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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。
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，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。
8.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因？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。
熔炼与铸造考试题参考答案一、解释下列概念（每题5分，共20分）1、非金属夹杂物：金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在，统称为非金属夹杂物，一般简称为夹杂或夹渣。
2、顺序凝固：纯金属和共晶合金的结晶温度范围等于零，在凝固过程中只出现固相区和液相区，没有凝固区，铸锭在凝固过程中，随温度降低，平滑的固/液界面逐步向铸锭中心推进。
3、成分过冷：界面前面液体由于溶质再分布而导致实际温度低于液相线温度的现象。
4、缩孔与缩松：在铸锭中部、头部、晶界和枝晶间等地方，常有一些宏观和显微的收缩孔洞，称为缩孔。
体积大而集中的缩孔称为集中缩孔，细小而分散的缩孔称为缩松。
二、简答题（每题10分，共40分）1、影响金属氧化烧损的因素答：熔炼过程中金属的实际氧化烧损程度取决于金属氧化的热力学和动力学条件，即与金属和氧化物的性质、熔炼温度、炉气性质、炉料状态、熔炉结构以及操作方法等因素有关。
2、气体的来源及在铸锭中的存在形式答：①来源：大气中，氢的分压极其微小。
可以认为，除了金属原料本身含有气体以外，金属熔体中的气体主要来源于与熔体接触的炉气以及熔剂、工具带入的水分和碳氢化合物等。
炉料，金属炉料中一般都溶解有不少气体，表面有吸附的水分，电解金属上残留有电解质，特别是在潮湿季节或露天堆放时，炉料吸附的水分更多。
炉气，非真空熔炼时，炉气是金属中气体的主要来源之一。
耐火材料，其表面吸附有水分，停炉后残留炉渣及熔剂也能吸附水分。
熔剂，许多熔剂都含有结晶水，精炼用气体中也含有水分。
操作工具，与熔体接触的操作工具表面吸附有水分，烘烤不彻底时，也会使金属吸气。
②存在形式：固溶体，气体和其他元素一样，多以原子状态溶解于晶格内，形成固溶体；化合物，若气体与金属中某元素间的化学亲和力大于气体原子间的亲和力，则可与该元素形成化合物；气孔，超过溶解度的气体及不溶解的气体，则氦气体分子吸附于固体夹渣上，改以气孔形态存在。
第一章1. 为什么说“要炼好钢先要造好渣”？造渣是炼钢工艺过程的重要组成部分。
在非真空冶炼中，炉渣是炼钢过程的必然产物也是炼钢过程中不可缺少的媒介物；如果没有炉渣，必要的炼钢物理化学反应难以完成，而合格的钢液就难以保证。
一、炼纲炉渣的主要来源：炼钢过程中各种元素被氧化而形成的氧化物；各种造渣材料(石灰、萤石、白云石，耐火砖块等)；氧化剂或冷却剂(矿石、石灰石等)所带入的脉石；金属原材料带入的泥砂和铁锈；被腐蚀的炉衬耐火材料；铁合金的脱氧产物、脱硫产物等。
可见炉渣来源于金属原材料、辅助材料和炉衬三个方面，在炼钢过程中成为高温熔体。
二、炉渣对炼钢过程具有重要作用：一般说来，炼钢过程中熔渣和钢液直接接触，参与其间的物理化学反应和传质传热过程，通过对炉渣成分及其性能、数量的调整，可以控制金属熔池中各元素的氧化相还原过程。
其作用可以大致归纳为：(1) 熔渣直接参与脱硫、脱磷等钢液与熔渣界面间的反应。
(2) 熔渣是氧的传递媒介，控制金属熔池中各元素的氧化还原过程。
(3) 熔渣是钢液中各种元素氧化产物的汇集体。
熔渣密度要比钢浓密度小得多，这样，钢渣自然分开，而元索氧化产物的密度也远低于钢液的密度，可以上浮到纲液表面，进入熔渣。
(4) 熔渣对钢液有保护作用。
熔渣可以减缀合金元素在氧化气氛中的氧化烧损，可以减缓钢液吸收气体和减少钢液的热损失。
(5) 炉渣的其它作用：电渣沪熔渣作为电阻发热体，可以起到重熔和精炼金属的作用，平炉熔渣是传热介质，通过它把热量传给金属熔池；电弧炉熔渣可起稳定电弧的作用，对稳定工艺操作过程十分有利2. 炼钢造渣时，要考虑哪些炉渣性质，这些性质对炼钢质量有哪些影响？(一) 炉渣的碱度所谓碱度，就是炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物浓度的比值。
碱度对脱磷、脱硫和防止钢液吸收气体等炼钢过程有重要影响，而且它还影响着炉渣中许多组元的活度，因此碱度是影响渣和钢之间反应的重要因素。
(二) 炉渣的氧化性和还原性炉渣有氧化渣和还原渣之分。
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。
铝锭铸造试题及答案铝锭铸造是一种将熔融的铝材通过铸造工艺制成铝锭的过程。
这种工艺广泛应用于铝材的生产中，因为铝锭是制造各种铝产品的基础材料。
下面，我将提供一些关于铝锭铸造的试题及答案，以供学习和参考。
试题1：铝锭铸造的基本原理是什么？答案：铝锭铸造的基本原理是将铝材料加热至熔点以上，使其成为液态，然后通过铸造模具将熔融铝液倒入其中，冷却固化后形成所需的形状。
这个过程通常包括熔炼、铸造、冷却和后处理等步骤。
试题2：铝锭铸造过程中，为什么需要对铝液进行除气处理？答案：铝液在熔炼过程中会吸收气体，如氢气，这些气体在铝液中形成气泡。
如果不进行除气处理，气泡会在铝锭中形成气孔，影响铝锭的质量和性能。
因此，在铸造前对铝液进行除气处理是必要的。
试题3：铝锭铸造中，常见的铸造方法有哪些？答案：铝锭铸造中常见的铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等。
每种方法都有其特定的应用场景和优缺点。
试题4：铝锭铸造完成后，为什么需要进行冷却处理？答案：铝锭铸造完成后，铝液需要从高温状态冷却至室温，这一过程称为冷却处理。
冷却处理有助于铝锭内部结构的稳定，减少内部应力，防止铝锭在后续加工过程中出现裂纹。
试题5：铝锭的表面处理通常包括哪些步骤？答案：铝锭的表面处理通常包括清洁、打磨、涂覆保护层等步骤。
这些处理可以去除铝锭表面的氧化层和杂质，提高铝锭的外观质量，并延长铝锭的使用寿命。
试题6：铝锭的化学成分对其性能有哪些影响？答案：铝锭的化学成分对其性能有显著影响。
例如，铝锭中硅的含量可以影响其硬度和耐磨性；铁的含量会影响其强度和韧性；镁的含量可以提高铝锭的抗腐蚀性。
试题7：在铝锭铸造过程中，如何控制铝液的温度？答案：在铝锭铸造过程中，铝液的温度控制非常重要。
通常使用热电偶或红外测温仪来实时监测铝液的温度。
同时，通过调整加热器的功率或使用冷却系统来调节铝液的温度。
试题8：铝锭铸造中，常见的缺陷有哪些？答案：铝锭铸造中常见的缺陷包括气孔、裂纹、夹杂、缩孔和氧化皮等。
图1 具有三个晶区的 铸锭晶粒组织示意图 纯铝的熔炼与铁模铸锭一、实验目的1、通过纯铝的熔炼与铁模铸锭，了解有色金属熔铸的一般工艺和操作知识。
2、观察铝锭横截面的铸造组织形貌，了解形成晶粒组织的三个晶区。
3、改变浇铸工艺条件，研究不同的浇铸工艺条件对铸锭晶粒组织的影响。
二、实验原理金属和合金的铸锭晶粒组织一般较为粗大，对铸件横断面稍加打磨、抛光和腐蚀，就可直接进行观察。
铸锭晶粒组织常见三个晶区形貌如图1所示。
（1）表面细等轴晶区当过热金属浇入锭模时，锭模对熔液产生强烈过冷，在模壁附近形成大量的晶核，生长成枝状细等轴晶。
同时，浇铸引起的动量对流，液体外温差引起的热对流，以及由对流引起的温度起伏，促使模壁上形成的晶粒脱落和游离，增加凝固区的晶核数目，因而形成了表面细等轴晶区。
（2）柱状晶区 在表面细等轴晶区，生长方向与散热方向平行的晶粒得到优先生长，而与散热方向不平行的晶粒则被抑制。
这种竞争生长的结果，使愈往铸锭部晶粒数目愈少，优先生长的晶粒最后单向生长并互相接触而形成柱状晶区。
柱状晶区是在单向导热及顺序凝固条件下形成的。
凡能阻止晶体脱离模壁和在固/液界面前沿形核的因素，均有利于扩大柱状晶区。
浇铸温度高，固/液界面前沿温度梯度大，凝固区窄，从界面上脱落的枝晶易于被完全熔化。
（3）中心等轴晶区柱状晶生长到一定程度，由于前沿液体远离模壁，散热困难，冷速变慢，而且熔液中的温差随之减小，这将阻止柱状晶的快速生长，当整个熔液温度降至熔点以下时，熔液中出现许多晶核并沿各个方向长大，就形成中心等轴晶区。
形成中心等轴晶区的晶核主要来源于三种途径：表面细等轴晶的游离；枝晶的熔断及游离；液面或凝壳上晶体的沉积。
凡能阻止游离到铸锭中心的晶粒完全熔化的因素，均有利于促进中心等轴晶区的形成。
铸锭的结晶过程及其组织与金属的冷却条件、浇铸时熔体的温度、变质处理条件等因素有关。
改变金属的浇铸温度对结晶过程有影响作用。
当液态金属过热越多时，浇筑后沿铸锭截面的温差越大，越有利于按顺序凝固的方式结晶，形成柱状晶组织。
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，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。
8.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因？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。
铸锭测试一．填空题：（一空一分）1．1839年法国科学家＿＿贝克雷尔＿＿＿发现了光伏反应,开始了人类研究太阳能的新篇章。
2．硅的熔点是＿＿1420℃＿＿＿＿；固体硅密度是＿2.33 g/cm3＿＿＿＿＿；熔体硅密度＿＿＿2.5 g/cm3＿＿＿；是在地壳中大约含量为＿＿27.6％＿＿＿。
3．P型硅中少数载流子是指＿＿＿＿电子＿＿＿＿＿＿＿＿。
4．太阳能级原生多晶的纯度是＿＿＿6N＿＿＿；5．铸锭工艺生产过程中三个常见的报警是熔化结束报警＿＿＿＿；＿＿中心长晶报警＿＿＿＿；＿＿边角长晶报警＿＿＿＿。
6．多晶硅铸锭的工艺步骤是加热＿，＿＿熔化＿，＿长晶＿＿，＿退火＿＿，＿冷却＿＿。
7．二．选择题：（一题一分）1．硅的晶体结构属于（B）A．体心立方 B 面心立方 C 密排立方 D. 正方2．GT450铸锭炉允许最高温度是（A）；GT450铸锭炉DS-Block（定向生长模块）允许最高温度是（ C ）。
A．1575℃ B 1570℃ C 1600℃ D 1540℃3 GT450铸锭炉退火的温度是（B ）A．1170℃ B 1370℃ C 0℃ D 1420℃4金属杂质含量最高的部位（D）A M2B M3C M4D T15 GT450铸锭配方运行结束后炉腔压力达到（ C ）时，才可打开炉腔。
A700mbar B 850 mbar C 950 mbar D 900 mbar 三．问答题：（1－8每题9分，第9题8分）1．长晶初始阶段形核率与哪些因素相关？长晶速度过快会产生什么后果？如何控制晶粒尺寸?形核率和硅料杂质含量，坩埚壁几何结构，硅熔液过冷度有关；长晶过快会导致微晶产生，晶粒变小，晶界变多，杂质分凝效果变差，杂质富集在微晶区域；长晶初始阶段控制形核率，使形核晶粒大；形核之后控制晶体生长速度，使热场保持合适的温度梯度，固液界面维持水平，控制晶体在竖直方向定向生长。
2．硅锭中引起断线的硬质点化学成份是什么？怎样避免硬质点的产生？化学成份是SiC；SiC的产生是由于碳在硅熔体中的浓度超过了碳在硅中的固溶度，当硅熔体冷却为固体后，碳和硅结合成SiC；SiC往往以Si3N4为形核中心附着在Si3N4表面形成，为了避免硬质点的产生，必须控制硅料中碳含量以及热场石墨，CC材料的挥发性，同时经常清理热场，清除上一炉残留在炉内的挥发物。
铸造合金及其熔炼课后答案
一、铸造合金的性能
1、强度：铸造合金铸件的强度比铸铁等材料高，塑性好，耐磨性也比铸铁好，强度和安全性得到提高。
2、耐腐蚀：铸造合金具有良好的耐腐蚀性，可以耐受腐蚀环境，保障铸件的使用寿命。
3、耐热：铸造合金具有良好的耐热性，可以耐受高温环境，避免受到高温影响而发生变形或断裂。
4、耐冲击：铸造合金具有良好的耐冲击性，能够承受大力冲击，避免在使用过程中发生断裂。
二、熔炼铸造合金
1、浇筑：铸造合金需要进行浇筑，耐火材料（如砂砾石）可以提供必要的耐火和熔化性，并可以缓冲熔炼温度，确保合金的质量。
2、温度控制：铸造合金需要在规定温度下进行熔炼，需要控制温度，以防止合金中有害元素浓度过高而影响性能。
3、成份控制：铸造合金应根据客户要求，控制成份，以确保合金性能符合要求。
4、液体混合：在熔炼过程中，对液体夹杂物进行混合，使添加剂和铸造模具进行结合，避免在熔炼过程中发生污染。
三、铸造合金的应用
1、汽车机件：铸造合金具有良好的强度和耐热性，一般用于汽车机件，如发动机支架、排气系统等，以提高机械性能。
2、电子产品：铸造合金具有良好的耐腐蚀性和导电性，一般用于电子
产品，如LED发光器件、电池及其他电子元器件，保障产品可用性。
3、电力设备：铸造合金具有良好的抗冲击性，同时具有耐腐蚀性和高
强度，一般用于电力设备，如发电机、变压器等，以确保设备的可靠性。
4、电缆塑料：铸造合金具有良好的高温性和可塑性，一般用于电缆塑料，如电缆套管、电缆涂布等，以确保电缆的抗热性。
《有色金属熔炼与铸锭》复习题
1、根据金属氧化反应的ΔG0－T 关系图，指出铜液中的铁、硅、铅、镁、钙、铝等元素的氧化顺序，并说明原因。
2、采用工频感应电炉熔炼无氧铜时，为防止铜液氧化和吸气，在操作工艺上应注意哪些因素？
3、金属熔体吸气的动力学过程如何？影响金属吸气量的因素有哪些？
4、紫铜采用氧化除杂精炼的实质是什么？其操作过程如何？之后铜液还要作如何处理？
5、脱氧方式主要有哪两种？各有哪些优缺点？纯铜熔炼时是如何应用的？
6、熔炼韧铜（低氧铜）时，是如何防止铸锭中产生气孔的？为什么？
7、熔炼纯铜时，目前是如何除去熔体中的夹杂物的？哪些因素会影响除去夹杂物的效果？
8、熔炼铜合金时，有哪几种炉料可选择？确定炉料品位和料比的原则是什么？
9、竖炉熔炼的特点是什么？
10、工频感应熔炼炉的熔炼原理和技术特点是什么？
11、有色金属熔炼时的炉内气氛有哪几种？竖炉熔炼低氧铜（韧铜）时采用什么的是什么气氛？工频感应熔炼炉熔炼紫铜和无氧铜采用的是什么气氛？
12、铸锭典型的晶粒组织是怎样的？包含哪几个晶区？试绘出示意
图。
13、顺序凝固和同时凝固方式的特点各是什么？
14、细小等轴晶组织的优点是什么？晶粒细化的途径有哪些？
15、缩孔、疏松产生的原因和形成的条件各是什么？
16、析出气体，产生气孔的条件是什么？
17、防止气孔产生的方法有哪些？
18、防止裂纹产生的途径有哪些？
19、非金属夹杂物的防止措施有哪些？
20、液穴形状对铸锭质量的影响有怎样的影响？
21、过渡区大小对铸锭质量的有怎样的影响？
22、连铸技术的特点是什么？。
有色金属熔炼与铸锭习题集答案一、填空题1.铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区。
2.液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。
3.气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。
4.连铸主要可分为立式、卧式、立弯、弧型。
5、氧化物的生成自由焓变量、分解呀、生成焓、和反应的平衡常数相互关联，因此，通常用和的大小来判断金属氧化反应的趋势和方向、限度。
6、当,时，生成氧化膜一般致密，连续，有保护作用，内扩散为限制性环节。
7、气体在金属中的存在形态：固溶体、化合物、气孔8、吸气过程即气体在金属中的溶解过程,，分为：吸附、溶解两个过程。
9、非金属夹杂物的分类：氧化物、硫化物、氯化物、硅酸盐。
10、除渣精炼原理：密度差作用、吸附作用、溶解作用、化合作用、机械过滤作用。
11、根据脱气机理的不同，脱气精炼可分为：分压差脱气、化合脱气、电解脱气、预凝固脱气。
12、配制合金所用的炉料一般包括：新金属料、废料、中间合金。
13、熔炉准备工作包括四个方面：烘炉、清炉、换炉、洗炉。
14、在熔池中间最深处的1/2处取样。
15、补料一般用中间合金。
16、根据凝固区宽度划分，凝固方式分为：顺序凝固、同时凝固、中间凝固。
17、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为：平面状、胞状、胞状----树枝状、树枝状。
18、铸锭的晶粒组织常由三个区域组成：表面细等轴晶区、柱状晶区、中心等轴晶区。
19、细化晶粒的方法有：增大冷却强度、加强金属液流动、变质处理。
20、热裂形成的机理有：液膜理论、强度理论、裂纹形成功理论。
21、铸造应力按其形成的原因分为：热应力、相变应力、机械应力。
22、防止裂纹的途径：合理控制成分、选择合适工艺、变质处理。
23、根据气孔在铸锭中的位置不同可分为：表面气孔、皮下气孔、内部气孔。
24、产生缩孔和缩松的最直接的原因，是金属凝固过程中发生凝固体的收缩。
25、铸锭正常晶粒组织可分为表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区______________。
26、液体金属的对流可分为动量对流、自然对流和强制对流。
27、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。
28、连铸主要可分为立式、卧式、立弯和弧型。
29、配料和加料的基本原则包括成分原则、质量原则、工艺原则、经济原则________和物料平衡原则。
30、影响金属凝固传热的因素包括金属性质、锭模涂料性质和浇注工艺。
31、准备炉料的作业称为配料。
32、配料计算时出现错误，原料配比不当，在熔炼铸造时会产生化学成分废料。
33、有些熔剂同时兼有清渣和精炼的作用。
34、水平连铸法生产紫铜产品时，熔化炉通常是使用木炭来做为覆盖剂的。
35、脱氧过度的铜液生产的产品更容易发生裂纹。
36、铜液还原精炼的作用是去除铜液中的气体，并还原铜液中多余的氧化亚铜。
37、紫铜在连续熔炼时，应根据熔炼炉内木炭烧损的情况，及时更换和添加，并确保覆盖厚度适当。
38、黄铜比较容易熔炼，主要是由于合金中的锌对熔体有脱氧作用。
39、铸锭正常晶粒组织可分为_表面细等轴区表面细等轴区、柱状晶区和中心等轴晶区____三个区域。
40、液体金属的对流方式可分为动量对流、自然对流和强制对流。
41、气孔形成方式可分为析出型气孔和反应型气孔。
42、气体在铸锭中存在形式有固溶体、化合物和气孔三种。
43、气体在金属中溶解过程主要为吸附和扩散两个阶段。
44、除渣精炼的主要原理有比重差作用、吸附作用、溶解作用、__化合作用、机械过滤作用5种。
铸锭凝固的方式有顺序凝固、同时凝固和中间凝固。
45、配制合金所用的炉料一般包括新金属料 _ 、废料和中间合金三种。
46、常见的铸锭缺陷有偏析、缩孔、裂纹、气孔和非金属夹杂物等5种。
47、铸锭中化学成分不均匀的现象叫偏析。
假设大气压强为100KPa，系统压强为97.75KPa，则真空度为 2.25 KPa。
二、选择题1—5 ABBAD 6—10 AABBA 11-15：DCABC三、判断题1.×2.×3.√4.√5.×6.√7. √8.×9.× 10.×11、X 12、X 13、X 14、√ 15、√ 16、√ 17、√ 18、√ 19、X 20、X 21.× 22.× 23.√ 24.√ 25.× 26.√ 27. √ 28.× 29.× 30.×四、名词解释1、致密度：解答：氧化物的分子体积与形成该氧化物的金属原子的体积之比2、平衡分布系数：解答：同一温度下固相成分Cs与相平衡时的液相成分的比值3、过冷度解答：理论结晶温度与实际结晶温度的差值。
4、悬浮晶解答：是指夹在正常柱状晶区或等轴晶区中的粗大晶粒。
5、枝晶偏析解答：由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶部分的成分不同。
6、缩孔解答：在铸锭中部、头部、晶界及枝晶间等地方，常常有一些宏观和显微的收缩空洞，统称缩孔。
7、铸造应力：解答：铸锭在凝固和冷却过程中，收缩受到阻碍而产生的应力。
8、正偏析：解答：在顺序凝固条件下，的合金铸锭，先在凝固的表层和底部的溶质含量低于合金的平均成分。
9、反偏析：解答：与正偏析相反，是高于合金的平均成分。
10、非金属夹杂物：解答：金属中的非金属化合物，如氧化物、氮化物、硫化物以及硅酸盐等大都以独立相存在，统称为非金属夹杂物，一般简称为夹杂或夹渣。
11、顺序凝固：解答：纯金属和共晶合金的结晶温度范围等于零，在凝固过程中只出现固相区和液相区，没有凝固区，铸锭在凝固过程中，随温度降低，平滑的固/液界面逐步向铸锭中心推进。
12、成分过冷：解答：界面前面液体由于溶质再分布而导致实际温度低于液相线温度的现象。
13、缩孔与缩松：解答：在铸锭中部、头部、晶界和枝晶间等地方，常有一些宏观和显微的收缩孔洞，称为缩孔。
体积大而集中的缩孔称为集中缩孔，细小而分散的缩孔称为缩松。
14、中间合金：解答：是指预先制好的，以便在熔炼合金时带入某些元素而加入炉内的合金半成品。
四、简答题1.叙述偏析的种类。
答：显微偏析：枝晶偏析、胞状偏析、晶界偏析。
宏观偏析：正偏析、反偏析、带状偏析、重力偏析、V形偏析。
2.简述铝合金晶粒细化技术。
答：增大冷却强度：采用水冷模和降低浇温。
加强金属流动：改变浇注方式、使锭模周期性振动、搅拌。
变质处理：向金属液内添加少量物质，促进金属液生核或改变晶体生长过程的一种方法。
3.成分过冷及其导致的凝固组织特点答：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。
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。
4.铝合金变质处理的目的及其机理答：目的是为了获得细小的晶粒尺寸，改善合金的铸造性能和加工性能，提高合金的强度和塑性。
机理：一是以不溶性质点存在于金属液中的非均质晶核作用；二是以溶质的偏析及吸附作用。
5.枝晶偏析和晶界偏析及其成因。
防止偏析的主要途径。
比较连铸、铁模铸锭和砂模铸锭这三种工艺的组织偏析状况。
答：在生产条件下，由于铸锭冷凝较快，固液两相中溶质来不及扩散均匀，枝晶内部先后结晶部分的成分不同，这就是枝晶偏析。
K＜1的合金凝固时，溶质会不断自固相向液相排出，导致最后凝固的晶界含有较多的溶质和杂质，即形成晶界偏析。
防止偏析的主要途径：增大冷却强度，搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低浇温，加强二次水冷，使液穴浅平等。
连铸的偏析很低，铁模铸锭的偏析也较低，而砂模铸锭的偏析较高。
6.为什么黄铜的夹杂含量要好于紫铜。
答：黄铜含大量易挥发和氧化的锌，在熔炼温度下的蒸气压相当高。
含锌量越高，越易氧化和挥发熔损。
在960℃时，锌蒸气会把黄铜内的氢、水、气体以及杂质带出。
因此黄铜的夹杂含量很低。
紫铜中铜的纯度达到99.95%，杂质只能通过静置法和扩散除去，夹杂量比较高。
因此黄铜的夹杂含量要好于紫铜。
7.铝合金返回料通常只能降级使用，讲讲其中的原因。
答：铝合金返回料由于在熔炼过程中对炉衬的冲刷作用，会带入新的杂质元素，以及随着熔炼次数的增加，杂质含量会逐步地累积，使原本的杂质含量超标，因此铝合金返回料通常只能降级使用。
8、降低氧化烧损的方法有哪些？答：选择合理炉型、采用合理地加料顺序和炉料处理工艺、采用覆盖剂、正确控制炉温、正确控制炉气性质、合理地操作方法、加入少量致密度大于一的表面活性元素。
9、金属的吸气由那几个过程组成？答：第一步，气体分子碰撞到金属表面；第二部，在金属表面气体分子离解为原子；第三部，以气体原子状态吸附在金属表面上；第四部，气体原子扩散进入金属内部。
10、减少杂质对金属污染的途径有哪些？答：一，选用化学稳定性高的耐火材料；二，在可能条件下采用纯度较高新金属料以保证某些合金的纯度要求；三，火焰炉选用低硫燃料；四，所有与金属材料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作；五，变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的处理；六，注意辅助材料的选用；七，加强炉料的管理；11、氧化精炼应具备哪些条件？答：基体金属的氧化物能溶解于自身的金属液中，并能氧化杂质元素；杂质元素氧化物不溶于金属熔体中，并与后者分离；基体金属氧化物可用其他元素还原；12、液体金属的对流是一种动量传输过程，按其产生的原因可分为哪三种？答：第一种：浇注时流体冲击引起的动量对流；第二种：金属液内温度和浓度不均引起的自然对流；第三种：电磁场或机械搅拌及振动引起的强制对流；13、什么是成分过冷现象？答：溶质在分布的结果，使溶质在固/液界面前沿发生偏析。
的合金，界面前沿溶质富集；的合金，界面前沿溶质贫化。
二者使界面前沿液体的平衡液相线温度降低。
与此同时，如果界面前沿液体的实际温度低于，则这部分液体处于过冷状态。
这种现象称为成分过冷。
14、细化晶粒的原因？答：细小等轴晶组织各向异性小，加工时变形均匀，且使易聚集在晶界上的杂质、夹渣、低熔点共晶组织分布更均匀，因此具有细小等轴晶组织的铸锭，其力学性能和加工性能均较好。
15、防止缩孔和缩松的途径？答：基本途径是，根据合金的体积收缩性、结晶温度范围大小及铸锭结构等，制定正确铸锭工艺，在保证铸锭自下而上顺序凝固条件下，尽可能使分散缩孔或缩松转化为铸锭头部集中的缩孔。
16、金属脱氧时，脱氧剂应该满足哪些要求？答：①脱氧剂与氧的亲和力应明显大于基体金属与氧的亲和力，他们相差越大，脱氧的效果就越好。
②脱氧剂在金属中的残留量应不损害金属性能。
③脱氧剂要有适当的熔点和密度，通常多用基体金属与脱氧元素组成的中间合金作为脱氧剂。
