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;
(2)Cr是缩小γ区元素;
(3) 在含量超过2%易形成白口组织,
(4) Cr含量在10%~30%,形成高碳化合物以及在铸件表面形成氧化膜，从而用作耐磨、耐热零件。
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。
17、简要分析表中灰铁铸件力学一致时，化学成分随铸件壁厚的不同而出现差异？
冷却速度：壁厚越小，冷却速度越大，石墨片就越小，同时形成Fe3C的倾向就越大，易于形成珠光体基体，从而抗拉强度越高；
化学成分：C Si的含量越高，易于石墨化，基体中的铁素体含量增加，从而降低抗拉强度。因此，针对同一抗拉强度时，不同壁厚的铸件化学成分出现差异。
18、铸铁生产过程中，孕育处理的目的：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，适当增加珠光体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他性能。
19、下列哪种元素能增加灰铸铁的流动性？3
（1）Mn、（2）Ｓ、（3）Ｐ、（4）Ｃｒ
20、灰口铸铁在铸造时的收缩过程包括液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段，请问在那个阶段有可能会出现膨胀现象？2
（a）液态收缩（b）凝固收缩（c）固态收缩
21、简要说明球墨铸铁组织和力学性能特点：
球墨铸铁组织一般是由细小圆整地石墨加上金属基体组成，基体主要有铁素体、珠光体以及铁素体和珠光体组成。呈球状的石墨避免了片状石墨尖锐边缘的存在，割裂基体的程度大大减弱，从而提高了铸件的力学性能，同时还可以通过适当的热处理手段来提高铸件的强度和韧性。
22、球状石墨形成的两个必要条件：
（1）铁液凝固时必须有较大的过冷度；（2）较大的铁液与石墨间的表面张力。
23、球墨铸铁的生产过程：熔炼合格的铁液、球化处理、孕育处理、炉前检验、浇注铸件、清理及热处理、铸件质量检验。
24、球墨铸铁的生产选择碳硅含量时一般采用3
（１）高碳高硅（２）低碳低硅（３）高碳低硅（４）低碳高硅
或球墨铸铁生产时C Si Mn S P等元素生产时采用一高四低原则，一高是指（1）（A） C （B）Si （Ｃ）Mn （D）Ｓ
简要说明。
（１）球化剂的加入会促使共晶点右移，并易于形成白口，因此为了提高铸铁的流动性和石墨化，提高含碳量，此为一高；
（２）对于Ｓｉ来说，由于硅含量过高，会降低铸铁的韧性，并使韧性――脆性转变温度升高；因此要控制Ｓｉ的含量，此为一低；
（３）Ｓ不仅促进片状石墨的生长，同时还是白口化元素，而且还形成硫化物夹杂，因此尽可能的降低Ｓ的含量；
（４）Ｐ在球墨铸铁中有严重的偏析倾向，易在晶界处形成磷共晶，严重降低球铁的韧性，同时增大球铁的缩松倾向，因此限制Ｐ的含量；
（５）Ｍｎ由于球化元素具有很强的脱硫作用，Ｍｎ限制硫的作用大大减小，同时Ｍｎ有严重的偏西倾向，形成的晶间碳化物会显著降低球铁的韧性，因此限制Ｍｎ的含量。
25、在生产条件下，目前生产球墨铸铁使用的球化剂一般是以Ｍｇ、Ｃｅ和Ｙ三种元素为基本成分配制的球化剂，我国使用最多的是稀土镁球化剂。
26、球铁生产过程中采用孕育处理的目的：
（１）消除结晶过冷倾向；
（２）促进石墨球化；
（３）减小晶间偏析。
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；
29、可锻铸铁是由（）铸件毛坯经退火处理得到的（2）
（１）灰口铸铁（２）白口铸铁（３）球墨铸铁（４）蠕墨铸铁
30、蠕墨铸铁中石墨形态规定是石墨长度与厚度之比为：1
（１）２～１０（２）１（３）大于５０
31、冷硬铸铁轧辊的铸造方法有三种，包括：一体铸造、溢流铸造和离心铸造。
32、耐热铸铁是指在高温条件下具有一定抗氧化性和抗生长性能，并能承受一定载荷的铸铁。
33、冲天炉熔炼的铁液质量一般包括三个方面：较高的铁液温度、适合的化学成分、限量的有害元素。
34、铸铁在熔炼时，检验铁液的三项冶金指标是指：温度、化学成分和纯净度。
35、冲天炉强化熔炼的主要措施有：预热送风；富氧送风；除湿送风。
36、冲天炉内的底焦层中还原带内进行的主要反应是（4）
（１）C+O2=CO2
(2) 2C+O2=2CO
(3)2CO+O2=2CO2
(4)CO2+C=2CO
37、冲天炉中的底焦层如图所示，请在图中示意出氧化带和还原带，并写出氧和焦炭的四个反应式及其是放热还是吸热。（4分）
（１）C+O2=CO2＋Ｑ
(2) 2C+O2=2CO＋Ｑ
(3)2CO+O2=2CO2＋Ｑ
(4)CO2+C=2CO－Ｑ
还原带
氧化带
37、炉料从冲天炉的加料口下落时，根据炉内焦炭的存在状态不同，可划分为预热区、熔化区、过热区和炉缸区。其中传递给炉料热量最多的是（2）
（１）预热区、（２）熔化区、（３）过热区（４）炉缸区
38、在一般酸性冲天炉中，Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｐ这五大元素的变化趋势是：Ｃ、Ｓ增加；Ｓｉ、Ｍｎ烧损以及含Ｐ不变。
39、简要说明“铁液温度对铁液成分的变化具有决定性影响，高温是控制碳量、减少硫量和降低烧损的基本条件”
（１）高温有益于Ｃ的扩散速度，提高渣的活度，因此有助于铁液中碳的提高；
（２）脱硫反应是吸热反应，因此提高炉温，有助于降低硫的含量；
（３）Ｍｎ、Ｓｉ的氧化反应（烧损）都是放热反应，因此高的炉温，Ｍｎ、Ｓｉ的烧损小。
40、有助于脱Ｓ渣的碱度大、炉温高、氧化气氛低
41、有助于脱Ｐ渣的碱度大、炉温低、炉气氧化性强
42、双联熔炼是指为了提高铁液温度、调整铁液的化学成分，采用冲天炉熔化，工频感应电炉控制和调节铁液的温度成分联合熔炼铸铁的工艺。
名词解释：（1）HT200 是指抗拉强度不低于200Mpa的灰口铸铁；QT500-7是指抗拉强度不小于500MPa，伸长率不小于7的球墨铸铁。
43、灰铸铁在凝固过程中，由于铸造条件下是不平衡凝固过程，因此形成成分偏析，Mn和Si元素分别形成（ 2 ）
(A) Si正偏析，Mn正偏析；(B) Si负偏析，Mn正偏析；
(C) Si正偏析，Mn负偏析；(D) Si负偏析，Mn负偏析；
44、对于灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁三者性能之间关系叙述正确的是（3）
(A) 灰铸铁的减震性能较球墨铸铁差；(B) 蠕墨铸铁的铸造性能最好；
(C) 球墨铸铁的力学性能较差；(D) 蠕墨铸铁的导热性高于灰铸铁。
45、可锻铸铁熔炼时化学成分要求：（4 ）
（A）高碳高硅（B）低碳低硅（C）高碳低硅（D）低碳高硅
46、铸铁件在应用时最常见的腐蚀形式是（ 4 ）
（A）化学腐蚀（B）生物腐蚀（C）应力腐蚀（D）电化学腐蚀
47、下列不用于冲天炉中脱硫时使用的物质是（ 4 ）
（A）石灰（B）电石（D）硅铁（C）白云石
2015年合金及熔炼期末复习题 1.基本要求：屈服强度、抗拉强度、延伸率、疲劳极限的表示方法；各种铸造 合金及分类；常用的熔炼方法及加热原理 2.基本概念：固溶强化、时效强化、变质处理、机械性能的壁厚效应、变质潜 伏期、炉料遗传性、球化衰退、铁碳相图双重性、炉气燃烧比、冲天炉的炉壁效应、魏氏组织、等温强度、金属的钝化、集肤效应、回火脆性、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？ 4.铸造合金的使用性能有哪些（能列举2-3种）？ 5.铸造合金的工艺性能有哪些（能列举2-3种）？ 6.铸造铝合金的分类及牌号表示方法? 7.铝硅合金进行变质处理的原因及方法？ 8.镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响？ 9.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因（注意铝硅合金的共晶点）？ 10.稀土在铝合金、镁合金中有什么作用？ 11.铝铜类合金的铸造性能差，抗腐蚀性低的原因？ 12.铝合金精炼的目的是什么，主要方法有哪些（能列举3-4种）？ 13.铝液中氧化夹杂与针孔有何关系？原因何在？ 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？ 15.影响变质处理效果的因素有哪些？
16.锆对镁合金有什么影响（能列举3-4种）？ 17.镁合金热处理时为什么需要分两个阶段加热？ 18.在几类镁合金中，为什么Mg-Al类合金必须进行孕育处理？ 19.镁合金熔炼时为什么需要保护，其熔炼保护技术有哪几种，基本原理是什么？ 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？ 21.铜合金熔炼时脱氧的原因及常用方法，哪一类铜合金不需要脱氧，为什么？ 22.铸造钛合金常见熔炼方法？ 23.铜合金熔炼时常用的脱氢方法和基本原理？ 24.根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为哪几种？ 25.灰铸铁中根据石墨的形态不同而分为哪几种铸铁？ 26.石墨对灰铸铁的性能有什么影响？ 27.提高灰铸铁性能的主要途径是什么？ 28.球墨铸铁孕育和球化处理的目的是什么？ 29.球墨铸铁和蠕墨铸铁生产的主要工艺过程？ 30.可锻铸铁的生产主要包括那两个步骤？ 31.如果生产薄壁铸铁件，要求较高的塑性及韧性及低的成本，你认为采用哪一 种铸铁最为合适，为什么? 32.铸铁熔炼的方法主要有哪些？ 33.提高冲天炉铁水温度的措施有哪些（能列举2-3项，重点掌握风的温度和风 中氧含量对铁水温度的影响）？ 34.冲天炉与电炉双联的原理？
铸造练习题 一、判断题(本大题共91小题，总计91分) 1.(1分) 浇注温度过低，则金属液流动性差，铸件易产生气孔、缩孔、粘砂等缺陷。（） 2.(1分) 金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的钢铁铸件。（） 3.(1分) 机床中的床身、床腿、尾座、主轴箱体、手轮等是用铸造方法生产的。（） 4.(1分) 熔模铸造与金属型铸造相比较，前者得到的铸件晶粒细。（） 5.(1分) 离心铸造的主要优点是不需型芯和浇注系统，它主要适合于生产圆筒形内腔的铸件。（） 6.(1分) 修补铸件的常用方法有补焊法、渗补法、熔补法和金属喷涂法等。（） 7.(1分) 模样用来形成铸型型腔，铸型用于形成铸件的外形等。芯盒用来制造砂芯（型芯），型芯用于形成铸件的内孔、内腔或局部外形。（） 8.(1分) 浇注温度过高，则金属液吸气多，体收缩大，铸件易产生浇不到、冷隔等缺陷。（） 9.(1分) 对于承受动载荷，要求具有较高力学性能的重要零件，一般采用铸件作毛坯。（） 10.(1分) 确定浇注位置时宽大平面应朝下，薄壁面朝上，厚壁朝下。（） 11.(1分) 造型材料应具有高的耐火度，即型砂承受高温作用而不软化、不熔融的能力。若型砂耐火度差，易使铸件产生粘砂缺陷。（） 12.(1分) 造型材料应具有高的硬度、耐火度，还应有良好的透气性、流动性、退让性等。（） 13.(1分) 当铸件的最大截面不在端部，模样又不便分开，造型时常采用分模造型。（） 14.(1分) 尺寸较大的铸件或体收缩较大的金属应设冒口，冒口可设在铸件的上部、中部或下部。（） 15.(1分) 在不增加壁厚的条件下，选择合理的截面形状和设置加强筋可提高铸件承载能力。（） 16.(1分) 铸件中的气孔能增加毛坯材料的透气性。（） 17.(1分) 砂型铸造手工造型的适用范围是中小批量和单件生产。（） 18.(1分) 最大截面在中部的铸件，一般采用分块模三箱造型。（） 19.(1分) 假箱造型时，假箱起底板作用，只用于造型，不参予合型浇注。（） 20.(1分) 型砂中的附加物包含有木屑，其作用是改善型砂的透气性。（） 21.(1分) 铸铁的浇注温度为液相线以上100℃，一般为1250～1470℃。（） 22.(1分) 确定分型面时尽可能使铸件全部或主要部分置于同一砂箱中。（） 23.(1分) 在常用的铸造合金中，以铸钢流动性最好，灰铸铁流动性最差。（） 24.(1分) 在常用铸造合金中，灰铸铁的流动性最好，铸钢次之，铝合金最差。（） 25.(1分) 型砂主要由原砂、粘结剂、附加物、水和矿物油混制而成。（） 26.(1分) 为了便于造型和防止铸件尖角处产生应力和裂纹，模样和芯盒的所有转角处都应做成圆角。（） 27.(1分) 砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、熔模铸造相比较，大批生产时，金属型铸造的生产率最高。（） 28.(1分) 铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减称为收缩。（） 29.(1分) 加工余量是铸件加工面上，在铸造工艺设计时，预先增加的，在机械加工时需切除的金属层厚度。（）
铸造合金及其熔炼复习思考题 铸铁及其熔炼 1.什么是Fe-C双重相图，那一个相图是热力学稳定的，如何用双重相图来解释 同一化学成分的铁水在不同的冷却速度下会得到灰口或白口，硅、铬对双重相图共晶临界点各有何影响？ 2.什么是碳当量、共晶度，有何意义。 3.分析片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨与奥氏体的共晶结过程和形成条件。 4.铸铁固态相变有那些，对铸铁最终组织有何影响？ 5.冷却速度、化学成分（C、Si、Mn、 Cr、Cu等）对铸铁的一次结晶和二次结 晶有何影响？ 6.灰铸铁中石墨的分布形态有那几种，对铸铁的性能有何影响，从化学成分、 冷却速度及形核等方面说明其形成条件。 7.灰铸铁的基体和非金属夹杂物有那些类型，对铸铁的性能有何影响？ 8.灰口铸铁的性能有何特点？与其组织有何关系？汽车上那些铸件采用灰口铁 生产？ 9.影响灰铸组织、性能的因素有那些，根据组织与性能的关系分析提高灰铸铁 性能的途径和措施。 10.灰铸铁孕育处理的目的是什么，有那些作用，孕育铸铁化学成分的选择原则 是什么，提高孕育效果有那些途径和措施？ 11.说明球墨铸铁生产的工艺过程，其化学成分选择的原则是什么，与灰口铸铁 有何不同？ 12.球墨铸铁的球化剂和球化处理方法有那些？ 13.球铁凝固组织中为何易于出现自由渗碳体，如何消除自由渗碳体？ 14.根据铸铁组织形成原理分析在铸态下获得高韧性、高强度球墨铸铁的途径与 措施。 15.球墨铸铁比灰口铸铁易出现缩孔、缩松缺陷，分析其原因和防止措施。 16.铸铁的热处理有何特点，生产上球墨铸铁采用那些热处理工艺？ 17.蠕墨铸铁有何性能特点？ 18.蠕墨铸铁的化学成分选择与灰铁和球铁有何不同，蠕化剂和蠕化处理工艺有 那些？ 19.简述可锻铸铁生产工艺过程，化学成分选择原则，为何对于薄壁小件采用可 锻铸铁生产有优越性？ 20.减摩铸铁与抗磨铸铁的组织要求有何不同，常用减摩铸铁和抗磨铸铁有那 些？ 21.提高铸铁的耐热性能的途径和措施有那些？常用耐热铸铁有那些？ 22.提高铸铁的耐蚀性能的途径和措施有那些，硅、铭、铬三元素在耐热铸铁及 耐蚀铸铁中的作用是什么？ 23.简述冲天炉的结构与熔炼的一般过程。 24.简述冲天炉内炉气和温度的分布，影响铁液温度的主要因素。 25.冲天炉内铁液成分变化的一般规律？
本答案非标准答案，仅作参考，祝大家期末取的好成绩！ 金属学与热处理铸造合金及其熔炼考试题纲 1．铁碳相图的二重性及其分析 从热力学观点上看，Fe-Fe3C相图只是介稳定的，Fe-C相图才是稳定的；从动力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变也是可能的，因此就出现了二重性。 分析：1）稳定平衡的共晶点C’的成分和温度与C点不同 2）稳定平衡的共析点S’的成分和温度与S点不同 2．稳定态和亚稳定态铁碳相图异同点 稳定平衡态的Fe-C相图中的共晶温度和共析温度都比介稳定平衡的高一点； 在共晶温度时，稳定平衡态的奥氏体的含碳量小于亚稳态平衡下奥氏体的含碳量。 3．用铁碳相图分析铸铁碳钢一二次结晶异同点 一次结晶：铁液降至液相线时，有初析石墨和初析奥氏体析出。温度继续下降，熔体中同时析出奥氏体和石墨，铸铁进入共晶凝固阶段。 当钢液温度降低至液相线时，有高温铁素体析出。温度下降至包晶温度时，发生包晶转变，生成奥氏体。温度继续下降，穿过L+γ区时，又有奥氏体自钢液中析出，此析出过程进行到固相线温度为止。 二次结晶：铸铁的固态相变即二次结晶。继续冷却，奥氏体中的含碳量沿E’S’线减小，以二次石墨的形式析出。当奥氏体冷却至共析温度以下，并达到一定的过冷度，就开始共析转变。两个固体相α与Fe3C相互协同地从第三个固体相长大（成对长大），形成珠光体。当温度下降至GS和PS线之间的区域是，有先共析铁素体α相析出。随着α相的析出，剩余奥氏体的含碳量上升。当温度达到共析转变温度时，发生共析转变，形成珠光体。结晶过程完了后，钢的组织基本上不在变化。 4．分析球状石墨形成过程 目前已基本肯定，球状石墨可以和奥氏体直接从熔体中析出。 在亚共晶或共晶成分的球墨铸铁中，首批小石墨在远高于平衡共晶转变温度就已成形，这是不平衡条件所造成的，但随着温度的下降，有的小石墨球会重新解体，而有的则能长大成球，随着这一温度的进行，又会出现新的小石墨球，说明石墨球的成核可在一定的温度范围内进行。 某些石墨球能在熔体中单独成长至一定尺寸，然后被奥氏体包围，而有的石墨球则很早的就被奥氏体包围，形成奥氏体外壳。总之，石墨球的长大包括；两个阶段，即：1）在熔体中直接析出核心并长大2）形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下成长。 5．灰铸铁的金相组织及其性能特点 灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨所组成，还有少量非金属夹杂物。 特点：强度性能差；硬度特点，同一硬度时，抗拉强度有一个范围，同一强度时，硬度也有一定的范围；较低的缺口敏感性；良好的减震性；良好的减磨性。 6．流动性的概念及其影响因素
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;
第一章 1.概念题 1)铸铁：含碳量大于2.14%或者组织中具有共晶组织的铁碳合金。 2)铁碳双重相图：Fe-Fe3C介稳定系相图与Fe-C（石墨)稳定系相图相结合的双重相图。 3)分配系数： 4)偏析系数： 5)珠光体领域：每个珠光体团由多个结构单元组成，每个结构单元中片层基本平行。每个结 构单元称作一个珠光体领域。 2.简答题 1)普通灰铸铁，除铁外还还有哪些元素？ C、Si、Mn、S、P。 2)介稳定与稳定相图的共晶共析点差异。 共晶点: Fe-Fe3C 1147℃ 4.3%(介稳定) Fe-C 1153℃ 4.26%(稳定) 共析点：Fe-Fe3C 727℃ 0.77% Fe-C 736℃ 0.69% 3)含Si量对稳定系相图的影响。 Si增加，共晶点和共析点含碳量减少，温度增加。 硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区。 Si越多，奥氏体加石墨的共晶温度高出奥氏体加渗碳体的温度也越多。 硅量的增加，缩小了相图上的奥氏体区。 4)说明碳当量、共晶度的定义、意义，如何使用碳当量、共晶度确定铸铁的组织。 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减，叫做碳当量CE。CE>4.26%为过共晶成分 CE=4.26%为共晶成分； CE<4.26%亚共晶成分。 铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值，叫做共晶度S C。 S C >1为过共晶；S C =1为共晶；S C <1为亚共晶成分。 5)按石墨形态铸铁分为哪几种，做出各种石墨形态的示意图？ 灰铸铁（片状) 球墨铸铁蠕墨铸铁团絮状石墨铸铁（可锻铸铁) 6)形成球状石墨的两个必要条件。 铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨的界面张力。 第二章 一、概念题 1.灰口铸铁：通常是指断面呈灰色，其中的碳的主要以片状石墨形式存在的铸铁。 2.孕育处理：铁液浇注以前，在一定的条件下，向铁液中加入一定量的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。 3.铸铁的遗传性：更换炉料后，铸铁的主要成分不变，但组织发生明显变化，炉料与铸件组 织之间的这种关系成为铸铁的遗传性。 二、简答题 1.灰铸铁的室温组织？ 由金属基体和片状石墨所组成。主要的金属基体形式有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体
缩减作用：由于石墨在铸铁中占有一定量的体积，使金属基体承受负荷的有效截面积减少。 缺口作用（切割作用）：在承受负荷时造成应力集中现象。 孕育处理：铁液浇注以前，在一定条件下，向铁液中加入一定量的物质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。 球化衰退:球化处理后的铁液在停留一定时间后，球化效果会下降甚至消失的现象。 石墨漂浮：在铸件上表面或型芯的下表面呈密集的黑斑分布，漂浮层和正常端口组织上有明显的分界线，黑白分明。 可锻铸铁：将一定成分的白口铸铁毛坯经退货处理，使白口铸铁中的渗碳体分解成为団絮状石墨，从而得到由団絮状石墨和不同基体组织组成的铸铁。 减摩铸铁:在摩擦摩擦磨损条件下，具备摩擦系数小，磨损少及抗咬合性良好的铸铁。 冷硬铸铁：是通过一定的工艺方法，使铸铁激冷层的组织形成白口或麻口，铸件内部组织仍保持灰口的铸铁。 炉壁效应：冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向现象。 底焦高度：第一排风口中心线至低焦顶面之间的高度 水韧处理：经1000°C左右水淬处理后组织转变为单一的奥氏体或奥氏体加少量碳化物，韧性反而提高，因此称水韧处理。 脱氧：用脱氧剂除去钢液中残留氧化亚铁中的氧而将铁还原的工艺措施。 集肤效应：在炉料内部，磁通量的分布并不均匀，而是越靠近外层密度越大，越靠近钳锅中心线，磁通量越小，因此在外层中产生的感应电动势和电流比里层来的大，这就是所谓的“集肤效应”。 双重变质：能同是细化初晶硅和共晶硅的变质方法即双重变质。 吸附精炼：指通过铝熔体直接与吸附剂相接触，使吸附剂与熔体中的气体和固态非金属夹杂物发生物理化学、物理或机械作用，从而达到除气除渣的方法 非吸附精炼：不依靠在熔体中加入吸附剂，而通过某种物理作用改变金属—气体系统或金属—夹杂物系统的平衡状态，从而使气体和固体非金属夹杂物从溶液中分离出来的方法。 缓冷脆性：是铝青铜特有的缺陷，在缓慢冷却的条件下，共析分解式的产物γ2相呈网状在α相晶上析出，形成隔离晶体联结的脆性硬壳，使合金发脆，这就是“缓冷脆性”，也称为“自动退火脆性”。 课后题： 1.分析讨论片状石墨、球状石墨的长大过程及形成条件。（P17~19） 石墨类型形成条件长大过程 片状石墨石墨成核能力强，冷却速度 慢，过冷度小。 石墨的正常生长方式应是延基面的择优生长， 最后形成片状组织。 球状石墨铁液凝固时必须有较大的过 冷度和较大的铁液与石墨间 的界面张力。 一定成分的铁液，经过球化粗粒，使铁液中的 硫和氧含量显著下降，此时球化元素在铁液中 有一定的残留量，这种铸铁在共晶凝固过程中 将形成球状石墨。 2..灰铸铁的金相组织特点及性能特点。（P32~33）为什么在铸件总产量中灰铸铁件的产量要占70%或以上？金相组织由金属基体、片状石墨和非金属夹杂物组成。 主要金属基体形式：珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。 性能特点：a强度性能较差。 b硬度的特点：同一硬度时，抗拉强度有一范围，同一强度时，硬度也有一范围。 c较低的缺口敏感性。 d良好的减震性。 e良好的减磨性。 原因：成本较低、生产工艺简单、具有良好的减震性和减磨性。
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，
一、名词解释： 1、碳当量：根据各元素对共经典实际碳量的影响，讲这些元素的量折算成碳量的增减，用CE表示。 2、共晶度：铸铁偏离共晶点的程度可用铸铁实际含碳量与共晶点实际含铁量的比值来表示，称这个比值为共晶度。 3、共晶团：石墨—奥氏体两相共生生长的共晶晶粒称为共晶团。 4、成熟度：直径30mm试棒上测得的有共晶度算出的抗拉强度比值 5、球化元素：加入铁液中能使石墨在结晶声场是长成球状的元素成为球化元素 6、反球化元素：某些元素存在在铁液中回事石墨在生长时无法长成球状。 7、石墨漂浮：是一种严重的比重偏析现象，发生在碳当量大于4.6的情况，呈黑色。 8、灰点：铸态断面上低啊有灰点的课锻铸铁毛坯退火后，石墨形状恶化，强度和韧性降低，这种缺陷成为灰点。 9、回火脆性：黑心可锻铸铁退火后端口不成黑绒状而成亮白色或灰亮色。但金相组织却是正常的，仍为铁素体加团絮状石墨。其中既无自由渗碳体，又无片状石墨。但强度和韧性明显降低。这种端口发白，性能变脆的现象叫作“回火脆性” 10、耐热温度：把铸铁在某一温度下经150小时加热后的生长小于百分之0.2，平均氧化速度小于0.5g （m2.h）的温度成为这种铸铁的耐热温度。 11、集肤效应：由于金属表面与中心电流电抗的不均匀性，实际上百分之80以上的电流其中在表面层，这种现象成为集肤效应。12、出钢浇筑：钢液经过充分还原后调整化学成份到合格范围，并在达到浇注温度时，用铝终脱氧，即为出刚浇注。 13、锡青铜的反偏析：锡青铜铸件常见缺陷铸件表面会渗出灰白色颗粒状富锡分泌物，俗称“冒锡汗” 14、晶质系数：成熟度与硬化度之比用Qi表示，Q在0.5-1.5之间波动，希望Qi 控制在大于1。 二、填空： 1、石墨的正常生长方式应该是沿基面的择优生长，最后形成片状组织。 2、球状石墨生成的两个必要条件是铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨之间的界面张力。 3、在灰铸铁组织中，石墨与金属基体是决定铸铁性能的主要因素。石墨的作用 二重性，有使力学性能降低 的一面，但又能赋予铸铁具 有若干优良性能的一面。 4、孕育处理的目的（球墨 铸铁）：消除结晶过冷倾向、 促进石墨球化、减小晶间偏 析。 5、防止石墨漂浮的措施： 严格控制碳当量、降低原铁 液的含硅量、提高冷却速 度。 6、蠕墨铸铁的孕育处理： 消除结晶过冷倾向（减少自 由渗碳体）、延缓蠕化衰退、 提供足够的石墨晶核，增加 共晶团数，使石墨呈小均匀 分布，提高力学性能。 7、造成灰点的原因：铁液 中碳、硅含量过高、孕育处 理不当。 8、激冷层深度和硬度是决 定冷硬铸铁件使用寿命的 重要因素，而调冷激冷层深 度和硬度是最直接的方式， 就改变冷铸铁的化学成份。 9、冷铸铁的生产工艺：一 是在铸件需要激冷部位放 置着热系数大的铸型。二是 采用符合铸造方法。 10、提高耐热铸铁方式：一 是提高铸铁中硬质相本身 硬度。二是提高铸铁本身硬 度。 11、一般M3C碳化物为连续 网状或板状形貌，而M7C3 和M23C6型碳化物为条状 或条块状形貌。 12、碳钢铸件热处理的目的 是细化晶粒，消除魏氏体组 织和消除铸造应力。 13、高锰钢的铸造性能：流 动性、热裂倾向、应力、粘 沙。 14、变质处理一般在精炼后 进行变质的熔点最好介于 变质温度和浇注温度之间。 15、珠光体铸铁是以珠光体 基体为主特点是强度和硬 度较高，低的缺口敏感性和 好的耐磨性。 16、球墨铸铁常见缺陷：缩 孔、缩松、夹渣、皮下气孔、 石墨漂浮、球化衰退。 三、问答： 1、回火脆性的定义，温度 范围及防止措施： 答：可锻铸铁如果温度范围 在400-500摄氏度温度范 围内停留或缓慢冷却，便会 产生回火脆性，这个温度范 围成为脆性温度范围。 防止措施：（1）、第二阶段 石墨化结束后，应在 600-650摄氏度出炉空冷。 （2）、铁素体可锻铸铁在热 镀锌时，从锌的熔化温度 420-590摄氏度都是脆性温 度区，故应控制锌的温度在 610-650摄氏度，是铸件温 度越过脆性温度区，镀锌后 水淬速冷，可防止出现脆 性。（3）、限制含磷量，并 控制含硅量。（4）、这一类 回火脆具有可逆性，如果已 经发生回火脆性，可将铸件 重新加热到脆性温度以上， 超越650-700摄氏度处，作 短时间保温，待铸件受热均 匀后，迅速出炉空冷，韧性 即可恢复。 2、合金元素的一般选用原 则： （1）、加入合金元素，使合 金固相线温度高。（2）、合 金在工作温度下α固溶体 溶解度变化较小。（3）、第 二相热硬度应该，阻碍合 金在高温下的变形。（4）、 第二相可以使弥散的质变 析出或是晶界以网状分布， 同时应细化基体。（5）、合 金元素在α基体中扩散速 度小。（6）、第二相与基膨 胀系数要相近。 3、锡青铜出现反偏析的原 因及防止措 施： 答：原因：锡青铜的结晶 温度宽，枝晶发达，以氢 气泡的形式析出，产生背 压把富锡熔体推向枝晶体 间隙中心，而在凝固后期， 使富锡熔体沿α枝晶的纤 维空道渗出，堆积在铸件 表面。 防止措施：（1）、放置冷铁， 提高冷却速度。（2）、调整 化学成分，加入锌，缩小 结晶温度范围。（3）、采用 有效的精炼除气措施，减 少合金中的含气量。 4、Cu-Zn二元合金的铸造 性能及提升性能的途径： 铸造性能：（1）、合金的结 晶温度范围小，只有30摄 氏度左右，流动性好，熔 化温度比锡青铜低。（2）、 锌本身是脱氧剂，因此不 用脱氧，熔铸工艺比较简 单。（3）、黄铜的收缩率较 大，容易产生缩孔。 提高性能途径：(1)、合金 化。（2）、细化晶粒。（3）、 提高合金纯度。 5、镁合金分类方法：（1）、 化学成分：二元、三元、 多远合金系，Mg-Mn系、 Mg-Zz系、Mg-Al系、Mg-RE （稀土元素）系。（2）、成 型工艺：变形镁合金和铸 造镁合金，其中铸造镁合 金应用广泛，可使用砂型， 金属性，挤压，高压，熔 模铸造等。(3)、是否含锆： 含锆（Mg-Rz-Zr、 Mg-Zn-Zr）、不含锆 （Mg-Al、Mg-Mn） 6、镁合金的熔铸特点： （1）、结晶间隔大，其中 组织中共晶体数量较少。 （2）、体收缩和线收缩较 大。（3）、镁合金的单位体 积比热和凝固潜热都比铝 小。（4）、镁的密度小，充 型压头小。以上造成镁合 金铸造性能差，容易产生 疏松热裂等缺陷。 7、锌合金的工艺性能： （1）、用作压铸的低铝含 量的锌合金，成份在共晶 点附近，熔化温度低，流 动性好。（2）、结晶温度低， 温度范围宽。（3）、由于富 铝α相密度小，最先凝固， 锌合金比重偏析严重，还 出现底部缩孔。 8、对比Fe-C和Fe-C-Si 准二元相图，硅的作用如 下：（1）、共晶点和共析点 含碳量随硅量的增加而减 少。（2）、硅的加入使相图 上出现共晶和共析转变的 三相共存区（共晶区：液 相奥氏体加石墨，共析区： 奥氏体，铁素体加石墨）。 （3）、共晶和共析温度范 围改变了，硅对稳定系和 介稳定系的共晶温度的影 响是不同的。（4）、硅量的 增量，还缩小奥氏体相图 上的奥氏体区。 9、灰铸铁的性能特点： （1）、强度较差。（2）、硬 度和抗拉强度之间关系不 明显。（3）、较低的缺口敏 感性。（4）、良好的减震性。 （5）、良好的减摩性。 10、冷却速度对铸铁铸铁 组织影响：（1）、铸件越厚， 冷却速度越慢。（2）、浇注 温度对铸件冷却速度略有 影响。（3）、不同的铸型材 料有不同的导热能力，能 导致不同的冷却速度。 11、球磨铸铁化学成分的 选定：化学成分的选定即 利于石墨的球化和满意的 基体，以期获得所要求的 性能，又要使铸铁有较好 的铸造性能。 12、球墨铸铁的凝固特点： （1）球墨铸铁有较宽的共 晶凝固温度范围。球铁共 晶凝固范围是灰铸铁一倍 以上。（2）球墨铸铁的糊 状凝固特性。在温度梯度 相同情况下，球铁的凝固 两相区宽比灰铸铁大，使 球铁表现出具有糊状凝固 特性（3）球磨铸铁具有较 大的共晶膨胀。由于球铁 糊状凝固特性以及共晶凝 固时间长，是凝固球铁件 外壳长期处于较软状态， 而共晶凝固时，溶解于铁 液中的碳以石墨形式结晶 出来，使其体积比原来增 加2倍。 13、球磨铸铁球化衰退、 原因及防止措施：（1）、定 义：球化处理后铁液在停 留一段时间后，球化效果 会下降甚至消失，这种现 象成为球化衰退。（2）、产 生原因：①镁、稀土元素 不断由铁液中逃逸。②孕 育作用不断衰退。（3）、防 止措施：①铁液中应保持 足够的球化元素含量。② 降低原铁液中的含硫量。 ③缩短铁液经球化处理后 的时间。④铁液经球化处 理并扒渣后，为防止镁及 稀土元素逃逸，可以用覆 盖剂将铁液表面覆盖，隔 绝空气以减少元素逃逸。 14、可锻铸铁化学成分的
[熔炼工（初级）]考试考核大纲 本大纲依据《熔炼工职业标准》规定的基础理论知识部分和对初级工工作要求（技能要求、相关知识）部分制定。 一、考核内容 (一) 基础理论知识 1.职业道德：（1）诚实守信的基本内涵；（2）企业员工遵纪守法的具体要求。 2.质量管理：（1）全面质量管理的基本方法；（2）关键工序的管理。 3.合金材料：（1）汽车常用的金属材料种类（铸铁、铝合金）； （2）合金的牌号，性能与选用。 4.机械识图：（1）表面粗糙度；（2）位置公差的定义；（3）识图知识。 5.电工基本知识：(1)熔炼设备常用电器及电气传动知识； (2)安全用电知识。 （二）熔炼理论 1.铸铁及其熔炼：（1）影响铸铁铸态组织的因素；（2）铸铁的结晶及组字形成； （3）特种性能铸铁； （4）铸铁的熔炼。 2.铸钢及其熔炼:（1）铸钢分类；（2）铸钢熔炼。 3.铸造非铁特合金及其熔炼：（1）铸造铝合金；（2）铸造铝合金熔炼。 （三）熔炼操作技能 1.常用铸造合金材料的牌号及特性。 2.常用炉衬材料及保温知识。 （四）熔炼工艺 1.熔炼工具：（1）装配工具种类；（2）工具适用范围。 2.铝合金熔炼及精炼设备设备选择。 3.熔炼工艺参数选择。 4.精炼工艺参数选择。 二、考试题型及题量 1、理论（120分钟）： ①单项选择题（40题，共40分）； ②判断题（35题，共35分）； ③简答题（3题，15分）； ④计算题（2题，共10分）。 2、实作（100分）： 工具涂料配置、涂刷及密度当量分析（时间120分钟）。 三、推荐教材目录 1《铸造合金及其熔炼》机械工业出版社
职业技能鉴定理论考试复习题 熔炼工（初级） 一、单选题（100题）： 1．在市场经济条件下职业道德具有（ C ）的社会功能。 A鼓励人们自由择业 B遏制牟利最大化 C 促进人们的行为规范 D 最大限度地克服人们受到利益驱动 2．职业道德通过（ A ）起着增强企业凝聚的作用。 A 协调员工之间的关系 B 增加职工福利 C 为员工创造发展空间 D 调节企业与社会关系 3．为了促进企业的规范化发展，需要发挥企业文化的（ D ）功能。 A 娱乐 B 主导 C 决策 D 自律 4．文明礼貌的职业道德规范要求员工做到（ B ）。 A 忠于职守 B 待人热情 C 办事公道 D 讲究卫生 5．对待职业和岗位，（ D ）并不是爱岗敬业所要求的。 A 树立职业理想 B 干一行爱一行专一行 C 遵守企业规章制度 D 一职定终身 6．下列关于诚信的表述，不恰当的一项是（ B ）。 A 诚信是市场经济的基础 B商品交换的目的就是诚实守信 C 重合同就是守信用 D 诚信是职业道德的根本 7．下列选项中不是办事公道具体要求的一项是（ B ）。 A 热爱、坚持真理 B 服从上级 C 不谋私利 D 公平公正 8．下列选项中，（ C ）是团结互相道德规范要求的中心环节。 A 平等尊重 B 顾全大局 C 互相学习 D 加强协作 9．职工对企业诚实守信应该做到的是（ B ）
填空题 1、常见毛坯种类有铸件、压力加工件、和焊接 件。其中对于形状较复杂的毛坯一般采用铸件。 2、影响合金充型能力的因素很多，其中主要有___合金流动性、__浇铸条件_和_铸型的充填条件__三个方面。 3、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态金属的补充，将产生缩孔 或缩松。 4、铸件应力过大会引起变形、裂纹等缺陷。因此，进行铸件结构设 计时应注意使铸件的壁厚尽量均匀一致。 5、液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰铸件的能力，称为液态合金的充型能力。 6、铸件上各部分壁厚相差较大，冷却到室温，厚壁部分的残余应力为拉 应力，而薄壁部分的残余应力为压应力。 7、任何一种液态金属注入铸型以后，从浇注温度冷却至室温都要经过三个联系的收缩阶段，即液态收缩、凝固收缩和固态收缩。 8、影响合金收缩的因素有化学成分、浇铸温度、铸件结构与铸型条件 9、合金的结晶温度范围愈__小__，其流动性愈好。 10、根据生产方法的不同，铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类 11、制造砂型时，应用模样可以获得与零件外部轮廓相似的铸件外形，而铸件内部的孔腔则是由型芯形成的。制造型芯的模样称为芯盒。 12、为使模样容易从砂型中取出，型芯容易从芯盒中取出，在模样和芯盒上均应做出一定的拔模斜度。 13、浇注系统是金属熔液注入铸型型腔时流经的通道，它是由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。 14、铸件常见的缺陷有浇不足、冷隔、气孔、砂眼和缩孔等。 15、合金的液态收缩和凝固收缩是形成铸件缩孔和缩松的基本原因。 16、孕育铸铁的生产过程是首先熔炼出碳和硅含量较低的原始铁水，然后铁水出炉时加孕育剂。
17、可锻铸铁是先浇铸出白口铸铁，然后进行石墨化退火 而获得的 18、按铸造应力产生的原因不同可分为热应力应力和机械应力。 19、铸件顺序凝固的目的是防止缩孔、缩松。 20、控制铸件凝固的原则有二个，即顺序凝固和同时凝固。 21 影响铸铁石墨化最主要的因素是化学成分和冷却速度。 22 根据石墨形态，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 23、灰铸铁中碳主要以片状石墨的形式存在，这种铸铁可以制造机床床身（机床床身，曲轴，管接头）。 25、可锻铸铁中石墨呈团絮状，这种铸铁可以制造管接头 （机床床身，犁铧，管接头）。 26、球墨铸铁中石墨呈球状状，这种铸铁可以制造曲轴（机床床身，曲轴，暖 气片）。 27、根据铸铁中碳的存在形式，铸铁可分为、、和 四种。其中应用最广泛的是铸铁；强度最高的铸铁是。 28、铸铁成分含碳、硅、锰、硫、磷五种元素，其中碳和硅两元素的含量越 高，越有利于石墨化进行，而锰和硫元素则是强烈阻碍石墨化的元素。 29、铸造时，灰铸铁比铸钢的流动性好，浇铸温度低。 30、对砂型铸件进行结构设计时，必须考虑合金的铸造性能和铸造工艺 对铸件结构提出的要求。 31、碳在铸铁中的存在形式有石墨和渗碳体。 32、根据石墨形态，铸铁可分为、、 和。 33、在各种铸造方法中，适应性最广的是砂型铸造，生产率最高的的是 压力铸造，易于获得较高精度和表面质量的是压力铸造易于产生比重偏析的是离心铸造。
《合金熔炼与粉末冶金》课程教学大纲 课程编号：0802405005 课程名称：合金熔炼与粉末冶金 英文名称：Alloy Melting and Powder Metallurgy 课程类型: 专业必修课 总学时：64 讲课学时：60 实验学时：4 学分： 4 适用对象：四年制本科材料成型及控制工程专业（材料制备与成型技术方向） 先修课程：材料科学基础、材料热力学、材料成型原理等 一、课程性质、目的和任务 本课程是材料成型及控制工程专业材料制备与成型技术方向的专业必修课。本课程合金熔炼部分主要讲述常用铸造合金材料的化学成分、金相组织与使用性能之间的关系以及各种铸造合金的熔炼原理及工艺。通过本课程的学习，使学生对各种常见的铸造合金及其熔炼工艺的共性和个性有所了解，初步具备正确选择合金和熔炼方法的能力。粉末冶金部分的学习使学生获得有关粉体烧结材料的基本知识和制造工艺，使学生具备合理选取粉末、制定工艺路线和生产粉末冶金材料的能力。 二、教学基本要求 1、了解常用铸造合金的性能特点及其应用； 2、掌握铸造合金液体、固态的相变过程及其原理，掌握化学成分和工艺因素对组织的影响， 以及合金化和热处理对合金性能的影响。 3、了解常用铸造合金熔炼过程的基本原理及特点，了解熔炼设备的选用原则。 4、具备选用合金、配制原材料和选择熔炼工艺的能力，对生产中有关问题，具备分析和提 供解决方案的能力。 5、了解金属粉末的性能，了解常用粉末冶金产品制备的基本原理及特点，了解常用的烧结 工艺及设备。 三、教学内容及要求 第1章绪论 1、了解本课程的性质和任务及本课程与先修课程的关系； 2、了解铸造合金及熔炼技术的国内外发展概况； 3、了解本课程的内容结构及学习本课程的方法和特点。 第2章铸铁及其熔炼 1、铸铁材料 （1）铸铁的结晶及组织形成过程； （2）灰铸铁的成分、组织、力学性能特点及生产工艺； （3）球墨铸铁的成分、组织、力学性能特点及生产控制工艺； （4）蠕墨铸铁的成分、组织、力学性能特点及生产控制工艺； （5）特种性能铸铁的成分、组织、力学性能特点及生产控制工艺。 本章教学要求：
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
第一章 1 为什么有双重相图的存在？双重相图的存在对铸铁件生产有何实际意义？硅对双重相图的影响又有何实际意义？答：1>从热力学观点看，在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变亦是有可能的，因此就出现了二重性2>通过双重相同，可以明显的看出稳定平衡在发生共晶转变及共析转变时，其温度要比介稳定平衡发生时的温度高，而发生共晶、共析转变时所需含C量，以及转变后的r中的含碳量，稳定平衡要比介稳定平衡低。依此规律，就可以通过控制温度成分来控制凝固后的铸铁组织。3>硅元素的作用：a：共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少b：硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三重共存区c：共晶和共析温度范围改变了，含硅量越高，稳定系的共晶温度高出介稳定系的共晶温度越多d：硅量的增加，缩小了相图上的奥氏体区 2 分析讨论片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨的长大的过程及形成条件。答：片状石墨：按晶体生长理论，石墨的正常生长方式沿基面择优生长，形成片状组织。实际石墨晶体中存在多种缺陷，螺旋位错缺陷能促进片状石墨的形成。螺旋位错为石墨的生长提供a、c两个互相垂直的两种生长方向，当a方向的生长速度大于c方向的生长速度时，便行程片状石墨。球状石墨：石墨晶体中的旋转晶界缺陷可促进球状石墨的形成，此外，在螺旋位错中，当c 向的生长速度大于a向的生长速度时就会形成球状石墨。球状石墨的形成一般先有钙、镁的硫化物及氧化物组成的晶核开始，经球化处理后，还有利于向球状石墨生长。球状石墨的生长有两个必要条件：较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。蠕虫状石墨：有两种形成过程：1>小球墨→畸变球墨→蠕虫状石墨2>小片状石墨→蠕化元素局部富集→蠕虫状石墨 3 试讨论磷共晶的分类、析出过程以及如何控制磷共晶体的形态（粗细）及数量。答：按照组成不同可将磷共晶分为二元磷共晶及三元磷共晶。磷共晶的形成，是由于磷的偏析造成的，磷属于正偏析元素先析出的部分含P量较少，P不断富集，含量高到一定程度时便形成磷共晶。实践证明：若铸铁的石墨化能力较强或冷却速度较低，就形成稳定系三元磷共晶，形式与二元磷共晶相似，反之则形成亚稳定系三元磷共晶，在灰铸铁中，主要是稳定系元磷共晶。 5 碳当量：根据各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减。（CE=C+1/3（Si+P））共晶度：用铸铁的实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值 6 偏析：合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。奥氏体直径偏析特点：在初析奥氏体中有硅的富集，猛则较低，而在枝晶间的残存液体中则是碳高、锰高、硅低 分配系数：Kp=元素在奥氏体中的浓度xA/元素在铁液中的平均浓度xI（相间不均）偏析系数：Kl=元素在奥氏体枝晶心部的浓度/元素在奥氏体边缘的浓度（相内不均） 7 共晶团：以每个石墨核心为中心所形成的这样一个石墨-奥氏体两相共生生长的共晶晶粒 8球状石墨的结构特征及形成条件：球状石墨具有多晶体结构，从核心向外辐射状生长，每个放射角皆由垂直于球的径向而呈相互平行的石墨面堆积而成，石墨球就是由大约20~30个这样的锥体状的石墨单晶体组成。条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。 第二章 1 灰铸铁的金相组织及性能的特点是什么？答：灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成。金属基体形成有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体三种。石墨的形状、大小数量及分布是决定灰铸铁性能的主要因素：1>强度性能较差2>硬度特点，同一强度，硬度有一范围，同一硬度3>较低的缺口敏感性4>良好的减震性5>良好的减摩性6>良好的铸造性7>良好的切削加工型 2 冷却速度是如何对铸铁组织发生影响的？答：冷却速度增加，铁液过冷度增大，共晶反应平台离莱氏体共晶线的距离越来越近，易生成白口，若过冷温度低于莱氏体共晶线的距离越来越近，易生成自由状共晶渗碳体，再考虑偏析因素，凝固后期碳化形成元素富集，莱氏体共晶温度提高，也会增加白口倾向。 3 品质系数：品质系数Qi是成熟度RG与硬化度HG之比。成熟度RG是直径为30mm的试棒测得的抗拉强度与由共晶度算出的抗拉强度之比。在1.15~130为佳，适当过热与孕育处理能提高RG值。若RG<1表明孕育不良，生产水平低，未能发挥材质的潜力。硬化度是测得的硬度与由共晶度算出的硬度之比。HG越低表明灰铁强度高，硬度低，有良好切削性。它为何能衡量铸铁的冶金质量？答：Qi值越高，说明冶金效果越好，在0.7~1.5之间波动，>1为佳。 4 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。2>进行孕育处理。3>低合金化 5 常见气体对铸铁石墨化的影响答：氢：能使石墨形状变得较粗，同时都有强烈稳定渗碳体和阻碍石墨析出的能力。此外，还有形成反白口的倾向。氢量增加时，铸铁的力学性能和铸造性能皆会恶化。氮：阻碍石墨化，稳定渗碳体，促进D型石墨的形成，还能促进形成蠕虫状石墨。氮有稳定珠光体的作用，因而可以提高铸铁的强度。氧：阻碍石墨化，增高白口倾向，含氧增加，铸铁的断面敏感性增大，氧增高时，容易在铸件中产生气孔，增加孕育剂及变质剂的消耗量。 6 孕育处理的目的、孕育效果如何评价答：目的在于，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。 第三章 1 分析球墨铸铁比灰铸铁对切口的敏感性较强，而减震性和导热性较差的原因？铸铁的敏感性、减震性、导热性取决于金属基体和石墨的组织形态。灰铸铁内有大量片状石墨，等于在内部存在大量的缺口，因而减少了对外缺口对力学性能敏感性，同样的大量片状石墨割裂了基体，组织了震动的传播，并能转化成热能而发散，因而具有良好的减震性。而球墨铸铁的组织是金属基体和细小圆整的石墨，石墨均与对金属基体没有破坏作用因而比灰铸铁缺口敏感性强减震性差。同理由于石墨的导热性好，灰铸铁大量石墨片状，有利于热的传递，而球墨铸铁圆整球状，没有片状传递好，所以球墨比灰铸铁导热性差。 2球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是？他和灰铸铁有何不同？选择既要有利于石墨的球化获得满意的基体，又要使铸铁具有较好的铸造性能，对于灰铸铁在碳当量保持不变的条件下适当提高Si/C比（如由0.5-0.75） 3 球化处理过程中球化元素镁的主要去向哪几个方面？如何提高镁的吸收率？镁的去向-脱硫、去氧——对铁液的球化作用——烧损上浮气化。方法自建压力加镁法、转动包法、镁合金法。 4 试分析奥氏体——贝氏体球墨铸铁的热处理中，变更加热温度和等温淬火温度对生成组织及性能的影响、（1)要想获得贝氏体组织需要对球墨铸铁进行等温淬火处理。低温等温淬火可得下贝氏体，高温等温淬火得奥氏体和上贝氏体组织。（2)奥氏体——贝氏体组织还受等温温度的影响。等温温度高于330~350（一般为350~370）基体组织主要为上贝氏体和奥氏体，强度和硬度有损失，而且耐磨性好，此外等温温度的不同还会使基体中残余奥氏体的数量不同。 5试分析可锻铸铁孕育处理的目的与灰铸铁和球墨铸铁有何不同？灰铸铁的孕育处理的目的;促进石墨化，降低白口倾向，降低断面敏感度，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珠光体的形成。球墨铸铁的孕育目的：消除过冷倾向，促进石墨球化，减小晶间偏析。可锻铸铁的孕育处理目的：希望铁液在一次结晶时促进形成渗碳体组织，而在随后的石墨化退火过程中对石墨的形成没有影响或促进石墨形成。其最大的不同之处是可锻铸铁在第一次结晶时期望得到渗碳体而不是石墨。 6 强韧铸铁？分类？强韧铸铁是球墨铸铁和蠕墨铸铁，可锻铸铁的总称 7球铁的几种组织？生产环节?球铁的正常组织是细小圆整的石墨球加金属基体，在铸态，金属基体通常是铁素体与珠光体的混合组织。生产环节：熔炼合格的铁液、（成分和温度）球化处理、孕育处理、炉前检验，浇注铁件，清理及热处理，铸件质量检验。 8 对球墨铸铁的熔炼要求，常用球化剂，球化处理方法？对熔炼的要求优质的铁液应该是高温，低硫、低磷含量和低的杂质含量（如氧及反球化元素含量）。球化剂我国常用稀土镁合金，国外大都采用镁合金和纯镁球化剂。球化处理方法（1）镁作为球化剂，自建压力加镁法、转动包法、镁合金法（2）稀土镁合金冲入法、型内球化法。 9 生产球墨铸铁为什么要孕育处理？目的消除结晶过冷倾向，促进石墨化，减小晶间偏析 10 球墨铸铁凝固特点1具有较宽的共晶凝固温度范围2糊状凝固特性3较大的共晶膨胀 11 球墨铸铁的常见缺陷?常见缺陷缩孔缩松、夹渣、皮下气孔、石墨漂浮及球化衰退等。 12 球化衰退的主要原因及采取措施原因镁、稀土元素不断由铁液中逃离有关，逃逸通常经过氧化损失，回硫及燃烧损失等等，另外和孕育作用的不断衰退有关。 13 措施1铁液中保持足够的球化元素含量2降低原铁液中的含硫量并防止铁液氧化3缩短铁液经球化处理后的停留时间4铁液经球化处理并扒渣后，为防止镁及稀土元素逃离，可用覆盖剂将铁液表面覆盖隔绝空气以减少逃离。 14 蠕墨铸铁的性能特点及常用于哪里？性能特点1强度性能：蠕墨铸铁的抗拉强度对碳当量变化的敏感性比普通灰铸铁小得多，2韧性及伸长率：蠕墨铸铁的冲击韧性及伸长率均较球墨铸铁低而高于灰铸铁，蠕化率低或基体中铁素体含量高，则韧性及伸长率高，3导热性蠕墨铸铁的导热性主要取决于石墨的形状，当蠕化率高时导热性基本与灰铸铁相当，当较低时又接近于球墨铸铁。4铸造性能具有良好的流动性。应用1由于强度高对断面的敏感性小，铸造性能好因而可用来制造复杂的大型零件如变速箱箱体2由于蠕墨铸铁具有较高的力学性能还具有良好的导热性，因而常用来制造在热交换以及有较大温度梯度下工作的零件如汽车制动盘。 15 可锻铸铁的分类，可锻铸铁的成分选择原理。分类铁素体可锻铸铁，珠光体可锻铸铁，白心可锻铸铁。化学成分决定可锻铸铁力学性能和热处理时间的主要因素。选定原理1)在保证铸件整个断面上在铸态时能得到全白口，没有麻点否则会明显降低力学性能。2）石墨化过程要快，以保证在尽可能短的时间内完成石墨化退火，缩短生产周期3）有利于提高力学性能保证得到优质产品。4）在保证力学性能的前提下，具有较好的铸造性能，以利于得到健全铸件。