合金熔炼复习题范文
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2015年合金及熔炼期末复习题1、基本要求:屈服强度、抗拉强度、延伸率、疲劳极限的表示方法;各种铸造合金及分类;常用的熔炼方法及加热原理答:屈服强度:试样拉伸过程中标距部分残余伸长为股长度的12X1•时的应力,符号6«.2 抗拉强度:域人均匀削性变形抗力的桁标6 I 延伸率:S铸造合金的分类:铸造侖色合金和铸造黑色合金常用的熔炼方法及加热原理:冲天炉熔炼:利用焦炭燃烧产生热禎使合金融化。
电弧炉熔炼:利用电弧产生的热量來熔炼合金。
感应炉熔炼:利用交流电感应作用是金屈本身产t热虽米熔化金屈的•种熔炼方法2、基本概念:固溶强化、时效强化、变质处理、机械性能的壁厚效应、变质潜伏期、炉料遗传性、球化衰退、铁碳相图双重性、炉气燃烧比、冲天炉的炉壁效应、魏氏组织、等温强度、金属的钝化、集肤效应、回火脆性、稳定化处理答:固溶强化:时效强化:通过热处理利川合金的相变产生第二相微粒,这样的强化加时强化变质处理:是在熔融的介金中加入少量的一种或几种元素(或加化和物起作用而得),改变介金的结品组织,从而改#机械性能机械性能的壁厚效应:机械性能随壁厚的增加而卜'降变质潜伏期:变质元索加入铝液后,必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作川,此保持时间称为潜伏期炉料遗传性:质跫差的炉料,熔化记获得的铸件俎织性能也差,扯经正常熔炼工艺的处理仍无改善球化衰退:球化处理后的铁液在停留预定时间后,球化效果会下降K至消失铁碳相图双重性:是指碳既可以以石墨形式存在,乂可以以r#3•形式存在。
炉气燃烧比:是指CW占(€•!<•)总ffl的百分比。
冲天炉的炉壁效应:冲天炉的炉气有自动趋于沿炉權流动的倾句魏氏组织:铸钢冷却时,在二次结品过程中,若铁素体呈针、什状从奥氏体屮析出,且与晶粒周界成一定的角度,通常将这种先共析针(片)状铁素体加珠光体的飢织等强温度:随葙溢度升商,在一记温度吋,品界和品内强度相等金属的钝化:足指活泼金域山易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态集肤效应:山于高频,炉料屮的电流绝大部分都沿表层流过,这种现象称为集肤效应回火脆性:稳定化处理:3、金属材料的强化机制有哪些,细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响答:机制:细品强化、固溶强化、吋效强化、弥散强化、形变强化实质:增加品界能同时捉供塑性和强度影响:4、铸造合金的使用性能有哪些:答:机械性能、物理性能、化学性能(H4)5、铸造合金的工艺性能有哪些:答:铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能6、铸造铝合金的分类及牌号表示方法?7、铝硅合金进行变质处理的原因及方法?答:原因:硅相在自发非控制生长条件下冋长成片状,这种形态的脆相严重地割裂魅体,大大降低了合金的强度和塑性方法:加入祯化钠与氯盐的混合物来进行变质处理8、镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响答:组织影响:性能影响:*加入后产生P相使合金时效强化。
一名词解释:沉淀脱氧:将脱氧剂加在钢液中,使脱氧元素直接与钢液中的氧化亚铁起作用而进行脱氧优点:快。
缺点:脱氧产物易留在钢液中,降低钢的质量。
集肤效应:在炉料(钢液)内部,磁通的分布并不是均匀的,而是越靠近外层(坩埚壁),磁通密度越大,越靠近坩埚的中心线,磁通密度越小。
因此在外层中产生的感应电动势和电流比内来的大。
这就是所谓的“集肤效应”采用的电流频率越高,集肤效应越显著,则发热越是集中于外层炉料的遗传性:铸铁组织与炉料之间的关系炉气的燃烧比:表征焦炭层燃烧完全程度的指标(P144)η=CO2/(CO2+CO)*100%v炉渣的碱度:R=(CaO%+MgO%)/SiO2%(P158)二铸铁组织中碳的存在形式有哪些?铸铁中常见的基体?碳的存在形式:石墨,渗碳体,石墨加渗碳体灰铸铁的金相组织为金属基体和片状石墨组成,金属基体有P,铁素体,珠光体和铁素体。
三在氧化熔炼中,脱碳是手段而不是目的为什么?脱碳反应使炼钢生产最重要的反应,在脱碳过程中,产生大量的一氧化碳气泡,使熔池受到强烈搅动,使钢液湿度和化学成分均匀,并能有效地清除钢液中气体及非金属夹杂物,由于脱碳反应能够起到这样的作用,所以在炼钢时,总是使炉料的平均含碳量超过钢的规格含碳量,以便在扬花期中将这部分多余的碳分氧化掉,因此脱碳是手段而不是目的。
四铸铁的熔炼,常在的五大元素?在熔炼过程中会有什么变化?炉温的高低对五大元素的变化有何影响?C,S增加,Si,Mn烧损,含P不变。
1)含碳量的变化:冲天炉熔炼过程中铁液含碳量的变化来自两方面:铁液自焦炭吸收碳分(增碳)及铁液中所含的碳被炉气中的氧化性气氛(O2,CO2)和铁液中FeO中所氧化(脱碳)。
铁液含碳量的变化是增碳和脱碳的综合效果,由于炉料含碳量通常低于铸铁的共晶碳量,因此一般总是增碳的。
炉温高低的影响:炉内湿度越高,铁液原始含碳量越低,Fm/Vm 比越大,铁液在焦碳表面的流速越大,则增碳速度越大,单位时间增碳量越多2)Si、Mn的变化:发生Si、Mn的氧化(分直接氧化及间接氧化)被氧化烧损,随温度升高氧化下降,金属元素与氧的亲和力都是随着温度提高而下降。
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”。
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。
铸造合金及其熔炼1.硅的加入对Fe-G-Si 准二元相图有哪些影响?P51)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。
含硅量越高,奥氏体加石墨的共晶温度高出奥氏体加渗碳体的共晶温度越多,共析转变的温度提高更多。
4)硅量的增加,缩小了相图上的奥氏体区。
2.什么叫碳当量?如何计算?P7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,以CE 表示。
为简化计算,一般只考虑Si、P 的影响,CE=C+1/3(Si+P)。
可判断铸铁偏离共晶点的程度。
将CE 值和C’点碳量(4.26%)相比,CE 大于4.26%为过共晶成分,等于为共晶成分,小于为亚共晶成分。
3.什么叫共晶度?如何计算?P7铸铁实际含碳量和共晶点的实际含碳量的比值,称为共晶度,以S C 表示。
C 铁:铸铁实际含碳量(%);C C :稳定态共晶点的含碳量(%);Si、P 含量(%)。
S C 大于1为过共晶,等于1为共晶,小于1为亚共晶。
4.分析讨论片状石墨、球状石墨的长大过程及形成条件。
P16从结晶学的晶体生长理论看,石墨的正常生长方式是沿基面的择优生长,最后形成片状组织。
石墨内旋转晶界的存在,提供了晶体生长所需的台阶,这种台阶可促进在石墨晶体的面上即a 向上的生长。
硫、氧等活性元素吸附在石墨的棱面上,使原为光滑的界面变为粗糙的界面,而粗糙界面生长时只要较小的过冷度,生长速度快,因而使石墨棱面的生长速度迅速,最后长成片状。
如果以v a 及v c 分别表示a 向及c 向的石墨生长速度,则取决于v a /v c 的比值。
如v a >v c ,一般认为形成片状石墨,相反如v a =v c 或v a <v c 就会形成球状石墨。
球状石墨形成过程: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。
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。
铸铁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.铸铁中Si的含量范围以及其对Fe-G相图的影响A共晶点和共析点的含碳量随硅量的增加而减小E*点的含碳量也随硅的增高而减少B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:l.r.G共析区r.F.G说明铁-碳-硅三元合金的共析和共晶转变,是在一个温度范围内进行,并且共析转变温度范围随硅量增大而扩大C随含硅量的增加,稳定系与介稳定系的共晶温度差别扩大即含硅量越高。
r+G的共晶温度高出r+Fe3C的共晶温度越多,Si越高,共析转变温度提高更多,有利于铁素体基体的获得D硅的增加,缩小了相图的奥氏体区,硅的含量超过10%,r区趋于消失3.铸铁中,石墨的六种形态及其形成机理六种石墨分布分类1、片状:形成条件:石墨成核能力强,冷却速度慢,过冷度小2、菊花状:实际上中心是D形外围是A形,开始时过冷大,成核条件差、先出D型,后期放出凝固潜热,过冷减小而析出A型3、块片状:过共晶时在冷速较小时形成4、枝晶点状:冷速打过冷大导致G强烈分枝5、枝晶片状冷速小初生γ枝晶 6、星状:过共晶冷速较大。
4.铸铁结晶过程(1)灰口铸铁是铁液以奥氏体-石墨共晶方式结晶而生成的组织,当铸铁的成分为亚共晶时,在发生共晶转变之前先结晶出初生奥氏体,而当成分为过共晶时,则在发生共晶转变之前先结晶出初生石墨。
铸铁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.铸铁中Si的含量范围以及其对Fe-G相图的影响A共晶点和共析点的含碳量随硅量的增加而减小E*点的含碳量也随硅的增高而减少B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:l.r.G共析区r.F.G说明铁-碳-硅三元合金的共析和共晶转变,是在一个温度范围内进行,并且共析转变温度范围随硅量增大而扩大C随含硅量的增加,稳定系与介稳定系的共晶温度差别扩大即含硅量越高。
r+G的共晶温度高出r+Fe3C的共晶温度越多,Si越高,共析转变温度提高更多,有利于铁素体基体的获得D硅的增加,缩小了相图的奥氏体区,硅的含量超过10%,r区趋于消失3.铸铁中,石墨的六种形态及其形成机理六种石墨分布分类1、片状:形成条件:石墨成核能力强,冷却速度慢,过冷度小2、菊花状:实际上中心是D形外围是A形,开始时过冷大,成核条件差、先出D型,后期放出凝固潜热,过冷减小而析出A型3、块片状:过共晶时在冷速较小时形成4、枝晶点状:冷速打过冷大导致G强烈分枝5、枝晶片状冷速小初生γ枝晶 6、星状:过共晶冷速较大。
4.铸铁结晶过程(1)灰口铸铁是铁液以奥氏体-石墨共晶方式结晶而生成的组织,当铸铁的成分为亚共晶时,在发生共晶转变之前先结晶出初生奥氏体,而当成分为过共晶时,则在发生共晶转变之前先结晶出初生石墨。
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。
10-时的应力1、屈服强度:试样拉伸过程中标距部分残余伸长为原长度的0.2×2σ符号2.0σ2、抗拉强度:最大均匀塑性变形抗力的指标b延伸率:延伸率(δ)是描述材料塑性性能的指标——延伸率δ和截面收缩率ψ。
延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数:δ=ΔL/L×100%。
铸造合金的分类:铸造有色合金和铸造黑色合金常用的熔炼方法及加热原理:固溶强化:固溶体是固态下一种组元即溶质熔解在另一种组元即熔剂中形成新的相,固溶体的硬度、强度往往高于组成它的各个组元,而塑性则较低,这种现象称为固溶强化时效强化:通过热处理利用合金的相变产生第二相微粒,这样的强化加时效强化变质处理:是在熔融的合金中加入少量的一种或几种元素(或加化和物起作用而得),改变合金的结晶组织,从而改善机械性能机械性能的壁厚效应:机械性能随壁厚的增加而下降变质潜伏期:变质元素加入铝液后,必须保持某一确定时间才能得到最大的变质作用,此保持时间称为潜伏期炉料遗传性:质量差的炉料,熔化后获得的铸件组织性能也差,虽经正常熔炼工艺的处理仍无改善球化衰退:球化处理后的铁液在停留预定时间后,球化效果会下降甚至消失铁碳相图双重性:热力学观点,石墨的自由能比渗碳体的自由能要低得多。
根据能量最低原则,Fe- Fe3C相图只是介稳定的,只有Fe-C(石墨)相图才是热力学稳定的。
动力学观点,在液体中形成含 C 6.67%的渗碳体晶核要比形成含C100%的石墨晶核容易,形成渗碳体更容易,易按介稳定系转变。
在一定条件下,按Fe-Fe3C相图转变亦有可能,因此就出现了二重性。
炉气燃烧比:焦炭层燃烧完全程度的指标冲天炉的炉壁效应:冲天炉内的炉气有自动趋于沿炉壁流动的倾向,产生原因主要是由于炉内阻力分布不均匀造成的,其产生的结果是:炉壁附近的炉气流量大,流速高,而炉子中心则流量小,流速低魏氏组织:铸钢冷却时,在二次结晶过程中,若铁素体呈针、片状从奥氏体中析出,且与晶粒周界成一定的角度,通常将这种先共析针(片)状铁素体加珠光体的组织等强温度:随着温度升高,在一定温度时,晶界和晶内强度相等金属的钝化:是指活泼金属由易腐蚀的活性状态变为耐腐蚀的钝性状态集肤效应:由于高频,炉料中的电流绝大部分都沿表层流过,这种现象称为集肤效应3.金属材料的强化机制有哪些,细晶强化实质及对合金强度和塑性的影响?答:机制:细晶强化、固溶强化、分散强化(时效强化、弥散强化)、形变强化、复杂强化(复合强化)实质:增加晶界能同时提供塑性和强度4.铸造合金的使用性能有哪些(能列举2-3种)?答:机械性能、物理性能、化学性能5.铸造合金的工艺性能有哪些(能列举2-3种)?答:铸造性能、熔炼性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能6.铸造铝合金的分类及牌号表示方法?Al-Si类气密合金,应用范围最广,产量最多Al-Cu类耐热或高强度铝合金Al-Mg类耐蚀合金Al-Zn类自动固溶效应与自然时效硬化牌号:ZAl+合金元素+合金元素含量代号:ZL× ×××表示铝合金类别1代表Al-Si类 2 代表Al-Cu类 3 代表Al-Mg类 4 代表Al-Zn类××表示顺序号7.铝硅合金进行变质处理的原因及方法?答:原因:硅相在自发非控制生长条件下会长成片状,这种形态的脆相严重地割裂基体,大大降低了合金的强度和塑性共晶硅变质方法:加入氟化钠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。
变质机理:a)Si晶体生长时,界面前沿存在有少量的孪晶与大量的界面台阶,Si原子或Si的八面体容易进入台阶,使Si晶体沿着[211]晶向生长成板片状。
b)变质元素Na进入界面台阶,使台阶消失,同时使Si晶体表面产生大量的孪晶,这样Si晶体的生长方式由孪晶凹谷代替界面台阶,Si晶体仍然长成板片状c)Na原子在孪晶凹谷处的大量富集,阻碍了晶体沿[211]晶向的生长,迫使其产生分枝,主杆沿[100]晶向生长,分枝沿[211]晶向生长,最后长成细的纤维状晶体。
过共晶铝硅合金中初生硅的变质方法:一类是赤磷或含赤磷的混合变质剂;另一类是含磷的中间合金(Cu-P)。
磷变质机理:形成AlP作为硅结晶的非均质晶核,使初生硅细化;同时磷在铝液中有一定的溶解度,磷在铝中呈表面活性,故也能被硅晶孪晶凹谷所吸附,抑制孪晶的生长。
亚共晶铝合金中初生α相的细化变质方法:在纯铝和铝合金中加入少量Ti、Zr、B等元素,变质机理①由于元素与Al形成固相质点,可作为非自发晶核;②由于包晶反应,也使α依附在TiAl3质点上形核;③由于过冷度较小,其结晶生长速度却比较小8.镁、铜、铁、稀土、镍及锰对铝硅合金组织和性能的影响?9.Al-Si类活塞合金多为共晶及过共晶合金的原因(注意铝硅合金的共晶点)?答:原因:具有较高的热强行和耐磨性,低的线膨胀系数和密度小10.稀土在铝合金、镁合金中有什么作用?11.铝铜类合金的铸造性能差,抗腐蚀性低的原因?12.铝合金精炼的目的是什么,主要方法有哪些(能列举3-4种)?答:目的:获得符合规定组分、气体及氧化夹杂物的含量少,并保证铸件得到细密组织的高质量合金液方法:1、吹惰性气体2、过滤3、真空处理4、加气化溶剂5、吹火性气体6、加稀土金属13.铝液中氧化夹杂与针孔有何关系?原因何在?答:铝液中氧化夹杂越多,则含氢量也越高。
并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面,促使铸件针孔的形成14.浮游法精炼的基本原理和方法,气泡大小对精炼效果有什么影响?答:原理:在铝液中吹入气体或产生气体,利用气泡在铝液中的浮升,将氢及夹杂排出液面,可总称为浮游法精炼越小越好15.影响变质处理效果的因素有哪些?答:1、冷却速度2、变质潜伏期问题3、变质合金中元素的相互作用16.锆对镁合金有什么影响(能列举3-4种)?答:细化晶粒强化作用提高铸造性能除氢作用除杂质作用提高抗蚀性17.镁合金热处理时为什么需要分两个阶段加热?答:潜热小升温快,防止铸件过烧18.在几类镁合金中,为什么Mg-Al类合金必须进行孕育处理?答:Mg-Al类合金自发凝固状态的晶粒很粗大,铸件厚大时更明显。
晶粒粗大将显著降低合金的机械、铸造性能。
处理方法生产中常用碳质孕育法,即在镁液中加入MgCO3或C2Cl6等碳化合物,它们在高温下分解并被镁还原出碳,形成化合物Al4C3起孕育处理作用19.镁合金熔炼时为什么需要保护,其熔炼保护技术有哪几种,基本原理是什么?答:镁合金特别容易氧化,甚至燃烧爆炸熔盐保护法——熔盐直接物理隔绝合金化保护——形成致密的氧化物后物理隔绝气体保护——1、与合金反应形成致密保护膜2、隔离空气20.Mg-Al类合金为什么不能加锆变质,其孕育处理方法有哪几种?答:锆与铝反应形成ZrAl3化合物沉到坩埚底部,使锆损失掉方法:过热孕育法:在生产中发现把Mg-Al类镁合金(如ZM5)熔化和加热到850~950℃,保持10~15min左右,然后迅速冷却到浇注温度,尽快浇注,即可使晶粒细化。
因温度过高,增加了镁液的氧化;延长了熔炼时间,使熔化生产率降低;降低镁合金的抗蚀性,由于温度过高,使镁液中的铁量急剧增加,铁是有害杂质加碳孕育法:在Mg-Al类合金液中加入含碳物质后,它与合金液起反应生成碳,新生态碳与铝进一步形成大量弥散的Al4C3质点,即增多了结晶晶核,使晶粒得到细化21.铜合金熔炼时脱氧的原因及常用方法,哪一类铜合金不需要脱氧,为什么?答:凝固时以(a+Cu2O)的共晶体分布在a的晶界上,使铜的塑性和导电性能显著降低如果铜液中含有氢,凝固时Cu2O和氢同时析出发生反应:[Cu2O] + 2[H] =2Cu + H2O↑生成的水蒸气促使凝固时铸件膨胀、组织疏松和产生大量气孔或晶间显微裂纹。
铜液的脱氧原理:由于Cu2O溶于铜液,不能用机械方法去除,可用其他与氧亲和力更大的元素夺取Cu2O中的氧,而生成的新氧化物不溶于铜液,再设法排除脱氧剂种类1、表面脱氧剂(木炭、碳化钙等)2、可溶于金属液本身的脱氧剂(磷、锂)加其他与氧亲和力更大的元素夺取Cu2O中的氧,而生成新的氧化物不溶于铜液黄铜不需要脱氧,加入的锌易蒸发22.铸造钛合金常见熔炼方法?答:非自耗电极电弧炉熔炼自耗电极电弧炉熔炼真空自耗电极电弧凝壳炉熔炼23.铜合金熔炼时常用的脱氢方法和基本原理?答:方法:氧化法、通氮法、加氯化锌法、沸腾法24.根据碳在铸铁中存在的形态不同,通常可将铸铁分为哪几种?答:根据断口的颜色区分:1、白口铸铁:断口呈银白色,碳主要以碳化物形式存在 2.麻口铸铁:白色断口中分布有黑色斑点,碳主要以石墨与渗碳体的形式存在。
3、灰铸铁:断口呈灰色,碳主要以石墨的形式存在。
25.灰铸铁中根据石墨的形态不同而分为哪几种铸铁?答:根据石墨的形态:1片状石墨铸铁(简称灰铁HT) 2、球状石墨铸铁(简称球铁QT)3、可锻铸铁(简称可铁KT) 4、蠕虫状石墨铸铁(简称蠕铁RuT) 26.石墨对灰铸铁的性能有什么影响?答:强度性能差HB/σb比值分散缺口敏感性小有良好的减震性减摩性好27.提高灰铸铁性能的主要途径是什么?答:改变石墨的数量、大小、分布及形态在改变石墨特性的基础上控制基体组织28.球墨铸铁孕育和球化处理的目的是什么?答:孕育处理的目的:消除球化元素所造成的白口倾向,或的铸件态无自由渗碳题的铸件细化球状石墨,增加数量:提高石墨的圆整度,改善球化率减少晶间偏析程度使石墨球化29.球墨铸铁和蠕墨铸铁生产的主要工艺过程?答:球墨:1、化学成分的选定2、球墨铸铁的熔炼要求及处理技术3、球墨铸铁的孕育处理蠕墨:1、化学成分的选择2、炉前处理及其控制30.可锻铸铁的生产主要包括那两个步骤?答:白口铸坯的获得退火过程及控制31.如果生产薄壁铸铁件,要求较高的塑性及韧性及低的成本,你认为采用哪一种铸铁最为合适,为什么?32.铸铁熔炼的方法主要有哪些?答:1、冲天炉熔炼法优点:经济简便、生产率高、成本低;连续生产。
缺点:成分不易控制;热量未充分利用;操作要有更高要求2、电炉熔炼(电弧炉、电感炉)优点:可准确控制铁水成分;获得高温铁水;金属烧损较少,铁水质量较高;环境较好,劳动强度低。
缺点:耗电量大。
3、双联熔炼,把熔化炉与保温(精炼)炉组合成一套熔炼设备装置。
4、三联熔炼,把熔化炉、保温炉与精炼炉组合成一套熔炼装置。
冲天炉—感应炉—电弧炉。
适合于大批量、机械化生产33.提高冲天炉铁水温度的措施有哪些(能列举2-3项,重点掌握风的温度和风中氧含量对铁水温度的影响)?答:1、焦炭的质量,固定碳的含量,固定碳量越高放热量越大,高质量的焦炭中固定碳应大于90%;灰分含量,灰分含量越少产生的渣量越少;硫含量,铁水中硫主要来源于焦炭,故焦炭中硫含量越低越好。