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。
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。
二、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。
第一部分 有色金属熔炼的基本原理
第一章：金属的氧化、挥发和除渣精炼
一、 响氧化烧损的因素及降低烧损的方法
1、影响因素：
(1) 金属及其氧化物的性质：与氧的亲和力越大，烧损就越大
致密度越大，则烧损就越大
(2) 熔炼温度越高，氧化反应就越厉害，烧损也就越严重
(3) 炉气性质：炉气的氧化性强，一般烧损程度也大
对于Cu熔炼来说，CO2、H2O呈中性，但有时H2O会有烧损影响，H2、CO呈还原性。Cu+H2O=Cu2O+H2
(4) 其它因素：炉料的块度越大，烧损程度就越大；
熔炼时间越长，烧损程度也会越大；
2、降低氧化烧损的方法
从分析影响氧化烧损的诸因素可以看出，当所熔炼的合金一定时，主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑。
(1) 选择合理炉型：尽量选用熔池面积较小、加热速度快的熔炉。
(2) 采用合理的加料顺序和炉料处理工艺：易氧化烧损的炉料应加在炉料下层或待其他炉料熔化后再加入到熔体中，也可以中间合多形式加入。
(3) 采用覆盖剂
(4) 正确控制炉温 (5) 正确控制炉气性质：对于氧化精炼的紫铜及易于吸氢的合金，宜采用氧化性炉气。在紫铜熔炼的还原阶段及无氧铜熔炼时，宜用还原性炉气，并且用还原剂还原基体金属氧化物。
(6) 合理的操作方法：例如熔炼含铝、硅的青铜时，应注意操作方法，避免频繁搅拌，以保持氧化膜完整。
(7) 加入少量α>1的表面活性元素，其目的是改善熔体表面氧化膜的性质，能有效地降低烧损。
二、减少杂质污染金属的途径
1、选用化学稳定性高的耐火材料。紫铜、黄铜、硅青铜、锡青铜可用硅砂炉衬。
2、要可能条件下采用纯度较高的新金属料以保证某些合金纯度的要求。
3、火焰炉应选用低硫燃料
4、所有与金属炉料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作，或用适当涂料保护好。
5、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，对熔炉进行必要的清洗处理。
铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理
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ﻩ铝合金的熔炼、铸锭与固溶处理
一、实验目的:
掌握铝合金熔炼的基本原理，并应用在熔炼的实践中。熔炼是使金属合金化的一种方法,它是采用加热的方式改变金属物态,使基体金属和合金组元按要求的配比熔制成成分均匀的熔体，并使其满足内部纯洁度、铸造温度和其他特定条件的一种工艺过程。熔体的质量对铝材的加工性能和最终使用性能产生决定性的影响，如果熔体质量先天不足，将给制品的使用带来潜在的危险。因此,熔炼又是对加工制品的质量起支配作用的一道关键工序。而铸造是一种使液态金属冷凝成型的方法,它是将符合铸造的液态金属通过一系列浇注工具浇入到具有一定形状的铸模(结晶器)中，使液态金属在重力场或外力场（如电磁力、离心力、振动惯性力、压力等)的作用下充满铸模型腔，冷却并凝固成具有铸模型腔形状的铸锭或铸件的工艺过程。铝合金的铸锭法有很多,根据铸锭相对铸模(结晶器)的位置和运动特征,可将铝合金的铸锭方法分类如下:
二、实验内容：
铝铜合金熔炼基本工艺流程
三、实验要求
严格控制熔化工艺参数和规程
1. 熔炼温度
ﻩ熔炼温度愈高,合金化程度愈完全,但熔体氧化、吸氢倾向愈大,铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。通常,铝合金的熔炼温度都控制在合金液相线温度以上５0~10０℃的范围内。从图1的Aｌ-Cｕ相图可知，Aｌ-５%Cu的液相线温度大致为660～670℃,因此，它的熔炼温度应定在7１0(７2０)℃～76０（770）℃之间。浇注温度为７３０℃左右。
图１ 铝铜二元状态图
2．熔炼时间
熔炼时间是指从装炉升温开始到熔体出炉为止,炉料以固态和液态形式停留于熔炉中的总时间。熔炼时间越长,则熔炉生产率越低,炉料氧化吸气程度愈严重，铸锭形成粗晶组织和裂纹的倾向性愈大。精炼后的熔体,在炉中停留愈久，则熔体重新污染,成分发生变化，变形处理失效的可能性愈大。因此，作为一条总的原则,在保证完成一系列的工艺操作所必需的时间的前提下,应尽量缩短熔炼时间。
