬钢和低合金钢，明显提高了高炉料钟的使用寿命。又如高铬白口铸铁主要用于磨球、村板、杂质泵、双金属复台轧辊等易损件的生产。 灰口铸铁 含碳量大于4.3％，铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在，剩余部分则常以珠光体形式存在，断口呈灰色。常用灰口铸铁中石墨的存在，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢。石墨片的数量越多、尺寸越大、分布越不均匀，对力学性能的影响就越大。但石墨的存在对灰铸铁的抗压强度影响不大，因为抗压强度主要取决于灰铸铁的基体组织，因此灰铸铁的抗压强度与钢相近。 它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低，广泛用于制作各种受压应力作用和要求消震的机床床身与机架、结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。灰铸铁铸造成形性优异、减磨减震性好，成本低廉，在汽车、冶金等行业得到广泛应用。迄今为止，随着灰铸铁铸件的基体强度的提高，许多汽车的某些工件(如大型载重汽车柴油发动机缸体、缸盖、制动鼓等)的选用材料仍以高强灰铁为主，其市场前景广阔。通过采取加大废钢比例，适当的合金化处理和强化孕育工艺改善灰铸铁的切削性能可以降低刀具成本、提高生产效率。 铸铁的含硅量决定着铸铁的状态。仅含1%的硅时，铸铁趋于白色；含硅约3%时，即使进行极速冷却，铸铁还是呈灰色。其他合金元素也会影响铸铁组织，
铝及铝合金熔炼工艺操作规程
铝及铝合金熔炼工艺操作规程 1、炉子准备 1.1 新炉、大修后的冷炉，应按烘炉规程烘炉。停炉24小时以上的炉子，应根据环境、湿度先烘炉2～6小时以上，才能加料。不得事先将炉料加入冷炉化铝。 1.2 大修后的炉子，在使用前必须洗炉。熔炼合金后转产纯铝时，必须洗炉。洗炉次数不少于两炉次。 1.3 洗炉时，彻底搅拌熔体不少于三次。每次搅拌间隔时间为半小时。洗炉料应彻底放干。 2、技术要求 2.1 化学成分 2.2 按工艺单的要求进行配料，保证加入铝-铁中间合金后，铁硅比≥1.2(铁和硅总量超过0.65%时，可以不要求铁硅比)。 3、加料 3.1 对炉料的要求 3.1.1 配料所使用的原料，必须符合公司内部原材料验收标准的规定，必须有化学成分单方可使用。
3.1.2 外购卷废料成分符合要求，且加工性能合格，方可使用。 3.1.3 铝屑之类的炉料应先铸成锭后，才能加入，并应掺含50%以上的新料(可以是剪切边角料)加入。 3.1.4 所使用的原材料必须清洁、干燥，不得粘有泥、砂，不得混入其他金属和非金属夹杂物。粘有泥、砂的炉料，应清洗晾干后，才能加入炉内。 3.2 炉料的加入顺序和原则 3.2.1 为了保护炉底，加料前先用小块料铺一层底料。 3.2.2 炉膛内加料分布均匀，保持重心不偏移。 3.2.3 炉料在炉膛内的平均高度不允许超过烧嘴的位置，炉料最高处不允许超过烧嘴位置8cm，要保持烧嘴喷射火焰空间畅通，空气流通，防止冒浓烟，减少热损失。为保证装炉量，分二次加料，开火待一次加料软化、炉料高度下降后，再进行二次加料。 3.3 安全要求 3.3.1 凡粘有水和油的废料，不得直接加入未放尽铝液的炉内。 3.3.2 凡粘有润滑油的炉料，不得直接加入保温炉，应在柴油炉内加热蒸发，烧去油污和水分。 3.3.3 加废料前，应先打开烟道闸门，加完后再开烧嘴一刻钟，然后适当关烟道闸门进行升温。 4、熔化 4.1 柴油炉点火，应严格遵守安全操作规程，先开风，后开油，先停油，后关风。点火前应先打开烟道闸门及炉门，火苗调至稳定后，
铸造合金及其熔炼铸铁部分复习题
第一篇铸铁及其熔炼 1、按石墨形态的不同，铸铁分为灰口铸铁；球墨铸铁；蠕墨铸铁。 2、在Fe-G-Si相图中，硅的作用 （1）共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少； （2）共晶转变和共析转变出现三相共存区； （3）改变共晶转变温度范围；提高共析转变温度； （4）减小奥氏体区域。 3、只考虑Si、P等元素对共晶点实际碳量影响的计算公式为CE=C+1/3（Si+P）； 4、亚共晶铸铁凝固特点：凝固过程中，共晶体不是在初析树枝晶上以延续的方式在结晶前沿形核并长大，而是在初析奥氏体晶体附近的枝晶间、具有共晶成分的液体中单独由石墨形核开始；石墨作为领先相与共晶奥氏体共生生长； 5、过共晶铸铁的凝固特点：凝固过程则由析出初析石墨开始，到达共晶温度时，共晶石墨在初析石墨上析出，共晶石墨与初析石墨相连。 6、石墨的晶体结构是六方晶体。 7、如图所示，形成片状石墨的晶体生长是Ａ向占优，而球状石墨是Ｃ向生长占优， 8、F、C型石墨属于过共晶成分铸铁中形成的石墨 Ａ型Ｂ型Ｄ型Ｆ型 9、球状石墨形成的两个必要条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度；铁液与石墨间较大的表面张力。 10、球墨铸铁的球状石墨的长大包括两个过程：石墨球在熔体中直接析出并长大；形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下长大。 11、由于球状石墨的生长是在共晶成分下形成的石墨和奥氏体分离长大，因此其共晶过程又称之为离异共晶； 12、灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成，基体的主要形式有珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。 13、普通铸铁中除铁以外，五大基本元素包括碳、硅、锰、硫、磷，其中碳、硅是最基本的成分，磷、硫是杂质元素，因此加以限制。 14、在铁碳双重相图中，稳定系和亚稳定系的共晶反应温度差别形成了共晶温度间隔，对于Ni、Si、Cr、S这四种元素来说，促进合金液在冷却过程中按稳定系转变的元素有Ni、Si，按亚稳定系转变的元素有Cr、S。 15、Cr元素在铸铁中的作用: (1)反石墨化元素,珠光体稳定元素;
合金熔炼知识点总结
合金熔炼知识点总结 1.铸造性能：流动性，充型能力，收缩性，偏析。气体及夹杂物等 2.合金的流动性与充型能力的区别 1）充型能力是液态金属充满型腔获得形状完整，轮廓清晰铸件的能力 流动性是指液态铸造合金本身的流动能力。 2）流动性好的合金，其充型能力强 3）流动性影响因素：合金的种类，化学成分及结晶特点 3.收缩性：铸造合金从液态冷却到室温的过程中，其体积和尺寸缩减的现象称为收缩性。1）收缩的三个阶段;液态收缩阶段，凝固收缩阶段，固态收缩阶段。 2）收缩方法：体收缩，线收缩 3）影响收缩的因素：化学成分，浇注温度，铸件结构与铸型条件 4）收缩对铸件质量的影响：产生缩松和缩孔[主要原因是液态收缩和凝固收缩] 防治措施：调整化学成分，降低浇注温度和减少浇注速度，增加补缩能力，增加铸型激冷能力。 6.铸造应力：铸件在凝固冷却的过程中因温度的下降而产生收缩使铸件和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力称为铸造应力。 1）铸造应力按其产生的原因可分为三种：热应力，固态相变应力，收缩应力 2））铸造应力的防止和消除措施：采用同时凝固的原则提高铸型温度改善铸型和型芯的退让性进行去应力退火 7.铸铁：铸铁是一系列主要由铁、碳和硅组成的合金的总称[铁，碳，硅，锰，磷，硫及其其他合金元素] 1）铸铁中的碳以化合态渗碳体和游离态石墨形式存在 2）.影响铸铁组织和性能的因素： a.碳和硅[铸铁中碳、硅含量均高时，析出的石墨就愈多、愈粗大] b.硫[强烈阻碍石墨化,增加热脆性，恶化铸铁铸造性能硫含量限制在0.1-0.15%以下] c.锰[弱阻碍石墨化，具有提高铸铁强度和硬度的作用锰含量控制在0.6~1.2%之间] d.磷[对铸铁的石墨化影响不显著。含磷过高将增加铸铁的冷脆性磷含量限制在0.5%以下] 8.铸铁分类： 1）按碳存在形式分：白口铸铁，灰口铸铁，麻口铸铁 2）按石墨存在形式分：灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁 3）按化学成分分：普通铸铁，合金铸铁 4）按性能分：耐热铸铁，耐磨铸铁，耐腐蚀铸铁 9.灰铸铁（HT)：指碳主要以片状石墨形式出现的铸铁，断口呈灰色。它是工业中应用最广的铸铁。 1）灰口铸铁的组织：铁素体+片状石墨铁素体．珠光体+片状石墨珠光体+片状石墨2)灰铸铁的性能特点：抗拉强度，塑性韧性均不如钢属于脆性材料; 铸造性能较好; 具有良好的减振性; 耐磨性好缺口敏感性低. 3）灰铸铁的孕育处理目的：消除白口、细化组织，改善石墨形态，提高组织均匀性
铝合金熔炼工艺
铝合金熔炼工艺1、性能特征目前压铸件数量最多的就是铝合金，它具有重量轻、比强度高，有较高的力学性能和耐腐蚀性能等。但与锌合金相比，它的铸造性能相对要差，有粘模倾向，在熔炼中更易产生氧化、吸气、偏析、夹渣、结晶粒大等缺陷，铁是铝合金中的有害元素，但铝合金中的含铁量低于0.6%时，在生产过程中容易产生粘模，高于1%时，会使合金中力学性能降低。铝合金"增铁"的原因主要来自三个方面：1）熔炼过程中，铁和合金接触机会较多，如坩埚、铁勺、浇包、熔炼工具等，它们的表面均应涂上涂料。 2）铁在铝合金熔液中溶解速度随温度升高而增大，铝合金熔炼温度高于750℃时，即称为"铝合金过烧"，这时候铁的溶解速度增大很快。3）铝合金中的增铁除了温度因素外，还与时间有关，即保温时间越长，增铁量越多，吸气量也增加，因此尽量减少保温时间对合金增铁， 吸气的减少都是有利的。2、铸铁坩埚及熔炼工具、涂料的使用方法铸铁坩埚及工具预热至120～200℃后，在其表面涂上或喷上涂料，可重复喷涂2～3次，以获得致密、均匀的涂层，随后徐徐加热到200～300℃，以烘干排除水分。3、熔炼坩埚铸铁坩埚也 用于铝合金的保温炉中，因铝合金的熔化温度高，易损坏坩埚，其损坏原因有以下因素：1）表面涂料喷涂不好，造成坩埚腐蚀严重。 2）在正常情况下，采用铸铁坩埚保温时，其溶液温度为620～680℃（按不同合金牌号的铸件的要求而异），如将铸铁坩埚作熔化兼保温时，则埚壁最高温度可达800℃以下；当合金过热时，埚壁温度可达850℃以上，如此温度下，铸铁的抗拉强度很低，稍受载荷或冲击，极可能出现裂纹。3）由于铝合金熔液对铁的侵蚀使铸铁埚壁的内部和外表同时受到侵蚀和烧损，就会加剧裂纹出现的可能。从安全和维护合金质量出发，在连续使用时，应经常清除残渣，涂上涂料，转换坩埚方向使用。使用期限：作保温用为150h左右；作熔化用为100h 左右。4）纯铝熔炼时，应用石墨坩埚。石墨坩埚易碎裂，并吸潮，搬运存放时必须轻挪轻放，避免撞击，应存放在防晒及干燥的场合，使用时应注意以下事项：①首次使用前，应置于熔炉侧缓缓烘干36h，温度不高于80～100℃。②坩埚入炉前，应先将炉壁加热至200～250℃，然后将预热的坩埚放入炉内的填砖上，点火徐徐加热20～30min；再开中火加热坩埚，直到坩埚底呈暗红色，再仔细观察检查坩埚确无伤裂，即可将合金放入进行熔化。③料锭加入坩埚切忌撞击埚壁埚底，如熔炼中发现铝料板结埚壁，切莫扳撬，防止损坏坩埚。④ 使用结束前，必须把坩埚内存余料全部舀出，热坩埚切忌受潮，应放置在干燥的火砖上。4、熔炼方法对于大中型压铸厂家铝合金是采用中央熔炉熔炼后再分配到保温炉保温，而小 型的压铸厂家，通常每台压铸机配备一台以轻柴油为燃料的熔炉，也可采用电熔炉。中央熔炉的熔炼操作要求如下：1）锭料与回炉料应搭配使用，回炉料的比例不大于50%，回炉料是指浇口溢流槽、废铸件，不包括飞边和残屑。2）入炉的料锭和回炉料的表面应干净，干燥，先以小料（回炉料）填底，加入料锭，以防砸坏炉底。 3）炉料熔化开始即用覆盖剂撒在液面上，要覆盖全部金属液面，防止氧化和吸气。4）铝合金液的出水温度应为720～750℃，盛铝液的浇包应预热及涂上涂料。当铝液离浇包口端100mm处即停止放液,并以备好的干燥精炼剂用钟罩压入合金液底部，除气精炼后即运至保温炉保温。 5）从浇包中的铝液倒入保温炉坩埚时应稳妥，防止铝液飞溅伤人和卷入空气，当倒入的铝液至离埚口端50mm处止。6）表面氧化、污染和经油漆、电镀的浇口或铸件都不能直接加
铸造合金及熔炼思考题要点
第一篇铸造有色合金及其熔炼思考题及参考答案 1.基本概念：屈服强度、抗拉强度、固溶强化、时效强化 屈服强度就是指金属对起始塑性变形的抗力；抗拉强度是代表最大均匀塑性变形抗力的指标；固溶强化是指形成固溶体使合金强化的方法；时效强化是指通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，造成的强化。 2.金属材料的强化机制主要有哪些，对强度和塑性有什么影响？ 晶界强化、固溶强化、分散强化、形变强化、复合强化。形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。 3.铸造合金的使用性能有哪些？ 机械性能、物理性能和化学性能 4.铸造合金的工艺性能有哪些？ 铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能 5.基本概念：变质处理、机械性能的壁厚效应 所谓变质处理是在熔融合金中加入少量的一种或几种元素（或加化合物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善合金机械性能。这种随铸件壁厚增加而使机械性能下降的现象，称为机械性能的壁厚效应。 6.铝硅合金进行变质处理的原因及方法？ 原因：铝硅合金中的硅相在自发非控制生长条件下会长成粗大的片状，这种形态的脆性相严重割裂基体，大大降低合金的强度和塑性，为了改变这种状况，必须进行变质处理。方法：生产上常在合金液中加入氟化纳与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。 7.镁、铜、铁和锰对铝硅合金组织和性能的影响？ 1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降；2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性；3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，
铝合金熔炼规范
铝合金的熔炼规范 适用于重力铸造和压铸用铝硅合金（包括Al-Si-Mg、Al-Si-Cu等）指导性文件：《铝合金的熔炼规范》。 （1）总则 ①按本文件生产的铸件，其化学成分和力学性能应符合GB/T 9438-1999《铝合金铸件》、JISH 5202-1999《铝合金铸件》、ASTM B 108-03a《铝合金金属型铸件》、GB/T 15115-1994《压铸铝合金》、JISH 5302-2006《铝合金压铸件》、ASTM B 85-03《铝合金压铸件》、EN1706-1998《铸造铝合金》等标准的规定。 ②本文件所指的铝合金熔炼，系在电阻炉、感应炉及煤气（天然气）炉内进行。一般采取石墨坩埚或铸铁坩埚。铸铁坩埚须进行液体渗铝。 （2）配料及炉料 1）配料计算 ①镁的配料计算量：用氯盐精炼时，应取上限，用无公害精炼剂精炼时，可适当减少；也可根据实际情况调整加镁量。 ②铝合金压铸时，为了减少压铸时粘模现象，允许适当提高铁含量，但不得超过有关标准的规定。 2）金属材料及回炉料 ①新金属材料 铝锭：GB/T 1196－2002《重熔用铝锭》 铝硅合金锭：GB/T 8734-2000《铸造铝硅合金锭》 镁锭：GB 3499-1983《镁锭》 铝铜中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》 铝锰中间合金：YS/T 282-2000《铝中间合金锭》 各牌号的预制合金锭：GB/T 8733-2000《铸造铝合金锭》、JISH 2117-1984《铸件用再生铝合金锭》、ASTM B 197-03《铸造铝合金锭》、JISH 2118-2000《压铸铝合金锭》、EN1676-1996《铸造铝合金锭》等。 ②回炉料 包括化学成分明确的废铸件、浇冒口和坩埚底剩料，以及溢流槽和飞边等破碎的重熔锭。 回炉料的用量一般不超过80％，其中破碎重熔料不超过30％；对于不重要的铸件可全部使用回炉料；对于有特殊要求（气密性等）的铸件回炉料用量不超过50% 。 3）清除污物
合金及熔炼 (1)
1、屈服强度：表示方法：试样拉伸过程中标距部分残余伸长为原长度的0.2×10时的应力，符号δ0.2. 名词解释：就是指金属对起始塑性变形的抗力； 抗拉强度：表示方法：最大均匀塑性变形抗力的指标δb 名称解释：是代表最大均匀塑性变形抗力的指标； 延伸率：表示方法：δ 铸造合金的分类：铸造有色合金和铸造黑色合金 常用的熔炼方法及加热原理：冲天炉熔炼：利用焦炭燃烧产生热量使合金融化。 电弧炉熔炼：利用电弧产生的热量来熔炼合金。 感应炉熔炼：利用交流电感应作用是金属本身产生热量来熔化金属的一种熔炼方法 固溶强化：指形成固溶体使合金强化的方法 时效强化：通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒，这样的强化加时强化 变质处理：是在熔融的合金中加入少量的一种或几种元素（或加化和物起作用而得），改变合金的结晶组织，从而改善机械性能 机械性能的壁厚效应：机械性能随壁厚的增加而下降的现象 变质潜伏期：变质元素加入铝液后，必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作用，此保持时间称为潜伏期 炉料遗传性：质量差的炉料，熔化后获得的铸件组织性能也差，虽经正常熔炼工艺的处理仍无改善 球化衰退：球化处理后的铁液在停留预定时间后，球化效果会下降甚至消失 铁碳相图双重性：是指碳既可以以石墨形式存在，又可以以Fe3c形式存在。 炉气燃烧比：是指CO2占（CO2+CO）总量的百分比。 冲天炉的炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向 魏氏组织：铸钢冷却时，在二次结晶过程中，若铁素体呈针、片状从奥氏体中析出，且与晶粒周界成一定的角度，通常将这种先共析针（片）状铁素体加珠光体的组织 等强温度：随着温度升高，在一定温度时，晶界和晶内强度相等 金属的钝化：是指活泼金属由易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态 集肤效应：由于高频，炉料中的电流绝大部分都沿表层流过，这种现象称为集肤效应 回火脆性： 稳定化处理：充分发挥钛的作用，使钢中尽可能多的C都形成TiC，并将铬稳定在奥氏体基体中的热处理方法称为稳定化处理。 3、金属材料的强化机制有哪些，细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响 答：机制：细晶强化、固溶强化、时效强化、弥散强化、形变强化 实质：增加晶界能同时提供塑性和强度 影响：形变强化与粒子强化在强度提高时，塑性会显著降低；固溶强化在强度提高时塑性还能保持较好的水平；晶界强化时，细化晶粒提高强度也改善塑性。 4、铸造合金的使用性能有哪些： 答：机械性能、物理性能、化学性能 5、铸造合金的工艺性能有哪些： 答：铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能 6、铸造铝合金的分类及牌号表示方法? 分类：si,cu,mg,zn四类，表达方式分别是：zl1**,zl2**,zl3**,zl4**,牌号：zal+合金元素+元素含量 标准类铸镁合金（Mg-Al-Zn系合金）；2）高强度类铸镁合金（Mg-Zn-Zr系合金）：3）耐热类镁合金（Mg-RE-Zn-Zr系合金） 7、铝硅合金进行变质处理的原因及方法？ 答：原因：硅相在自发非控制生长条件下回长成片状，这种形态的脆相严重地割裂基体，大大降 低了合金的强度和塑性 方法：加入氟化钠与氯盐的混合物来进行变质处理，加入微量的纯钠也有同样效果。 8、镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响 答1）镁：少量的镁，即能大大提高抗拉和屈服强度，随着镁量增加，强化效果不断增大，强度急剧上升，而塑性下降； 2）铜：使铝硅合金强度显著增加，但伸长率下降，提高合金的热强性； 3）铁：恶化了合金的机械性能，特别是塑性，同时降低了合金的抗蚀性； 4）锰：在Al-Si合金中加入锰，可大大降低Fe的危害。 9、Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因 答：原因：活塞材料要求具有高的热强性和耐磨性，低的线膨胀系数和密度。共晶及过共晶合金铝硅合金中含有大量共晶和初生
铝合金熔炼工艺流程和操作工艺
铝合金熔炼工艺流程和操作工艺(一) 装料 熔炼时，装入炉料的顺序和方法不仅关系到熔炼的时间、金属的烧损、热能消耗，还会影响到金属熔体的质量和炉子的使用寿命。装料的原则有： 1、装炉料顺序应合理。正确的装料要根据所加入炉料性质与状态而定，而且还应考虑到最快的熔化速度，最少的烧损以及准确的化学成分控制。 装料时，先装小块或薄片废料，铝锭和大块料装在中间，最后装中间合金。熔点易氧化的中间合金装在中下层。所装入的炉料应当在熔池中均匀分布，防止偏重。 小块或薄板料装在熔池下层，这样可减少烧损，同时还可以保护炉体免受大块料的直接冲击而损坏。中间合金有的熔点高，如AL-NI和AL-MN合金的熔点为750-800℃，装在上层，由于炉内上部温度高容易熔化，也有充分的时间扩散；使中间合金分布均匀，则有利于熔体的成分控制。 炉料装平，各处熔化速度相差不多这样可以防止偏重时造成的局部金属过热。 炉料应进量一次入炉，二次或多次加料会增加非金属夹杂物及含气量。 2、对于质量要求高的产品（包括锻件、模锻件、空心大梁和大梁型材等）的炉料除上述的装料要求外，在装料前必须向熔池内撒20-30kg粉状熔剂，在装炉过程中对炉料要分层撒粉状熔剂，这样可提高炉体的纯洁度，也可以减少损耗。 3、电炉装料时，应注意炉料最高点距电阻丝的距离不得少于100mm，否则容易引起短路。 熔化 炉料装完后即可升温。熔化是从固态转变为液态的过程。这一过程的好坏，对产品质量有决定性的影响。 A、覆盖 熔化过程中随着炉料温度的升高，特别是当炉料开始熔化后，金属外层表面所覆盖的氧化膜很容易破裂，将逐渐失去保护作用。气体在这时候很容易侵入，造成内部金属的进一步氧化。并且已熔化的液体或液流要向炉底流动，当液滴或液流进入底部汇集起来时，其表面的氧化膜就会混入熔体中。所以为了防止金属进一步氧化和减少进入熔体的氧化膜，在炉料软化下塌时，应适当向金属表面撒上一层粉状熔剂覆盖，其用量见表。这样也可以减少熔化过程中的金属吸气。 覆盖剂种类及用量 炉型及制品电气熔炼煤气炉熔炼 覆盖剂用量普通制品特殊制品普通制品特殊制品 （占投量） /% 0.4-0.5 0.5-0.6 1-2 2-4 覆盖剂种类粉状熔剂 Kcl：Nacl按1：1混合 B、加铜、加锌 当炉料熔化一部分后，即可向液体中均匀加入锌锭或铜板，以熔池中的熔体刚好能淹没住锌锭和铜板为宜。 这时应强调的是，铜板的熔点为1083℃，在铝合金熔炼温度范围内，铜是溶解在铝合金熔体中。因此，铜板如果加得过早，熔体未能将其盖住，这样将增加铜板的烧损；反之如果加得过晚，铜板来不及溶解和扩散，将延长熔化时间，影响合金的化学成分控制。 电炉熔炼时，应尽量避免更换电阻丝带，以防脏物落入熔体中，污染金属。 C、搅动熔体 熔化过程中应注意防止熔体过热，特别是天然气炉（或煤气炉）熔炼时炉膛温度高达1200℃，在这样高的温度下容易产生局部过热。为此当炉料熔化之后，应适当搅动熔体，以使熔池里各处温度均匀一致，同时也利于加速熔化.
合金熔炼原理复习答案
1、只考虑Si、P等元素对共晶点实际碳量影响的计算公式为CE=C+1/3（Si+P）； 9、球状石墨形成的两个必要条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度；铁液与石墨间较大的表面张力。 10、球墨铸铁的球状石墨的长大包括两个过程：石墨球在熔体中直接析出并长大；形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下长大。 16、孕育处理：铸铁铁液在浇注前，在一定的温度和成分下，加入一定量的孕育剂如硅铁等，改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高铸件性能为目的的处理方法，谓之孕育处理。 27、球墨铸铁的退火处理目的是除去铸态组织中的自由渗碳体及获得铁素体球墨铸铁； 28、球墨铸铁正火处理的目的在于增加金属基体中珠光体的含量和提高珠光体的分散度； 50、铸钢件断面典型的晶粒分布如图所示，包括三个区域：1—表面细晶区；2—柱状晶区；3—中间等轴晶区。 56、不锈钢中铬的主要作用 其作用包括：（1）在铸件表面形成致密的氧化膜；（2）提高铁素体的电极电位。 62、吹氩精炼：利用氩是惰性气体，既不溶于钢液中，又不合钢液中的元素反应，因此向钢包内的钢液中吹氩，氩气泡在缓慢上升过程中吸附非金属夹杂和溶解在钢液中的气体，达到净化作用；同时由于氩气泡内CO的分压力为0，因此[C]和[O]在氩气泡和钢液界面上发生反应形成CO进入氩气泡，从而达到脱氧的目的。 70、铝合金熔炼时三要素“防”“排”“溶”具体含义 “防”就是覆盖剂、变质剂烘焙除潮；工具烘干后喷刷涂料再烘干；炉料加入前除去水锈和油污，严防水气和各种含气脏物混入铝液中，产生Al2O3夹杂和H2等； “排”是指通过精炼，清除氧化夹杂和气体，除杂是除气的基础； ) “溶”是指通过快速凝固或加大凝固时的结晶压力，使铝液中的[H]全部溶于铝铸件中，不致形成气孔。 71、如何理解铝合金精炼时“除杂是除气的基础” （1）铝液表面的氧化铝膜吸附大量的水气和H2； （2）滤液中卷入Al2O3夹杂时，既增加了[H]，吸附H2的Al2O3又是温度下降时气泡形核的基底，容易在铸件中形成气孔。 72、名词解释 （1）ZL201：铸造铝铜合金ZAlCu5Mn，是重要的耐热高强度铸铝合金，成份Cu ~%，Mn %~%，Ti ~%，其余为Al。 （2）ZL104：铸造铝硅镁系合金ZAlSi9Mn，成分为 Si ~%，Mg %~%，Mn ~%，其余为Al，铸态组织由α+（α（Al）+β（Si））组成。 （3）T4 固溶处理将铸件加热至固相线附近，使强化相溶入α（Al）中，在淬入冷却介质中获得过饱和的α（Al）固溶体，提高铸件的强度和塑性的一种热处理工艺 （ （4）T6 是指固溶处理加上完全人工时效，固溶处理是指将铸件加热至固相线附近，使强化相溶入α（Al）中，在淬入冷却介质中获得过饱和的α（Al）固溶体，再将铸件加热至一定温度进行去应力退火的一种热处理工艺。 74、铝合金的变质处理包括三类：（1）α（Al）的晶粒细化处理；（2）初晶Si的细化处理；（3）共晶硅的变质处理。（3分） 77、10-1锡青铜的合金牌号为ZCuSn10P1，其成分为Sn9%~11%, P ~%,其余为Cu,请说出P作为合金元素加入的作用: (1) 生成Cu3P,硬度高,作为耐磨组织的硬相,提高材料的耐磨性; (2) P具有脱氧作用;
铝合金熔炼工艺及注意事项
1、炉料处理 所有炉料入炉前均需要预热，以去除表面附的水分，缩短熔炼时间。 2、坩埚及熔炼工具的准备 （1）新坩埚使用前应清理干净及仔细检查有无穿透性缺陷，确认没有任何缺陷才能投入使用，预热至暗红色（500—600度）保温2小时以上，以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质，待冷却到300度以下时，仔细清理坩埚内壁，在温度不低于200度时，喷刷涂料，烘干烘透后才能使用。 （2）压勺、搅拌勺、浇包等熔炼工具使用前必须除尽残余金属及氧化皮等污物，经过200-300度预热后涂刷防护涂料，涂刷后烘干待用。 3、熔炼温度的控制 合金液快速升至较高的温度（705度左右），进行合理的搅拌，以促进所有合金元素的溶解，确认所有元素全部溶解后，进行精炼除气，扒除浮渣后将至浇注温度。（因铝溶液的温度难以用肉眼来判断的，所以必须用测温仪表控制温度，测温仪表应定期校准和维修；热电偶套管应周期的用金属刷刷干净，涂以防护性涂料，以保证测温结果的准确性及延长使用寿命。 4、熔炼时间的控制 为了减少铝溶液的氧化、吸气，应尽量缩短铝溶液在炉内的停留时间，快速熔炼。为加速熔炼过程，应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料，以便在坩埚底部尽快形成熔池，然后再加出铝锭，使之能徐徐浸入逐渐扩大熔池，加速熔化；在炉料主要部分熔化后，再加入熔点较高、数量不多的合金元素，升温、搅拌以加速熔化，最后降温，压入易氧化的合金元素。 5、精炼处理
精炼处理温度：690—730度 精炼剂（充分预热）加入量铝液重的0.15—0.2%，用钟罩压入 处理时间为3—5分钟后静止5—10分钟，扒除浮渣进行浇注，浇注温度为700—740度。
铝合金及其熔炼
铝合金及其熔炼 一、铝合金的系列：铝合金共有三个系列根据与其形成合金的元素而有些区别。 1、铝硅系：合金中硅含量在共晶点附近，合金的流动性好，铸造性能好，不易产生裂纹，致密性好，热膨胀量小，导热性好，耐腐蚀，适合压铸大型薄壁复杂铸件。但是其机械性能不够高，切削性稍差，阳极氧化不理想。 2、铝硅铜系：合金具有最佳综合性能，应用广泛，尤其在汽摩行业。 3、铝镁系：合金的强度、塑性、耐蚀性和表面质量最佳，但收缩和膨胀量大，铸造性能差。 二、合金元素的作用： 1、硅：铝与硅的共晶点在11.7%，共晶合金的凝固温度范围最小，补缩及抗热裂性最好，共晶点附近的合金都有良好的流动性，适合铸造薄壁，复杂大型的铸件。随着含硅量的提高，强度与硬度也有所提升，但伸长力下降，切削性能变差，而合金对坩埚的熔蚀也增加。 2、铜：铜对于铝合金可提高机械性能改善切削性，但耐蚀性降低，热裂倾向增大。 3、镁：铝镁合金耐蚀性好，但由于凝固温度范围大，有热脆性故铸件易于产生裂纹，其流动性随着镁含量的提高而改善，但相应收缩也增加。对于铝硅系合金而言，镁有强化效能，提高耐蚀性，改善电镀，阳极氧化的性能及铸件表面质量。但对铝硅铜而言，必须控制其含量，因为镁会造成热裂，冷脆降低伸长率和冲击韧性。 4、铁：铁能缓解铝与模具的亲和力，通常控制在0.6% ~ 1%之间，过高的含铁量在铸件中产生FeAl3针状相，降低性能。在铝硅系及铝硅铜系里过量的Fe形成金属间化合物造成脆性在切削时会影响表面粗糙度。 5、锰：适量锰能中和过量铁的不利影响，但不大于0.5%。 6、锌可提高流动性，改善机械性能，但高温脆性大，产生热裂。 7、锡：改善切削性能，降低强度和耐蚀性，有高温脆性。 8、镍：少量的镍能改善机械性能，对耐蚀性不利。 9、铅：改善切削性能，但有损耐蚀性。 10、铬：改善耐蚀性。 11、钛：细化结晶，改善性能。 三、铝合金的熔炼： 铝合金的熔炼对压铸企业而言是个重要环节，一般均有熔炼及保温二种过程，一边压铸一边熔炼是不被容许的。 1、压铸对铝合金液有如下几个要求： ①化学成分符合要求，成分均匀。 ②气体熔解量小，氧化夹杂，熔剂残留少，以免在铸件中形成气孔和夹渣。 ③组织细化使铸件能获得致密的结晶。 由于熔炼过程不妥而造成的铸造缺陷，有渗漏，气孔夹渣，偏析，裂纹，晶粒粗大等。 2、铝合金熔炼的工艺流程如下： 熔炉预热————→装料——→熔化→炉前检查→调整成分→精炼和除渣 ↑↑↑↑ 熔炉及工具准备炉料准备快速分析精炼剂准备 →调温→浇入保温炉 对于工艺流程的每个环节都要做到尽可能完善： 熔炼炉：常用燃油气炉，电阻炉，感应炉，其中燃油燃气的效力较高，但目前油价居高不下，也是个压力，电阻炉效力最低。
合金熔炼
合金熔炼 一、名词解释 1、碳当量:根据各系元素对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量折算成碳量的增 加或者减小。 2、共晶度：铸铁中的实际碳的质量分数于碳当量共晶值之比，可衡量铁偏离共晶的程 度 3、共晶团：共晶系合金在共晶凝固阶段有溶质相与基体相共生生长的晶粒团。 4、铸铁：碳含量大于2.14%或者组织中具有共晶组织，并含有较多Si、Mn、P、S杂 质元素的铁碳合金。 5、球墨铸铁：在铁水浇注前经球化和孕育处理，C主要以球状形式存在于铸铁中。 6、固溶强化：通过合金元素固溶与金属基体中，使晶格发生畸变，从而使塑性变形的 抗力增加，合金强度和硬度提高的过程。 7、变质处理:铸造合金的组织细化。 8、锡汗：锡青铜有很强的枝晶偏析和反偏析现象，常在铸件表面渗出许多灰白色颗 粒。 9、缩减作用：在铸铁中，石墨占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效截 面积减少的现象称为缩减作用。 10、割裂作用（切割作用）：灰铸铁在承受负荷时，片状石墨造成应力集中的现象 称为割裂作用（切割作用）。 11、孕育处理：在一定条件下，向铁液中加入一定质量的物质（孕育剂）以改变铁 液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高性能为目的的处理方法称为孕育处理。 12、球化处理：向铁液中加入某些物质（球化剂）使铸态组织中的碳以球状形式存 在的工艺过程称为球化工艺。 13、铸造性能：合金的铸造性能是表示合金在铸造生产中所表现出来的工艺性 能。铸造性能是合金的流动性、收缩性、偏析性和吸气性等性能的综合体现。 14、白口倾向：铁液在浇铸后得到铸件的成分为白口铸铁的现象称为白口倾向。 15、最惠风量：冲天炉熔铁时，在—定焦耗量下,铁液温度达到最高的风量称为最惠 风量。 16、焦耗：在冲天炉熔化铁液时一定量的铁液消耗的焦炭量称为焦耗。 17、氢脆：铸造碳钢的铸态组织中，由于存在氢气气泡而变脆的现象称为氢脆。
铝硅合金的熔炼
铝硅合金的熔炼 冶金1班：郑伟1143081004 前言：从20世纪韧铝合金用于铸造工业以来，合金的成分有了很大的发展，合金的品种越来越丰富。早期使用的铸造铝台金含t3％2n和3％cu。这种合金在第一次世界大战前后用量很大，后来由于金屑型铸造的发展而被铝铜合金取代。同时，铝硅台金开始得到应用．铝镁合金也随之推出。 1919年，美国生产的铝合金铸件，97％以上由含8％cu的铝合金铸造。1933年，用这种合金生产的铸件仍占铝合金铸件的50％左右。除了在铸态下使用的合金外，后来又开发出可以热处理的铝锅台金，含大约4％cu o 随着金屑型铸造和压铸工艺的发展，铝硅合金得到广泛应用。近年来，在铸造领域应用的铝合金，除了铝硅系列合金之外，还有铝锅系列、铝镁系列、铝锌系列和其他系列的铝合金。在这些系列的合金中，除了少数的二元合金外，大多数都是添加多种合金元素的多元合金。 摘要：铝硅合金熔炼性质工艺流程 正文： 铝硅系列合金具有良好的铸造性能，较小的线胀系数，耐磨性能好，气密性也很好。这种合金被广泛地应用于铸造复杂的铸件，如汽车发动机铸件等。 铝的国家标准 铸造铝合金生产中所用的铝包括电解原铝重熔用铝锭和一定数量的再生铝。有些牌号的铸造铝合金要以电解原铝为原料，有些牌号则可以用大部分再生铝和小部分电解原铝作原料．有些牌号甚至可以完全用再生铝作原料。 电解原铝是用冰品石—氧化铝熔融盐电解法生产的。自中华人民共和国成立以来，我国的电解铝工业从无到有p生产技术和铝产量都有很大发展。1999年我国铝的总产量已达265万吨，跃居世界第三位，仅次于美国和俄罗斯。2003年我国铝的总产量达到542万吨，居世界首位。但是．我国铝的人均占有量还很少。 硅的国家标准 我国工业硅必须符合国家标憋哪288l一91，工业硅厂工业硅的内控标准如表2.4,2．5所示。
铸造合金及其熔炼复习总结1
1、计算下列灰铸铁的碳当量及共晶度，并简述各铸铁的一次结晶过程。 （1）C：3.1%；Si：1.6%；Mn：0.6%；P：0.08%；S：0.08%； （2）C：3.6%；Si：2.6%；Mn：0.5%；P：0.06%；S：0.08%； 碳当量：将元素对共晶点实际碳量的影响折算成碳量的增减称为碳当量。 CE=C+1/3(Si+P) 共晶成分=4.26% 过共晶>4.26% 亚共晶<4.26% 共晶度：铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量比值，表示铸铁偏离共晶点的程度。 S c=C铁/[4.26%-1/3(Si+P)] 过共晶>1 共晶=1 亚共晶<1 答：（1）碳当量CE=C+1/3(Si+P)=3.2%+1/3(1.5%+0.08%)=3.73% 共晶度S c=C铁/[4.26%-1/3(Si+P)]=3.2%/[4.26%-1/3(1.5%+0.08%)]=0.86 CE<4.26%为亚共晶成分，其一次结晶过程为：铁液冷却时，先遇到液相线，在一定的过冷下析出初析奥氏体并逐渐长大，当进入共晶阶段后，开始形成共晶团。 （2）碳当量CE=C+1/3(Si+P)=3.6%+1/3(2.7%+0.06%)=4.52% 共晶度S c=C铁/[4.26%-1/3(Si+P)]=3.6%/[4.26%-1/3(2.7%+0.06%)]=1.08 CE>4.26%为过共晶成分，其一次结晶过程为：铁液冷却时，先遇到液相线，在一定的过冷下析出初析石墨的晶核，并在铁液中逐渐长大，当进入共晶阶段后，开始形成共晶团。 2、试分析为什么灰铸铁一般不能通过热处理提高其性能，而球墨铸铁可以通过热处理来提高其性能。 答：在灰铁件的生产中，之所以不能通过热处理大幅度提高其性能，其主要原因是由于灰铸铁的组织是有片状石墨和基体组成，并且片状石墨的数量、分布、状态和尺寸大小对灰铸铁和性能影响极大，对其性能起着关键的作用。而热处理只能改变基体，基本不能改变片状石墨的数量、分布、形态和大小，因此在灰铸铁的生产中难以通过热处理大幅度改善和提高其力学性能。 而球墨铸铁中石墨呈球状，对基体的切割和缩减作用大大降低。基体的机械性能对球墨铸铁的性能起决定性作用。通过热处理可以改善其基体组织，从而提高机械性能。因此在球墨铸铁的生产中可以通过热处理来提高其力学性能。 3、简述其碳当量、冷却速度对灰铸铁组织和性能的影响。 答：当冷却速度一定时，碳当量越大，析出的铁素体越少，石墨越多，粗大，并且分布不均匀；灰铸铁的强度、硬度减小，塑性、韧性增大。碳当量越小，则反之。当碳当量一定时，随着冷却速度的增加，铁液的过冷度增大，灰铸铁的白口倾向越来越大，析出的铁素体增加，石墨减少，但石墨数量多，细小，并且分布均匀，灰铸铁的硬度、强度增大，塑性、韧性下降。随着冷却速度的减小，则反之。 4、简述灰铸铁与球墨铸铁在化学成分、金相组织及力学性能方面的主要差别。 答：灰铸铁和球墨铸铁在化学成分方面的差别是：灰铸铁碳量、硅量偏低，锰量、硫量、磷量偏高，而球墨铸铁碳量、硅量偏高，锰量、硫量、磷量较低，并含镁和稀土球化元素；二者在组织上的差别是：灰铸铁金相组织：片状石墨+珠光体+少量铁素体+极少量磷共晶和渗碳体，球墨铸铁的金相组织：球状石墨+基体（珠光体+铁素体）+极少量渗碳体（或没有）；二者在性能上的差别：灰铸铁强度低（σb=100~400MPa），且是脆性性材料。球墨铸铁强度较高（σb=400~800MPa），且具有良好的塑性、韧性（延伸率=2~20%），依据不同比例的基体种类，可实现强度和塑、韧性的匹配。 5、分析在球墨铸铁生产中，为什么必须进行孕育处理。（简述球墨铸铁孕育处理的作用或目的） 答：1）消除结晶过冷倾向，球墨铸铁加入了Mg,RE等球化剂，共晶转变温度降低，结晶过冷倾向大，易形成白口组织。孕育处理可以消除结晶过冷倾向，避免按介稳定系凝固。 2）促进石墨化，球铁铁液经球化净化了体系，形核率降低。加入孕育剂，增加了石墨核心，细化球状石墨，提高球状石墨生长的稳定性，提高了石墨球的圆整度。 3）减小晶间偏析，球铁共晶团生长过程中，结晶前沿富集了正偏析元素，并产生脆性相，降低了铸铁的塑韧性，孕育处理能够使共晶团细化，减小晶间偏析，提高铸铁的塑性和韧性。 6、为什么铸态球墨铸铁组织中易出现少量渗碳体？如何避免和消除？ 答：球墨铸铁铁液的结晶过冷倾向较灰铸铁大，并且球墨铸铁的结晶过冷倾向不随铁液硅含量的高低而变化，因此尽管球墨铸铁的碳硅含量比一般灰铸铁高，但人有较大的白口倾向，在球墨铸铁组织中常发现在共晶团边界上有少量渗碳体析出。若冷却较快，会形成局部或全部白口组织。所以在球化处理后，必须进行有效的孕育处理，以消除过冷倾向，避免铁液按介稳定系凝固。
2013-2014-(1)铸造合金及其熔炼试题与答案
成都理工大学2013－2014学年 第一学期《铸造合金及其熔炼》试卷答案(A) 一、名词解释 1）HT200 是指抗拉强度不低于200Mpa的灰口铸铁； 2）QT500-7是指抗拉强度不小于500MPa，伸长率不小于7的球墨铸铁。 3）ZL201：铸造铝铜合金ZAlCu5Mn，是重要的耐热高强度铸铝合金，成份Cu 4.5~5.3%，Mn 0.6%~1.0%，Ti 0.15~0.35%，其余为Al。 4）孕育处理：铸铁铁液在浇注前，在一定的温度和成分下，加入一定量的孕育剂如硅铁等，改变铁液的凝固过程，改善铸态组织，从而达到提高铸件性能为目的的处理方法，谓之孕育处理。 5）球化处理：向铁水中加入稀土镁合金（球化剂）。（其中镁是具有很强球化能力的元素）。球化剂的作用是使石墨呈球状析出。我国应用最广的球化剂是稀土镁合金。 6）铝合金的吸附精炼：是指在铝合金熔炼时通入不溶气体或加入精炼剂产生不溶于铝液的气体，在上浮的过程中吸附氧化夹杂，同时清除氧化夹杂及其表面依附的H2，达到净化铝液的方法。（3分） 7）水韧处理：高锰钢的含碳量一般在0.9~1.4%，属于高碳钢，铸态组织为奥氏体和碳化物以及少量的珠光体组成，为了消除碳化物，铸件加热至奥氏体化温度，保温至组织全部奥氏体化后，淬火得到单一的奥氏体组织，从而提高铸件的韧性，这一处理成为水韧处理。 8）时效强化（沉淀强化）：时效处理，又称低温回火。时效强化是指在网溶度随温庋降低而减少的合金系中，当合金元素含量超过一定限量后，淬火可获得过饱和固溶体。在较低的温度加热（时效），过饱和固溶体将发生分解并析出弥散相，引起合金强度、硬度升高而塑性下降的过程。它也被称为沉淀强化。 9）T4 固溶处理：将铸件加热至固相线附近，使强化相溶入α（Al）中，在淬入冷却介质中获得过饱和的α（Al）固溶体，提高铸件的强度和塑性的一种热处理工艺。 10）吹氩精炼：利用氩是惰性气体，既不溶于钢液中，又不合钢液中的元素反应，因此向钢包内的钢液中吹氩，氩气泡在缓慢上升过程中吸附非金属夹杂和溶解在钢液中的气体，达到净化作用；同时由于氩气泡内CO的分压力为0，因此[C]和[O]在氩气泡和钢液界面上发生反应形成CO进入氩气泡，从而达到脱氧的目的。 二、填空（20分） 1、石墨形态的不同，铸铁分为灰口铸铁；球墨铸铁；蠕墨铸铁。 2、球状石墨形成的两个必要条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度；铁液与石墨间较大的表面张力。 3、不锈钢中铬的主要作用，其作用包括：（1）在铸件表面形成致密的氧化膜；（2）提高铁素体的电极电位。 4、铸钢件断面典型的晶粒分布如图所示，包括三个区域：1—表面细晶区；2—柱状晶区；3—中间等轴晶区。 5、碳钢铸件热处理的目的是细化晶粒，消除魏氏体（或网状组织）和消除铸造应力。热处理方法有退火、正火或正火加回火。 6、铝合金的变质处理包括三类：（1）α（Al）的晶粒细化处理；（2）初晶Si的细化处理； （3）共晶硅的变质处理。（3分） 7、铸造黄铜是以Zn为主加元素的铜合金，铸造性能好表现在：（1）结晶温度范围小，充型能力强；（2）锌的沸点低，有自发除气作用。 8、木炭是熔炼铜合金时应用的覆盖剂，主要作用是防氧化、脱氧和保温。 三、简答（40） 1、影响铸铁石墨化程度的主要因索？ 答：(1)、化学成分 1)碳和硅：碳是形成石墨的元素，也是促进石墨化的元素。含碳愈高，析出的石墨愈多、石墨片愈粗大。硅是强
铝硅合金的熔炼
铝硅合金的熔炼 前言：从20世纪韧铝合金用于铸造工业以来，合金的成分有了很大的发展，合金的品种越来越丰富。早期使用的铸造铝台金含t3％2n和3％cu。这种合金在第一次世界大战前后用量很大，后来由于金屑型铸造的发展而被铝铜合金取代。同时，铝硅台金开始得到应用．铝镁合金也随之推出。 1919年，美国生产的铝合金铸件，97％以上由含8％cu的铝合金铸造。1933年，用这种合金生产的铸件仍占铝合金铸件的50％左右。除了在铸态下使用的合金外，后来又开发出可以热处理的铝锅台金，含大约4％cu o 随着金屑型铸造和压铸工艺的发展，铝硅合金得到广泛应用。近年来，在铸造领域应用的铝合金，除了铝硅系列合金之外，还有铝锅系列、铝镁系列、铝锌系列和其他系列的铝合金。在这些系列的合金中，除了少数的二元合金外，大多数都是添加多种合金元素的多元合金。 摘要：铝硅合金熔炼性质工艺流程 正文： 铝硅系列合金具有良好的铸造性能，较小的线胀系数，耐磨性能好，气密性也很好。这种合金被广泛地应用于铸造复杂的铸件，如汽车发动机铸件等。 铝的国家标准 铸造铝合金生产中所用的铝包括电解原铝重熔用铝锭和一定数量的再生铝。有些牌号的铸造铝合金要以电解原铝为原料，有些牌号则可以用大部分再生铝和小部分电解原铝作原料．有些牌号甚至可以完全用再生铝作原料。 电解原铝是用冰品石—氧化铝熔融盐电解法生产的。自中华人民共和国成立以来，我国的电解铝工业从无到有p生产技术和铝产量都有很大发展。1999年我国铝的总产量已达265万吨，跃居世界第三位，仅次于美国和俄罗斯。2003年我国铝的总产量达到542万吨，居世界首位。但是．我国铝的人均占有量还很少。 硅的国家标准 我国工业硅必须符合国家标憋哪288l一91，工业硅厂工业硅的内控标准如表2.4,2．5所示。