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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%，Ti0.15~0.35%，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。
一、简答简述题1、什么是成分过冷？成分过冷导致的凝固组织有何特点？P106 P109答：成分过冷：在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。
组织特点：随着成分过冷由弱到强，单相合金的固/液界面生长方式依次成为平面状、胞状、胞状-树枝状和树枝状四种形式，得到的晶体相应为平面柱状晶、胞状晶、胞状枝晶以及柱状枝晶和自由枝晶。
2、向铝金属熔体中吹入氩气，有什么精练作用？为什么？P28 P44-48答：作用及原因：①除气精练：利用分压差脱气原理。
P44-48原因：熔体中通入氩气时，使熔体中的氢气分压大于气相中的氢分压从而将氢气排出熔体之外。
②除渣精练：利用吸附作用除渣，即浮选法。
P28原因：利用通入熔体的惰性气体，在上浮过程与悬浮的夹杂相遇时，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔体液面的中去。
3、金属熔炼如何降低氧化烧损？P12答:当合金成分一定时，主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面考虑①选择合理炉型：尽量选用熔池面积小，加热速度快的熔炉。
②合理的加料顺序：易氧化烧损的加在炉底或炉料熔化后加入，也可以中间合金加入。
③覆盖熔化：装炉加入少量覆盖剂。
④正确控制炉温：炉料熔化前快速加热熔化。
⑤正确控制炉气性质：即金属与炉气氧化—还原互为。
⑥合理的操作工艺：熔液严禁频繁搅拌。
⑦加入少量α＞1的表面活性剂。
4、影响铸锭凝固传热的因素有哪些？如何影响的？P97答：①金属性质：金属的导温系数a代表其导热能力的大小。
a大，铸锭内部温度易于均匀，温度分布曲线就比较平坦，温度梯度小；反之，温度分布曲线就比较陡，温度梯度大。
②锭模和涂料性质：铸锭的凝固主要是因模壁吸热而进行的，模壁外表面向周围介质辐射和对流散热的作用不大。
因此，铸锭的凝固速度主要取决于锭模的冷却能力。
锭模储热系数大，冷却能力强，反之。
涂料在生产中常以改变涂料厚度、组成、及性质的方法来调节铸锭冷却速度。
铸造合金及其熔炼复习思考题铸铁及其熔炼什么是 Fe-C 双重相图，哪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？1.概念：在铁碳合金中，碳有两种存在形式，一种是渗碳体，其中碳的质量分数是6.69%；另一种是游离状态的石墨，碳的质量分数是100%，由于从热力学的稳定性上看石墨更加稳定，而从动力学上看生成渗碳体更加容易。
因此铁碳合金的两个二元系都有可能发生，将其叠加就是二元双重相图；2.稳定：石墨的自由能低于渗碳体，因此石墨是更稳定的相，而渗碳体是介稳定相，而铁-石墨相图是稳定性倾向的，最终形成的是稳定的石墨而不是介稳定的渗碳体，故满足热力学观点；3.影响：冷却速度较大时倾向于介稳定系转变，且时间短原子扩散不充分，所以碳以渗碳体形式析出，形成白口组织；冷却速度较小时倾向于稳定系转变，原子扩散时间充足，有利于石墨化，故碳以石墨形式析出，形成灰铁组织；4.硅的加入：1)共晶点左移，出现了共晶和共析转变的三相共存区2)共晶温度范围扩大；3)减少了共晶点的含碳量。
5.铬的加入：1)共晶点左移；2)共晶温度范围缩小；什么是碳当量、共晶度，有何意义?1.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，就是碳当量CE，将碳当量与共晶点碳量进行对比就可以看出某一成分铸铁偏离共晶点的程度。
2.共晶度：铸铁的实际含碳量与共晶点的实际含碳量的比值，就是共晶程度Sc，Sc值也能看出偏离共晶点的程度，且结合CE可以间接推断铸铁铸造性能的好坏以及石墨化能力的大小。
片状石墨、球状石墨、蠕虫状石墨的形成条件是什么，它们与奥氏体的共晶过程有何异同点？1.片状石墨（A型），生核能力较强，要求冷却速率较低、过冷度小，且铁液要有足够的碳当量以及适宜的孕育量，没有激冷；2.球状石墨，要求有较大的过冷度和较大的铁液和石墨间的表面张力；3.蠕虫状石墨：要求冷却速率低，过冷度小，否则蠕墨比例下降，且要添加低于处理球墨铸铁所要求的球化元素数量，使之达不到完全的球化程度。
铸造工五级复习题一、单项选择题1.在三视图的“三等关系中”，俯视图与左视图的关系为（ A ）A.宽相等B.高平齐C.长对正D.右对齐2. 表示机器或设备的整体外形轮廓.基本性能和各部分大致装配关系的图样，称为（ B ）A. 零件图B. 总装图C. 装配图D. 局部视图3.孔的公差带与轴的公差带相互交叠的配合，称为（ B ）A. 间隙配合B.过渡配合C.过盈配合D.普通配合4. 基本偏差是用来确定公差带相当于零线位置的上偏差或下偏差。
（ B ）A. 极限尺寸B. 基本偏差C. 尺寸公差D. 尺寸偏差5. 单向节流阀的作用是（ A ）A. 改变油液流动方向，控制流量B. 防止液压系统过载C. 向液压系统提供压力油D. 改变油液流动方向6.对于一些没有明显屈服现象的金属材料，其残余伸长对应的应力称为（ C ）A.塑性B.抗拉强度C.条件屈服强度D.屈服强度7.维氏硬度用（ A ）表示。
A.HVB.HRCC.HBWD.HSC8.金属在外力作用下发生形状和尺寸变化的现象称为（ B ）A.弹性变形B.变形C.塑性变形D.热处理变形9.在金属材料强度的主要指标中，σ0.2表示（ C ）。
A.屈服强度B.抗拉强度C.条件屈服强度D.抗压强度10.表示材料塑性的指标是（ A ）。
A.ψB.σC.AkD.σ-111.材料塑性越好，其（ A ）值越大。
A.δB.σC.σ-1D.HRC12.抗扭强度是属于（ D ）性能。
A.物理B.化学C.工艺D.力学13.偏析倾向是属于（ A ）工艺性能。
A.铸造B.锻造C.焊接D.热处理14.变形能力是属于（ B ）工艺性能。
A.铸造B.锻造C.焊接D.热处理15.气孔倾向是属于（ C ）工艺性能。
A.铸造B.锻造C.焊接D.热处理16.回火稳定性是属于（ D ）工艺性能。
A.铸造B.锻造C.焊接D.热处理17.下列金属中属于抗磁性材料的是（ C ）A. FeB.MnC. CuD. Ni18.金属能传导电流的能力称为（ D ）A. 熔点B.热膨胀性C. 导热性D. 导电性19.下列材料中焊接性能最好的是（ D ）A. 灰铸铁B.高碳钢C. 高合金钢D. 低碳钢20.材料抵抗磨损的能力称为（ D ）A. 热稳定性B.抗氧化性C. 耐蚀性D. 耐磨性21.维氏硬度值是根据（ D ）来确定的。
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%，Ti0.15~0.35%，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。
铸造合金熔炼试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 下列哪项不是铸造合金熔炼过程中需要考虑的因素？A. 合金成分B. 熔炼温度C. 熔炼时间D. 合金的硬度答案：D2. 在铸造合金熔炼过程中，通常采用哪种气体进行炉内保护？A. 氧气B. 氮气C. 氩气D. 二氧化碳答案：C3. 铸造合金的熔炼温度通常取决于以下哪项？A. 合金的熔点B. 炉子的容量C. 熔炼时间D. 操作者的熟练程度答案：A4. 下列哪种合金元素通常不用于铸造合金中？A. 铜B. 铝C. 铅D. 镁答案：C5. 铸造合金熔炼过程中，为了提高熔炼效率，可以采取以下哪种措施？A. 增加熔炼时间B. 提高熔炼温度C. 使用预热的炉料D. 减少炉内保护气体流量答案：C二、判断题（每题1分，共5分）6. 铸造合金熔炼过程中，炉料的预热可以减少熔炼时间和能耗。
（对）7. 铸造合金的熔炼温度越高越好，因为这样可以更快地完成熔炼。
（错）8. 铸造合金熔炼时，炉内保护气体的作用是防止合金氧化和污染。
（对）9. 铸造合金的熔炼过程中，合金元素的添加顺序对最终合金的性能没有影响。
（错）10. 铸造合金熔炼完成后，应立即进行浇注，以防止合金凝固。
（错）三、简答题（每题5分，共20分）11. 简述铸造合金熔炼过程中的三个主要步骤。
答案：铸造合金熔炼过程中的三个主要步骤包括：炉料的预热、合金的熔化、调整成分和精炼。
12. 为什么在铸造合金熔炼过程中需要使用炉内保护气体？答案：炉内保护气体用于创造一个惰性气氛，防止合金在高温下与空气中的氧气或其他气体反应，从而避免合金氧化和污染，确保合金的性能。
13. 描述铸造合金熔炼过程中温度控制的重要性。
答案：温度控制对于铸造合金熔炼至关重要，因为它直接影响合金的熔化效率、成分均匀性以及最终合金的性能。
过高的温度可能导致合金过度氧化或烧损，而过低的温度则可能导致合金熔化不充分或成分不均匀。
14. 说明铸造合金熔炼过程中合金元素添加的一般原则。
一、填空题1.常用的特种铸造方法有（熔模铸造），（金属型铸造）、（压力铸造），（低压铸造）和（离心铸造）。
2.铸件的凝固方式是按（凝固区域宽度大小）来划分的，有（逐层凝固）、（中间凝固）和（糊状凝固）三种凝固方式。
纯金属和共晶成分的合金易按（逐层凝固）方式凝固。
3.铸造合金在凝固过程中的收缩分三个阶段，其中（液态收缩和凝固收缩）收缩是铸件产生缩孔和缩松的根本原因，而（固态收缩）收缩是铸件产生变形、裂纹的根本原因。
4.铸钢铸造性能差的原因主要是（熔点高，流动性差）和（收缩大）。
5.影响合金流动性的主要因素是（液态合金的化学成分）。
6.铸造生产的优点是（成形方便）、（适应性强）和（成本较低）。
缺点是（件力学性能较低）、（铸件质量不够稳定）和（废品率高）。
7、铸造工艺方案设计的内容主要有：（造型、造芯方法 ) ( 铸型种类选择 )（浇注位置的确定）（分型面的确定）等。
8、目前铸造方法的种类繁多，按生产方法可分为（砂型铸造），（特种铸造 )两大类。
9、铸件的内壁应（薄）外壁。
10、分型选择时，应尽可能使铸件全部或大部置于（同一半铸型）内。
11、确定浇注位置时，重要部位应该向（下）12、浇注系统按位置分类，主要分为（底）注式，（顶）注入式（中间）注入式三种形式。
13、按冒口在铸件位置上分类，主要分为（顶）冒口与（侧）冒口之分。
14、确定砂芯基本原则之一，砂芯应保证铸件（内腔）尺寸精度。
15、封闭式浇注系统，内浇口应置于横浇口（下）部。
16、开放式浇注系统，内浇口应置于横浇口（上）端。
17、根据原砂的基本组成，铸造原砂可分为（石英砂）和（非石英砂或特种砂）两类。
18、镁砂是菱镁矿高温锻烧冉经破碎分选得到的，主要成分是（氧化镁mgo ）。
20、蒙脱石和高岭石结构中有两个基本结构单位，即（硅氧四面体）和（铝氧八面体）。
21、水玻璃是由（ sio 2）和（ Na 2 o）为主要组分的多种化合物的水溶液。
22、水玻璃砂硬化的方式有（化学硬化）和（物理硬化）等。
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介稳定系相图和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)介稳定和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和石墨的界面张力。
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。
铸造合金原理及熔炼一、名词解释l．铸铁：的铁碳合金。
2．白口铸铁：少数C固溶于铁素体，其他以碳化物存在。
3．灰口铸铁：c主要结晶成石墨，并呈片状形式存在于铸铁中，断口为暗灰色。
4．球墨铸铁：铁水在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。
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．孕育处理：向铁水中加入硅铁合金（孕育剂）颗粒。
孕育剂的作用是促进铸铁石墨化，防止产生白口，细化石墨。
常用的孕育剂为硅的质量分数75%硅铁。
7．蠕墨铸铁；是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的．由金属基体和蠕虫状石墨构成。
8．可锻铸铁：是由白口铁经过退火而制得的一种高强度铸铁，白口铸铁中的渗碳体分解成团絮状石墨的灰口铸铁，性能优于灰铸铁，耐磨性和减震性优于普通碳索钢，可部分代替碳钢，合金钢和有色金属。
9．奥氏体（A或γ）：碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体。
晶格结构：面心立方晶格fcc。
10．铁素体（F或α）：碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体，晶格结构：体心立方晶格bcc。
11.δ-铁素体：碳溶于δ-Fe中所形成的间隙固溶体。
12．碳当量定义：将合金元素对共晶点碳量的影响折算成铸铁碳量的增减，折算后的值称之为碳当量，以CE表示。
碳当量：CE=C+1/3(Si+p) 13．共晶度：铁液实际含碳量和共晶点的实际碳量的比值为共晶度，以sc表示。
共晶度：Sc=C/[%-(Si+p)l/3l 14．钢的腐蚀金属表面在周围介质的作用下逐渐被破坏的现象称为金属的腐蚀。
15．化学腐蚀是指金属表面与周围介质发生化学反应而引起的破坏，如高温下金属的氧化等。
16．电化学腐蚀是指金属与电解质溶液发生电化学作用而使金属破坏的现象。
17．耐热钢是指在高温下对氧化性气体具有抗氧化性的钢种。
18．黑色金属：在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属。
·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。
