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铸造合金及其熔炼

铸造合金及其熔炼
铸造合金及其熔炼

第一章

1.铁碳相图的二重性

从热力学观点上看,Fe-Fe3C相图只是介稳定的,Fe-C(石墨)相图才是稳定的。

从动力学观点看,在一定条件下,按Fe-Fe3C相图转变亦是可能的,因此就出现了二重性。

2.对比Fe-G和Fe-G-Si准二元相图,硅的作用有如下各点:

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了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、硅量的增加,还缩小了相图上的奥氏体区。

实际意义:对分析铸铁的凝固过程、组织形成以及制定热处理工艺。

3.碳当量和共晶度的意义及表达式。

碳当量:CE=C+1/3(Si+P) 根据各个元素对共晶点的影响,将这些元素的量折算成碳量的增减。

共晶度:Sc=C铁/Cc=C铁/(4.26%-1/3(Si+P))

C铁——铸铁实际含碳量(%)

Cc——稳定态共晶点的含碳量(%)

Si、P——铸铁中硅、磷含量(%)

如Sc>1为过共晶、Sc=1为共晶、Sc<1为亚共晶成分铸铁。

4.初析石墨的结晶和初析奥氏体的结晶

铸铁从液态转变成固态的一次结晶过程,包括初析和共晶凝固两个阶段

初析石墨的结晶:当过共晶成分的铁液冷却时,先遇到液相线,在一定的过冷下便会析出初析石墨的晶核,并在铁液中逐渐长大。

初析奥氏体的结晶:当凝固在平衡条件下进行时,只有当化学成分为亚共晶时才会析出初析奥氏体。非平衡条件下,铸铁中存在一个共生生长区,而且偏向石墨的一方,因而在实际情况下,往往共晶甚至过共晶成分的铸铁在凝固过程中也会析出初析奥氏体。

5.亚共晶灰铸铁共晶转变工程示意图(文字)看书

6.球墨铸铁共晶转变示意图。(文字)看书

课后习题:分析讨论片状石墨、球状石墨的长大过程及形成条件。

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,经过球化处理,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。

第二章

灰铸铁的金相组织特点:由金属基体和片状石墨组成,还有少量的非金属夹杂物。

灰铸铁的性能特点:

1、强度性能较差(石墨的缩减作用、缺口作用)

2、硬度的特点(布氏硬度和抗拉强度比值不恒定)

3、较低的缺口敏感性

4、良好的减震性

5、良好的摩擦性

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。

普通铸铁中主要有C、Si、Mn、P、S五种元素。其中C和Si是最基本的成分

铸铁中各元素对石墨形状、分布、大小的影响。

C、Si增

高一定限

度前降

低C、

Si量

C、Si很低

(孕育不良

时)

Cu、Ni、Mo、

Mn、Cr、Sn

(一定限

度)

O、S较

O、S

很低

Mg、RE

(一定

含量)

石墨粗化石墨细

有形成D型

石墨倾向石墨细化石墨成

片状

石墨

有成

球、团

趋势。

石墨成

球状

铁液过热和高温静置的影响。

在一定范围内提高铁液的过热温度,延长高温静置的时间,都会导致铸铁的石墨及基体组织的细化,使铸铁强度提高;进一步提高过热温度,铸铁的成核能力下降,因而使石墨形态变差,甚至出现自由渗碳体,使强度性能反而下降。

孕育处理的目的

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。

目的:a.促进石墨化,降低白口倾向;

b.降低断面敏感性;

c.控制石墨形态,消除过冷石墨;

d.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(如致密性、耐磨性及切削性能)。

用的最多的孕育剂是75%Si-Fe

灰铸铁的铸造性能

1、流动性:铁液充填铸型的能力。

2、收缩特性极其伴生现象

普通灰铸铁是铁碳合金中铸造应力较小的一种

课后习题:灰铸铁的金相组织特点及性能特点。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。

5.提高灰铸铁性能的主要途径是什么?当前灰铸铁研究及生产领域中的发展方向及最受到人们关注的问题是什么?

途径:合理选定化学成分。进行孕育处理。低合金化。

第三章

强韧铸铁是球墨铸铁、蠕墨铸铁和可锻铸铁的总称。

球墨铸铁的生产

衡量石墨球化状况的标准是球化率、石墨球径和石墨球的圆整度。

球墨铸铁的熔炼要求:高温,低硫、磷含量和低的杂质含量。

球墨铸铁生产的孕育处理的目的

1、消除结晶过冷倾向。

2、促进石墨球化。

3、减小晶间偏析。

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。

2、球墨铸铁的糊状凝固特性。

3、球墨铸铁具有较大的共晶膨胀。

球墨铸铁的流动性性能。

铁液经球化处理后,由于脱硫、去气和去除了部分金属夹杂物,使铁液净化,对提高流动性的有利的,因此,在化学成分和浇注温度相同时,球墨铸铁的流动性较灰铸铁好。但通常由于铁液经球化、孕育处理后,温度降低较多,从而使实际的浇注温度偏低,再加之铁液中含有一定量镁,会使铁液的表面张力增加,因此在实际生产中往往感到流动性叫灰铸铁差。所以,为了改善其充填铸型能力,应适当注意提高球迷铸铁的浇注温度。

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。

球化衰退的定义,防止措施。

定义: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。

防止措施:

1、铁液中应保持有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逸,可以用覆盖剂将铁液表面覆盖

严,隔绝空气以减少元素的逃逸。

蠕墨铸铁孕育处理;铸造性能。

(1)孕育处理的作用:

1、消除结晶过冷倾向,减少自由渗碳体;

2、提供足够的石墨晶核,增加共晶团数,使石墨呈细小均匀分布,提高力学性能;

3、延缓蠕化衰退。

孕育与球墨铸铁想似,通常采用Si75%的硅铁,也有用Ba硅铁及其他孕育剂,为防止衰退,尽量做到迟后孕育,必要时采用两次孕育。

孕育剂加入量:按铁液的0.4%~0.6%计算(考虑壁厚条件,薄壁应适当加强孕育)(2)铸造性能:具有良好流动性。

蠕墨铸铁的体收缩及线收缩与蠕化率有关。蠕化率越高,其性能特点越靠近于灰铸铁,蠕化率越低,则其性能特点越靠近于球墨铸铁。其型壁移动倾向也介于灰铸铁和球墨铸铁间。因而要获得无内外缩孔及所送的致密铸件比球墨铸铁容易,但比灰铸铁要稍困难些。可锻铸铁的定义,化学成分的选定及工艺特点。

可锻铸铁:将一定成分的白口铸铁毛坯经退火处理,使白口铸铁中的渗碳体分解成为团絮状石墨,从而得到由团絮状石墨和不同基体组织组成的铸铁。

化学成分的选定原则:

1、保证铸件整个断面上在铸态时能得全白口,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、在保证力学性能前提下,具有较好的铸造性能,以利于得到健全铸件。

各元素的选定C和Si

可锻铸铁的工艺特点:

可锻铸铁由于碳低、硅低,铸铁为白口组织,凝固时没有石墨析出,所以凝固时收缩较大,易产生缩孔、缩松、断裂等缺陷。因此,其工艺设计应特别注意冒口及冷铁的设置,以增强补缩能力。线收缩率约为1.4%~1.8%,薄件较大些。

可锻铸铁的孕育处理

可锻铸铁孕育处理的目的: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的形成。

孕育剂的选择原则与灰铸铁和球墨铸铁的完全不同:

1、孕育剂可以用单一元素也可用几个元素联合,后者称为复合孕育处理

2、复合孕育剂的配合原则:

一种元素促进石墨化,但在凝固时对石墨化没有强烈促进作用;

另一元素阻碍凝固时的石墨化作用,允许选择较高的硅量,同时对退火时的石墨

化没有强烈阻碍作用

3、经复合孕育处理后,既能保证在凝固时得到全白口组织,又能加速石墨化过程,

从而缩短退火时间。

课后习题:

3.球墨铸铁生产时化学成分的选择原则是什么?;它和灰铸铁有何不同?

选择:选择适当化学成分是保证铸件获得良好的组织状态和高性能的基本条件,化学成分的选择既要有利于石墨的球化和获得满意基体,以期获得所要求的性能,又要使铸铁有较好的铸造性能。

不同:与灰铸铁相比,其组织上的最大差别在于石墨形状的改善;球铁中的石墨避免了灰铸铁中尖锐石墨边缘的存在,使石墨对金属基体的破坏作用得到了缓和,从而使铸铁中金属基体的性能得到了不同程度的发挥。

灰铸铁强度低,韧性差,而球墨铸铁有较高的强度和较好的韧性。

7.提高孕育效果的基本思路有哪几个方面?目前是如何来实现的?

基本思路:1)长时间保持孕育效果,即”长效孕育剂“

2)孕育处理方法上,迟后孕育

实现途径:1)各种含钡、锶、锆或锰的硅基孕育剂。

2)炉前一次孕育和多次孕育、瞬时孕育。

10.蠕墨铸铁生产中应注意控制哪些因素?如何设法拓宽有蠕化剂含量的范围?

1、选择合适的化学成分并熔炼合格的铁液;

2、炉前处理(蠕化处理及孕育处理)

3、炉前检验及浇注。

利用反球化元素,即用球化元素加反球化元素制成复合蠕化剂。

12.试分析可锻铸铁孕育处理的目的与灰铸铁及球墨铸铁有何不同?

可锻铸铁的目的: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的形成。

灰铸铁的目的: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;改善铸铁的强度性能及其它性能(如致密性、耐磨性及切削性能)。

球墨铸铁的目的:消除结晶过冷倾向、促进石墨球化、减小晶向偏析。

第四章

减摩铸铁的定义;常用的减摩铸铁种类举例

定义:两个接触表面作相对运动时就会产生摩擦和磨损,摩擦系数小,磨损少及抗咬合性能好,在摩擦磨损条件下具备上述性能的铸铁。

种类:含磷铸铁、钒钛铸铁、硼铸铁。

冷硬铸铁的定义冷硬铸铁轧辊的铸造方法

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。

冷硬铸铁轧辊的方法:一体铸造、溢流铸造和离心铸造。

第五章

冲天炉熔炼的基本要求:

优质、高产、低耗、长寿与操作便利五个方面。

前炉的作用是1、储存铁液,使铁液成分和温度均匀;2、减少铁液在炉缸停留的时间,从而降低铁液在炉缸中的增碳和增硫作用;3、分离渣铁,净化铁液。

冲天炉内的热交换。

冲天炉内可划分为预热区、熔化区、过热区和炉缸区。

预热区内的热交换特点:

1、炉气给热以对流传热为主;

2、传递热量大;

3、预热区高度变化大。

冲天炉强化熔炼的主要措施

1、预热送风

2、富氧送风:是在送风过程中加入一定比例的氧气,以提高送风中氧的浓度来强化冲天

炉熔炼的方法。

3、除湿送风

冲天炉操作参数的选择与计算

冲天炉的网形图

底焦高度:第一排风口中心线至底焦顶面之间的高度

冲天炉熔炼过程的测试

温度测量(方法):热电偶测量、光学高温计测量、辐射高温挤测量

工频感应电炉的基本工作原理

工频感应电炉铁液质量

1、温度成分均匀

2、铁液白口倾向大

总的来说:用工频感应电炉熔炼铸铁,可以正确的控制和调节铁液的温度和成分,获得纯度较高的低硫铁液,熔炼烧损少,噪声和污染小,而且可以充分利用各种废切屑和废料,大块炉料可整块入炉重熔,所有有很大的优越性。

课后习题:

3.讨论冲天炉熔炼过程中影响铁液温度的主要因素。

(一)焦炭对冲天炉铁液温度的影响:焦炭成分、焦炭强度与块度、反应能力

(二)送风对冲天炉铁液温度的影响:风量的影响、风速的影响、风温的影响

(三)金属炉料对冲天炉铁液温度的影响

(四)熔炼操作参数对冲天炉铁液温度的影响:底焦高渡、焦炭消耗量、批料量

(五)冲天炉结构参数对铁液温度的影响:炉型的影响、风口布置的影响

7.根据冲天炉的网形图,讨论在熔炼过程中风量、焦耗、铁液温度和熔化率之间的关系。1)焦耗一定时,随着风量的增大,冲天炉的熔化率总是增加的,而铁液温度则先是提高,至某一最大值后开始下降。

2)风量一定时,随着焦炭消耗量的增大,铁液温度提高,炉子熔化率下降。

3)为达到一定铁液温度,可以用不同焦耗与风量的配合。

第六章

一般工程用铸造碳钢的力学性能

制造碳钢属于亚共析钢。

碳钢铸件铸态组织的特征是晶粒粗大有些情况下还存在魏氏(或网状)组织

碳钢的铸造性能

与铸铁相比,钢的铸造性能是较差的。由于钢的熔点较高,结晶温度间隔较宽,收缩量较大,故钢液的流动性较低,缩孔及缩松倾向较大,铸件容易形成热裂和冷裂等缺陷。

在铸造碳钢的化学成分中,以碳对钢的熔点、结晶温度间隔以及收缩率等方面影响为最大,故对钢的铸造性能起重要作用。铸钢的每项铸造性能指标,都与钢的含碳量有关。锰、硅、硫和磷与对铸造性能有或大或小的影响,但每种元素的影响,则往往是表现在某一、二项铸造性能方面。

第七章、第八章

铸造低合金钢的合金元素总含量一般不超过5%

在铸造高合金钢中,加入的合金元素总量在10%以上

高锰钢的水韧处理

沿奥氏体晶界析出的碳化物降低钢的韧性,为消除碳化物,将钢加热至奥氏体区温度,并保温一段时间,使铸态组织中的碳化物基本上都固溶到奥氏体中,然后在水中进行淬火,从而得到单一的奥氏体组织。

不锈钢及其耐蚀原理

铬不锈钢和铬镍不锈钢

铬溶于铁的晶格中形成固溶体,当铬的含量达到一定浓度,就会在钢的晶粒表面形成一层钝化膜,抵抗化学腐蚀;

铬固溶在铁素体中,能提高它的电极电位,缩小它与电解质之间的电极电位差,从而减轻电化学腐蚀现象。

第九章

电弧炉炼钢的特点和应用

1、利用电弧产生的高温来熔化炉料和提高钢液过热温度;

2、热效率高

应用:1、采用大功率和大容量的电弧炉;2、由半自动化控制向全自动化控制发展

炼钢的工艺要点

氧化法是最基本的炼钢方法。

其炼钢工艺过程包括:

1、补炉

2、配料和装料

3、熔化期:熔化期的任务:将固体炉料熔化成钢液,并进行脱磷

4、氧化期氧化期的任务:脱磷,去除钢液中的气体和夹杂物,并提高钢液温度。

5、还原期和出钢:还原期的任务:脱氧,脱硫和调整钢液温度及化学成分

炼钢过程的物理化学分析:脱氧

脱氧是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。

酸性电弧炉氧化法炼钢

酸性炉可用来冶炼碳钢、低合金钢和某些高合金钢(如含硅的高合金钢、含铬的高合金钢等),但不适用于冶炼高锰钢(MnO是碱性氧化物,会侵蚀酸性炉)。

工艺要点:配料、补炉、熔化期、氧化期、还原期、出钢。

氧化期任务:借助氧化脱碳所造成的钢液沸腾来清除气体和非金属夹杂物。

还原期任务:脱氧和调整成分。

第十章

感应电炉炼钢所需热量利

用的原理

在一个耐火材料筑成

的钳锅外面,有螺旋形的感

应器(感应线圈)。在炼钢

过程中,盛装在钳锅内的金

属炉料,尤如插在线圈中的

铁芯。当往线圈中通以交流

电时,由于感应作用,在炉料(或钢液)内部产生感应电动势,并因此产生感应电流(涡流)。由于炉料本身有电阻,故在涡流通过时会发出热量。感应电炉炼钢所需的热量就是利用这种原理产生的。

无芯感应电炉

集肤效应:在炉料内部,磁通量的分布并不均匀,而是愈靠近外层磁通密度愈大,愈靠近钳锅中心线,磁通量愈小,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”。

无芯感应电弧炉一招所采取的不同电流,可分为:高频感应电炉、中频感应电炉和工频感应电炉三种类型。

感应电炉炼钢的工艺

由于感应电炉炼钢中炉渣温度较低,化学反应能力较弱,故多采用不氧化法炼钢。一般情况下,待炉料全部熔化后,进行脱氧、调整化学成分和出钢。同样是由于炉渣化学反应能力较弱的原因,在炼钢过程中一般不进行脱磷和脱硫。在生产中,酸性炉衬和碱性炉衬都有采用的。

合金钢的冶炼

感应电炉不氧化法炼钢由于不进行钢液的氧化,所以钢中合金元素氧化烧损少,适合冶炼合金钢。

酸性感应电炉不氧化法适用于冶炼除了含高锰成分的钢种的各种合金钢。(高锰成分钢液中含有大量碱性的MnO,会腐蚀酸性炉衬)

碱性感应电炉不氧化法适于冶炼各种合金钢。

真空感应电炉炼钢中存在的问题

1、金属元素的蒸发

2、钢液的玷污

课后习题:试分析在碱性感应电炉炼钢过程中,一般不进行大量脱磷和脱硫操作的道理。

熔炼过程中钢液的脱磷、脱硫是在炉渣中进行的,而用感应炉炼钢时,炉渣温度低,化学性质较不活泼,不能充分发挥它的冶炼过程中的作用;

碱性感应电炉中的碱性炉渣本身有一定的脱磷、脱硫的作用。

第十一章

真空氧氩脱碳精炼法看书本

课后习题:试全面比较AOD精炼法与VOD精炼法的优缺点。

VOD比AOD:脱碳能力更强、清除钢液中气体的能力更强、节省氩气用量、设备结构较复杂。

第十二章

铸造铝合金的分类

铝硅类合金、铝铜类合金、铝镁类合金、铝锌类合金

近共晶的铝硅二元合金的结晶温度区间小,硅的结晶潜热大,因此铝硅类合金的流动性最好。

硅的熔化潜热大,是铝硅类合金的主要合金元素,且含量在共晶成分附近,因此铝硅类合金的流动性最好。

1.铝硅类合金

(1)关于变质处理

共晶型Al-Si二元合金虽有优良的铸造性能,但由于力学性能不高,故只能用于压铸、挤压铸造等高速冷却的铸造方法;对于砂型铸造,石膏铸造等冷速慢的铸造方法,必须进行变质处理,细化共晶硅,以获得足够的力学性能。

细化共晶硅的变质处理不能同时细化初晶硅,对于有大量初晶硅的过共晶合金,必须采用加磷细化初晶硅,提高力学性能。

(2)铝硅类合金中的杂质

铝硅类合金中常见的杂质是铁,其他还有锡、铅、钙等。

热处理常用规范

人工时效T1、退火T2、固溶处理T4、固溶处理后不完全人工时效、固溶处理后完全人工时效、固溶处理后稳定化退火T7、固溶处理后软化回火T8、铸造淬火、等温淬火、循环处理

课后习题:铸造铝合金分几类?各类合金的特点

铸造铝合金的分类有:铝硅类合金、铝铜类合金、铝镁类合金、铝锌类合金。

铝硅合金特点:具有优良的铸造性能,如流动性好、气密性好、收缩率小、热裂倾向小,经过变质和热处理后,具有优良的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和中等的机加工性能,是铸造铝合金中品种最多,用途最广的一类合金

铝铜合金特点:优点是室温、高温力学性能都高,切削性能好,加工表面光洁,富铜相耐热,熔铸工艺较简单;缺点是固熔体型合金的铸造性能差,富铜相与α(Al)基体之间的电子电位差值大,抗腐蚀性能低,密度较大

铝镁合金特点:优点是密度小,具有较好的力学性能,优异的耐腐蚀性能,优良的切削加工性能,加工表面光亮美观;缺点是铸造性能差,特别是熔炼时容易氧化和形成氧化夹渣,需要用特殊的熔炼工艺。

铝锌类合金:优点是Al中加入Zn的质量分数大于10%时,能显著提高合金的强度,该类合金的自然失效倾向大,不需要热处理便可获得较高的强度,缺点是高温性能,铸造性能和耐腐蚀性能差,密度大,铸造时容易热裂。

1.提高Al-Si类合金力学性能有哪些途径?试举例说明之。

1、精炼:吸附精炼:浮游法、溶剂法、过滤法精炼

非吸附精炼:真空熔炼、震动去气除杂处理

2、变质处理:加变质剂、细化晶粒

3、热处理:退火、固溶处理、时效处理、循环处理

4、合金化:加Cu、Mn等合金元素

第十三章

精炼的目的在于清除铝液中的气体和各类有害杂质,净化铝液,防止在铸件中形成气孔和夹渣。

铝液析氢形式:气泡形式、扩散脱氢(一定深度)。

能同是细化初晶硅和共晶硅的变质方法即双重变质。

铝液吸氢的动力学

氢分压和铝液温度越高,扩散热越小,扩散系数越大,即氢的溶解速度越大。

铝液中的合金元素及氧化夹杂物对氢的扩散系数有很大影响,通常降低氢的扩散速

度。

铝液中氧化铝和氢的关系。

η-Al2O3、γ-Al2O3在600~700℃范围内,吸附水气和氢的能力最强。铝液中氢的两种存在形式:溶解氢和吸附在氧化夹杂缝隙中的氢。前者约占90%以上,后者约占10%以下。故铝液氧化夹杂越多,则含氢量越高。

熔炼时间对吸氢的影响

在大气中熔炼铝合金,铝液不断被氧化,熔炼时间越长,生成的氧化夹杂越多。吸气也越严重。因此,在生产中,应遵循“快速熔炼”原则,尽量避免铝液在炉内长期停留。吸附精炼和非吸附精炼以及精炼的方法

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。

精炼方法: 吸附精炼:浮游法、溶剂法、过滤法精炼

非吸附精炼:真空精炼、超声波处理

课后习题:

1、影响吸氢的有哪些因素?铝中的氢来自何方?铝中的氢有几种析出形式?

因素(1)氧化铝的形态、性能(2)合金元素(3)熔炼时间

来源:铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中的水汽的反应

各种油污都是由复杂结构的碳氢化合物所组成,会与铝液反应生成氢。

析出形式:气泡、扩散脱氢

2、铝液精炼工艺分为几类?试举例说明,并比较不同精炼工艺的优缺点。

1、吸附精炼:浮游法、熔剂法、过滤法

2、非吸附精炼:真空精炼、超声波精炼

与吸附精炼相比,非吸附精炼同时对全部铝液起精炼作用

第十四章

青铜中强度,硬度最高的是铍青铜。

铸造铜合金的分类青铜和黄铜。

不以锌为主加元素统称青铜。按主加元素的不同又分为锡青铜、铝青铜、铅青铜、铍青铜等;

以锌为主加元素的称为黄铜。按第二种合金元素的不同分为锰黄铜、铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。

反偏析锡青铜铸件中常见的缺陷

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”。

课后习题:

铸造锡青铜的铸造工艺性能的特点是什么?

1、锡青铜的结晶温度范围很宽,凝固速度较慢时,容易形成缩松,这是导致锡青铜铸件

渗漏的主要原因,

2、锡青铜呈糊状凝固,枝晶发达,很快就在

铸件内形成晶体骨架,开始了线收缩,此

时凝固层较薄,高温强度低,因此铸件容

易发生热裂。

3、易产生反偏析,使铸件成分不均匀,内部

形成许多小孔洞,降低铸件的力学性能和

气密性

第十五章、第十七章

铜合金的脱氧方法:

沉淀脱氧、扩散脱氧和沸腾脱氧。

铜液的除气

除氢方法有:氧化法除氢,沸腾法除氢,通惰气体除氢,氯盐除氢,真空除氢等

氧化法除氢氧化法除氢是使铜液氧化增氧,彻底清除氢,然后进行脱氧。

含气量试样不同的收缩情况

课后课题:

铜液有哪几种脱氧方法?各自的优缺点如何?

有三种:沉淀脱氧、扩散脱氧、沸腾脱氧

1、沉淀脱氧

优点:脱氧速度快,脱氧彻底;

缺点:脱氧产物不易清除。

2、扩散脱氧

优点:对铜液成分无影响,不会污染合金。

缺点:脱氧速度较低,受Cu2O的扩散速度所控制;

3、沸腾脱氧:

优点:Cu2O被清除,反应产物CO2呈气泡上浮,起精炼作用;

缺点:H2O和CO2如不能从铜液中上浮排去,将带来不利影响。

何谓“老化”?产生原因是什么?

老化:锌合金的“老化“现象表现为体积涨大、强度降低,特别是塑形的降低更为显著,时间过长会使铸件变形,甚至导致铸件的完全碎裂。

原因:主要是铅、锡、镉等杂质在锌中溶解度过小,从而使这些杂质集中于晶粒边界,使晶界结合松弛,强度和硬度下降,并造成晶间电化学腐蚀。

铸造练习题及答案

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?

第十届全国特种铸造及有色合金学术年会

第十届全国特种铸造及有色合金学术年会第四届全国铸造复合材料学术 会议纪要 第十届全国特种铸造及有色合金学术年会和第四届全国会议期间,7月25日和26日两个晚上,还分别举行了中铸造复合材料学术会议于2004年7月24日至28日在中国西国机械工程学会铸造分会特种铸造及非铁合金专业委员会、复南疆重镇、四季如春的美丽城市云南昆明举行。合材料专业委员会、《特种铸造及有色合金》杂志编委会的委 会议由中国机械工程学会铸造分会特种铸造及非铁合金员会议。 专业委员会、复合材料专业委员会、《特种铸造及有色合金》经过代表们的共同努力,会议取得圆满成功。杂志社、昆明理工大学主办,《特种铸造及有色合金》杂志社、这次会议,首次将特种铸造及非铁合金专业委员会、复合昆明理工大学承办。材料专业委员会两个专业委员会的年会合在一起召开,是一次会议收到外学术论文和技术论文118篇,由《特种铸造及高水产的学术交流和技术交流会议,也是对近年来中国在特种有色合金》杂志社编辑、出版了论文集。铸造、有色合金、复合材料方面科技成果的一次大检阅。 来自中国内地28个省、市、自治区的138名代表出席了凝固科学技术方面,介绍了以控形、控构、控性为目标开本次会议。会议得到昆明理工大学的大力支持和资助,为会议展优质铸件定向、晶体生长、快凝、深过冷及各种新型和超常的顺利召开作出了重要贡献。全体代表对此表示衷心的感谢。领域凝固过程研究的现状,展望了某些方面可能的发展趋势, 在热烈的气氛中,会议于7月25日上午举行了开幕式。引起了与会代表的关注和讨论。

中国工程院院士、、哈尔滨工业大学教授、西北工业大学教授、特种铸造方面,介绍了电磁铸造、压铸、低压铸造、挤压博士生导师傅恒志出席了开幕式。中国机械工程学会铸造分会铸造、差压铸造、半固态铸造、金属型铸造、熔模铸造、壳型铸造复合材料专业委员会主任、东南大学教授、博士生导师吴铸造、消失模铸造、离心铸造等领域的研究成果和生产技术,申庆,《特种铸造及有色合金》杂志主编袁振国主持开幕式,从工艺、模具、设备、检测与控制、计算机数值模拟、中国机械工程学会铸造分会特种铸造及非铁合金专业委员会CAD/CAM/CAE以及铸造缺陷分析与防止等多个领域进行了主任、哈尔滨工业大学教授、博士生导师郭景杰致开幕词,昆广泛深入的交流,提出了许多新的思路。明理工大学校长、教授、博士生导师周荣致欢迎词,特种铸造有色合金方面,介绍了非晶合金、偏晶合金、纳米材料、及非铁合金专业委员会前主任、《特种铸造及有色合金》杂志铝合金、镁合金、锌合金、铜合金、钛合金等领域的研究状况编委会前主任、哈尔滨工业大学教授、博士生导师贾均、中国和发展动向,对非晶合金形成机理、偏晶合金的制备技术、纳机械工程学会铸造分会副理事长、沈阳工业大学校长、教授、米材料的晶粒细化工艺、铝合金的熔炼和精炼技术、镁合金的博士生导师李荣德、中国机械工程学会铸造分会秘书长苏仕方的熔炼防护和表面处理等进行了深入交流和探讨,传递了许多在会上讲了话。新的信息。 开幕式结束后,会议进入大会学术交流。首先走上演讲席复合材料方面,介绍了各种铝基、铁基、钢基、铜基复合的傅恒志院士作了题为“凝固科学技术与材料发展”的报告,材料的组织结构和力学性能,阐述了采用熔铸法、压铸法、自介绍了当前凝固材料体系的基本框架和凝固科学技术主要发蔓延高温合成法、压力浸渗法、无压浸渗法、粉末冶金法、伪展阶段的基本理论,受到与会代表的热烈欢迎和一致赞誉。随半固态触变成形法等制备复合材料的某些关键技术,对复合材后在大会上演讲的有,沈阳工业大学校长李荣德、东南大学教料的技术发展和应用前景进

金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告

《材料的制备技术与实践课程-金属材料》 金属材料的熔炼和浇铸部分实验报告 一、实 验目的 金 属材料的熔炼 和铸造作为金 属材料使用最为广泛的成型方法之 一,在工业零件,尤其是大型零件的制备中具有不可替代的地位。本实验通过对有色合金进行熔炼浇注,了解铸造的整个流程,对金属的铸造有直观的认识。 二、实验方法 实验步骤: 1. 坩埚熔炼炉的使用 本实验使用电阻坩埚熔炼炉,主要包括两个部分:加热部分-电阻丝加热熔炼炉和控温部分-控温继电器。 打开总电源,在控温继电器的显示屏幕上显示有两个数字,红色的数字为当实验名称 金属材料的熔炼和浇铸部分 时间地点 2015年12月 23 日 材料学院325室 指导教师 王军、严彪 专业班级 无机 班 级 无机班 学生姓名 沈 杰 学 号 1531519

前熔炼炉炉内温度,绿色数字为设定的加热保温温度。待继电器示数稳定后,对加热温度进行设置。 点击按钮,设定数字变为4位数并闪动,点击按钮,选择要改变的位置,按进行调节,直到设定为想要的温度。点击按钮,确定加热保温温度。打开加热电源后,电流表显示有加热电流,说明已经开始加热。到达温度后保温一段时间,直至坩埚内金属熔化为液态。 2.金属浇注的方法 关闭加热电源,打开熔炼炉炉盖,用铁钳将坩埚从熔炼炉中取出,慢慢倾倒坩埚,使得里面的金属溶液慢慢流入模具中,充满整个形腔。将模具静置,待其冷却后卸模取样。 注意事项: 金属浇注是高温操作,必须注意安全,必须穿戴白帆布工作服和工作皮鞋。严格按照操作流程,预防危险。浇注前,必须清理浇注行进通道,防止摔倒。浇注时必须切断加热电源。在浇注前对模具进行预烘,防止模具中残留水分导致金属溶液飞溅。 三、思考题 1、铸造时温度的选择有什么要求? 铸造过程中温度的选择至关重要:过高温度浇注易造成粘砂、铁夹砂、缩孔、缩松、热裂、跑火、局部氧化、尺寸不合格、反应性气孔偏多等缺陷;过低温度浇注易造成:浇不足、冷隔、过渡圆角偏大、夹渣、夹砂、析出性气孔

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;

铸造合金及其熔炼复习

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。

2014年有色金属铝合金铸造行业简析

2014年有色金属铝合金铸造行业简析 一、有色金属铸造行业简介 (2) 二、行业监管体制、主要法律法规及政策 (3) 1、行业主管部门 (3) 2、主要法律法规 (3) 三、铝合金铸造行业发展概况 (4) 1、行业规模 (4) 2、铝合金铸造行业上、下游行业的关联性 (5) (1)铝合金铸造行业的上游 (6) (2)铝合金铸造行业的下游 (7) 3、行业壁垒 (8) (1)技术与资本壁垒 (8) (2)销售渠道壁垒 (8) (3)品质认证壁垒 (8) (4)行业准入壁垒 (9) 四、行业风险特征 (9) 1、原材料价格波动大 (9) 2、行业快速发展,吸引新的竞争者进入 (9) 3、市场发展对企业管理水平的要求提高 (10) 五、国内市场竞争格局 (10)

一、有色金属铸造行业简介 有色金属是相对于铁、锰、铬黑色金属而言,一般可以分为轻金属、贵金属、稀土金属等,常用于铸造的有色金属及合金主要有铝、镁、锌、铜等。有色金属铸造即指的是将有色金属或其合金熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形,而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间。有色金属铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一。 随着现代科技技术水平的进步,有色金属铸造技术已经从早期的砂型铸造工艺,迈向了低压铸造、高压铸造、熔模精密铸造、消失模铸造等各种先进铸造技术。现代铸造技术作为一种少、无切削的近净成形金属加工成型技术,其产品往往具有精密、质轻、美观、节能、高效、低耗等诸多优点,从而广泛应用于汽车、家电、电子、机械等诸多行业。 按铸造所使用的金属原材料不同,有色金属铸造可以分为铝合金铸造、镁合金铸造、锌合金铸造、铜合金铸造等类别。其中铝合金因其材质轻巧、耐磨性强,机械强度高,传热及导电性能好,并可承受高温,被广泛应用于汽车、通讯基础设备、建筑等较重及体积较大的配件上。目前,铝合金铸件的产量在有色金属铸件中比重最高。随着铸造设备和铸造技术水平的不断提高,铝合金铸件产品的应用范围在现有基础上仍将不断扩大。

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,

我国铸造有色合金及其特种铸造技术发展现状

?? 铸造有色合金及其特种铸造技术在基本制造产业中占有重要地位,是关键技术之一,在航空、航天、船舶、汽车、轨道交通、化工、能源、电子电器和运动休闲等领域有着广泛的应用,由其所带动的产业在国民经济中起着重要的支撑作用。目前公认的铸造有色合金包括铝、镁、钛、锌和铜等材料,约占各类铸件总量的 20%左右,由于减重降耗的要求,其应用具有明显的增 长趋势,例如在汽车产业中,需要将铝合金铸件从现有的占铸件总重量的10%增长到30%左右,而在航空工业中,铝铸件更是占到铸件总量的80%以上。 为了更好的满足某类产品的使用要求,在产品设计时,会更多地考虑减轻产品的结构重量和特殊的物理化学性能,有色合金恰恰可以满足这几方面的需求,即:①产品构件的减重和轻量化需求;②产品的功能性需求,如电阻材料、磁性材料、记忆功能材料和耐磨减摩材料等;③产品的装饰性功能需求,如铝合金的光亮性、钛合金的可着色性等。对产品的减重和构件轻量化需求是推动铸造有色合金应用领域不断扩大的动力,而对产品的功能性和装饰性需求则是铸造有色合金的发展方向。 1 我国铸造有色合金的发展概况 1.1 铸造铝合金 铸造铝合金是我国发展较早的有色金属材料之一, 其密度小,比强度高和耐腐蚀,因此广泛地应用于航空、航天、汽车、机床制造等制造业。目前,随着行业的发展,对铸造铝合金的需求越来越大,尤其是汽车工业的发展,轿车生产总量激增,对铝合金的需求量越来越大。例如一汽生产的红旗轿车,其整车铝合金铸件已经超过100kg[1],而且随着对节约能源和环境保护要求的提高,铝铸件的生产正朝着轻量化、强韧化、精密化和复合化的方向发展,铸造铝合金的应用将有很大的空间。 在各类铸造铝合金中,按照其性能特点可分为:高强韧铝合金、耐热铝合金、耐蚀铝合金和超轻铝合金等等,其中高强韧铸造铝合金能够保证合金在高强度的条件下,还具有高的断裂韧性、疲劳性能和抗应力腐蚀性能,因此可以部分的取代锻件,制备成形状复杂的铸件。例如ZL205A高强度铸造铝合金,该合金的极限拉伸强度可达500MPa以上,已广泛用于航空、 收稿日期:2007-01-18收到初稿,2007-03-19收到修订稿。 作者简介:丁宏升(1968-),男,黑龙江双城人,副教授,博士,研究方向为材料液态制备成形与新工艺。E-mail:dinghosh@yahoo.com.cn 丁宏升,郭景杰,苏彦庆,贾 均,傅恒志 (哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:结合我国在铸造有色合金领域的发展概况,从合金发展、应用和有色合金熔体技术以及特种铸造在有色合金中的 应用角度,分析了五十年来我国在该领域所取得的成绩和存在的问题,以引起广大科技工作者和生产技术人员对这方面 自主创新的重视,不断提高铸造有色合金的技术水平,扩大其应用领域。 关键词:有色合金;特种铸造;熔体处理;铸造合金;精密铸件中图分类号:TG29-1 文献标识码:A 文章编号:1001-4977(2007)06-0561-06 DINGHong-sheng,GUOJing-jie,SUYan-qing,JIAJun,FUHeng-zhi(HarbinInstituteofTechnology,Haerbin150001,Heilongjiang,China) Abstract:Thisarticlereviewsthefifty-year'sachievementsandthecurrentadvancementsonaspectsofnonferrouscastalloysandthecorrespondingspecialcastingtechnologiesinChina.Thereincludesalloysystems,alloyapplicationsandprocessesformelttreatmentsaswellastherelatedspecialcastingtechniquesaresummarized.Theaimistoarisepeoplepaymoreattentionsforimprovementinthisarea.Itisdemonstratedmakingbreakthroughandthereforepresentingnoveltiescoherentlyonthistechnologyinprospectisamainpathtobeahead. Keywords:nonferrousalloy;specialcasting;melttreatment;castalloy;precisioncasting 我国铸造有色合金及其特种铸造技术发展现状 DevelopmentonNonferrousCastAlloysandtheCorresponding SpecialCastingTechnologiesinChina !!!!!" !" !!!!!" !" 专题综述 Jun.2007Vol.56 No.6 铸造 FOUNDRY 561

铸造合金及其熔炼 考中复习资料

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

有色冶金基础知识

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文件编号:KG-AO-8587-72 有色冶金基础知识 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1铸造铝合金 (1)铝合金的性能及应用 铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小,而比强度则较高。因此在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件,可以减轻结构的重量,故在航空工业及动力机械和运输机械制造中,铝合金铸件得到广泛的应用。 铝合金有良好的表面光泽,在大气及淡水中具有良好的耐腐蚀性,故在民用器皿制造中,具有广泛的用途。纯铝在硝酸及醋酸等氧化性酸类介质中具有良好的耐蚀性,因而铝铸件在化学工业中也有一定的用途。纯铝及铝合金有良好的导热性能,放在化工生产中使用的热交换装置,以及动力机械上要求具有良好导热性能的零件,如内燃机的汽缸盖和活塞等,也适于用铝合金来制造。

铝合金具有良好的铸造性能。由于熔点较低(纯铝熔点为660.230C,铝合金的浇注温度一般约在730~750oC左右),故能广泛采用金属型及压力铸造等铸造方法,以提高铸件的内在质量,尺寸精度和表面光洁程度以及生产效率。铝合金由于凝固潜热大,在重量相同条件下,铝液的凝固过程时间延续比铸钢和铸铁长得多,放流动性良好,有利于铸造薄壁和结构复杂的铸件。 (2)铸法铝合会的分类、牌号 铝合金按照加工方法的不同分为两大类,即压力加工铝合金和铸造铝合金(分别以YL和ZL表示)。在铸造铝合金中又依主要加入的合金元素的不同而分为四个系列,即铸造铝硅合金、造铝铜合金、铸造铝镁合金和铸造铅锌合金(分别以ZL1X X,ZL2 X X,ZL3 X X和ZL4 X X表示),在每个系列中又按照化学成分及性能的不同而分为若干牌号。表3中列出了铸造铝合金国家标准所包括的几种铝合金的牌号。 表3铸造铝合金的牌号

铸造合金熔炼考试题

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。

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