铸造合金及其熔炼

铸造合金及其熔炼1. 合金流动性及其影响因素？改善流动性措施？液态合金的流动能力，影响流动性的主要因素：――合金成分及结晶特点：层状凝固好、糊状凝固差，中间凝固介于二者之间。

结晶温度范围宽，流动性差。

纯金属/共晶合金/金属间化合物流动性好，随成分偏离这几点，流动性变差，但有例外。

——合金液的物理性质粘度越小流动性越好；表面张力越小流动性越好；结晶潜热越大，流动性越好。

――合金液纯净度（气体、夹杂物含量）气体、夹杂物越多，流动性越差，需精炼处理改善措施：正确选择合金成分：结晶温度范围小，如接近共晶成分合理的熔炼工艺：减少杂质含量一一原材料预处理、高温熔炼、净化/精炼处理变质/孕育细化组织：减小枝晶尺寸、提高临界固相量2. 铸件常见缺陷机理及预防措施：1、缩孔、缩松原因：糊状凝固特性、凝固温度范围宽、较大的共晶膨胀使型腔尺寸增大。

防止措施：一一加大铸型刚度。

发挥石墨化膨胀自补缩作用，无帽口铸造。

――增加石墨化膨胀体积。

提高CE，尤其C,强化孕育，防Fe3C形成。

——减少液态收缩。

适当降低浇注温度。

――优化工艺设计，顺序凝固/同时凝固2、夹渣一次渣：熔炼、球化处理（浇注前）形成的非金属夹杂物进入型腔所致——清渣/过滤、适当提高浇注温度、二次渣：浇注过程及尚未凝固前形成的非金属夹杂物一一浇注系统设计，平稳充型，控制Mg残留量3、石墨漂浮（与可锻铸铁的灰点缺陷区分，看看灰点缺陷，课本94页）原因：初生石墨上浮至铸件上表面/冒口防止措施：控制CE<4.6，厚壁铸件适当降低CE。

低硅原铁水+强化孕育4、皮下气孔：原因：铁水中的Mg/MgS与铸型/涂料中水反应生成措施：适当降低残余Mg及铸型水分，型砂添加煤粉5、球化衰退：原因：球化元素随球化处理后时间延长而损耗一一挥发、氧化、回硫；孕育衰退、石墨核心数量减少、石墨球粗大、畸变措施：保持足够球化元素残留量；清渣防回硫；覆盖防氧化减挥发；厚大件用抗衰退能力强的球化剂（铱基重稀土球化剂）；抗衰退孕育剂、加Bi等微量元素3. 常用铸铁的成份、组织、性能特点及应用？1 ）灰铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素；碳主要以片状石墨形式存在，基体为P+F,常以P为主；断口呈暗灰色；铸造性能好、强度较低（<400MPa）、冲击韧性及伸长率很低，导热性、减振性较好。

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。

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。

第一章1、为什么会有双重相图的存在？在学习金属学课程时为什么不太注意这点？硅对双重相图的影响又有何实际意义？第二章1.灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成。

主要的金属基体形式有珠光体、铁素体及珠光体加铁素体。

此外，还有少量非金属夹杂物，如硫化物、磷化物等。

2.灰铸铁的性能特点：a）强度性能较差b)布氏硬度和抗拉强度的比值较分散c)较低的缺口敏感性d)良好的减震性e)良好的减摩性.3.一般来说,当其他条件相同时,铸件越厚,冷却速度越慢.因此,铸铁件厚壁处容易出出大的石墨片.4.提高浇注温度可稍使石墨粗化.5.普通铸铁中主要有C、Si、Mn、P、S五元素.6.P38 铸铁中各元素对石墨影响表格7.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。

8.提高灰铸铁性能的途径：a)合理选定化学成分b)孕育处理c)微量或低合金化。

9.应用最广泛的孕育剂：75%Si-Fe。

10.流动性是指铁液充填铸型的能力。

对于普通灰铸铁而言，因它偏离共晶点不远，结晶范围小，初生奥氏体枝晶不发达，故在正常浇注温度下，在铁－碳合金中它的流动性是最好的。

11.铸铁的收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩。

12.凡是能提高灰铸铁石墨化能力的因素都有利于防止热裂产生。

13.铸造应力主要指铸铁固态收缩是所能承受的热应力和相变应力。

第三章1.球墨铸铁生产过程的几个环节：1.熔炼合格的铁液、2.球化处理、3.孕育处理、4.炉前检验、5.浇注铸件、6.清理及热处理、7.铸件质量检验。

2.当碳当量过低时，铸件易产生缩松和裂纹。

当碳当量过高时，易产生石墨漂浮现象，其结果是使铸件中夹杂物数量增多，降低铸铁性能，而且污染工作环境。

3.在选择碳含量时，应按照高碳低硅的原则。

4.球化元素：加入铁液中能使石墨在结晶生长时长成球状的元素。

反球化元素：在铁液中会使石墨在生长时无法长成球状的元素。

铸造合金及其熔炼铸造合金是指由两种或两种以上的金属混合而成的材料，通常用于制造复杂形状的零件。

铸造合金具有较高的强度、韧性和耐磨性，同时还具有一定的耐腐蚀性和抗氧化性能。

它们通常用于制造高负荷运行的机械部件、汽车和航空航天零件、医疗设备和通信设备等领域。

铸造合金通常是通过熔炼过程制造的。

熔炼是将金属加热到其熔点以上，使其融化成为液态的过程。

在熔炼过程中，金属经历了一系列化学反应，例如氧化、还原、溶解和合金化等反应。

这些反应是产生所需铸造合金的关键。

在熔炼过程中，金属通常被加入到熔炉中。

熔炉是一种大容量的设备，用于加热和融化金属。

熔炉可以分为燃气熔炉、电弧炉和感应炉等几种类型。

其中，电弧炉是最常用的类型，它通过电极放电产生高温，将金属加热到液态。

熔炼时必须控制热量和化学成分，以产生所需的铸造合金。

在熔炼过程中，需要添加一些合金元素以改善铸造合金的性能。

例如，铝可以用于提高铸造合金的强度和耐腐蚀性，钛可以用于提高铸造合金的高温性能，铜可以用于提高铸造合金的导热性等。

这些合金元素通常以块状添加到熔炉中，随着金属的融化，它们逐渐溶解并与其他金属元素形成一种均匀的合金混合物。

一旦合金达到了所需的化学成分和温度，就可以进行铸造过程。

铸造是将液态合金倒入模具中，并使其冷却硬化的过程。

在铸造过程中，有两个关键的因素：一是铸造温度，二是冷却速度。

控制这两个因素可以获得所需的铸造合金性能。

铸造合金的性能取决于其化学成分、铸造温度和冷却速度等因素。

高强度和高耐磨性的合金通常需要较高的铸造温度和较快的冷却速度。

然而，在某些情况下，较慢的冷却速度可能会导致更优良的铸造合金性能，例如抗腐蚀性能和高温氧化性能等。

因此，在生产铸造合金时必须进行适当的试验和分析，以确保所产生的合金具有所需的性能。