铸造合金及熔炼
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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。
铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料,具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性,因此在许多行业中得到了广泛的应用。
铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。
本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。
一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点,使其融化成液态,以便进行后续的铸造工艺。
铝的熔点较低,约为660°C,因此相对较容易熔化。
而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质,例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。
1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种:批量熔炼和连续熔炼。
批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内,通过加热熔化成液态,并进行充分混合。
这种方法适用于小规模生产,常用的炉型有电阻炉和燃气炉。
而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部,通过炉内的加热和熔化过程,使得底部的液态铝合金不断流出。
这种方法适用于大规模生产,常用的炉型有回转炉和隧道炉。
1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中,需要注意以下几个方面。
首先,炉内的温度需要控制在适当的范围内,以避免过度燃烧或者过度冷却。
其次,需要保持良好的熔炼环境,防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。
最后,在加入其他合金元素时,需要根据配比和工艺要求进行准确的添加,以保证最终铝合金的性能。
二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。
铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求,确定合适的铸造方法和材料,以及适当的铸型结构。
常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。
其中砂型是最常用的铸造方法,可以应用于各种形状和尺寸的产品。
2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。
传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中,并通过自然冷却形成最终产品。
这种方法适用于小批量生产,但精度和表面光滑度相对较低。
压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中,通过压力传递和快速冷却,实现快速成型。
《铸造合金及其熔炼》课程教学大纲课程代码:050141002课程英文名称:Casting Alloy and Smelting课程总学时:56讲课:48实验:8上机:0适用专业:材料成型及控制工程专业大纲编写(修订)时间:2017、7一、大纲使用说明(一)课程的地位及教学目标《铸造合金及其熔炼》课试材料加工及控制工程专业的骨干课之一,本课程的教学目的是使学生掌握常用铸铁的成分、组织、性能及其内在联系,掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响,掌握铸铁熔炼的基本原理,了解各种铸铁的生产方法及冲天炉的操作工艺,为获得合格的铸铁件奠定合金及熔炼方面的基础。
掌握铸造碳钢、低合金钢、高合金钢的化学成分、金相组织、力学性能的关系,掌握铸钢结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响,掌握合金元素在铸钢中的作用,掌握炼钢工艺特点,了解炼钢设备的基本构造。
掌握常用的铸造铝合金、铸造铜合金的成分、组织、性能及应用的关系,掌握合金的铸造性能及熔炼工艺原理的基础知识,常用合金及其典型熔炼工艺。
了解铸造镁合金、钛合金的基本知识。
(二)知识、能力及技能方面的基本要求(1).掌握常用铸铁的成分、组织、性能及其内在联系的规律性,掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响,掌握常用合金元素的作用。
(2).了解孕育机理、球化机理及固态石墨化机理,了解各种铸铁的生产方法。
(3).掌握冲天炉熔炼的基本原理和获得高温优质铁水的途径。
(4).了解冲天炉的结构、操作工艺和熔炼过程的控制方法。
(5).全面、系统的讲授常用的铸造碳钢及铸造合金钢的牌号、化学成分、组织与性能,掌握铸铁结晶凝固的基本原理及结晶凝固过程对组织形成的影响,阐明铸态组织的形成机理和热处理方法。
(6).介绍国内外在铸钢材料方面的研究成果、发展方向及动态,以扩大思路,开阔眼界。
(7).讲授电弧炉炼钢及感应炉炼钢的工艺过程,阐明炼钢过程中各期主要的物理化学反应,对钢水质量和铸件质量的影响。
铸造合金熔炼原理
铸造合金熔炼原理是在高温环境下将金属原料加热至其熔点以上,使其完全熔化,并通过特定的工艺操作,将熔化金属倾注入模具中形成所需的产品。
熔炼过程中,金属原料的化学成分和物理性质经历着复杂的变化。
首先,进行合金熔炼的原料是金属块、片、粉末等,这些原料的化学成分必须经过严格的配方设计,以满足最终产品的性能要求。
通常,在配方中会加入一定比例的合金元素,如硅、锰、铜、镍等,以改善合金的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能等。
其次,将金属原料放入特制的熔炼炉中,加热至足够高的温度。
常见的熔炼炉包括电阻炉、电弧炉、感应炉等。
加热过程中,金属原料逐渐升温至其熔点以上,固态金属逐渐转化为液态金属。
熔炼时还需控制熔炉内气氛的氧含量,通常会采用惰性气体如氮气或氩气,以避免金属被氧化。
此外,可以添加一些熔剂和脱氧剂,以促进金属熔化和去除气体杂质。
完成熔炼后,融化的金属液被倾注入预先准备好的模具中,待其冷却凝固固化。
冷却过程中,金属再次发生相变,由液态逐渐转变为固态。
在凝固过程中,还会发生固溶体相分离、晶体生长、晶界组织形成等现象,这些因素将直接影响最终产品的组织结构和性能。
最后,经过适当的冷却时间,模具打开,固化的金属零件取出,
经过后续的加工处理(如去毛刺、研磨、抛光等),即可得到最终的铸造合金产品。
总结起来,铸造合金熔炼原理是通过将金属原料熔化、倾注模具、冷却凝固等步骤,控制金属的组织结构和化学成分,制备出具有所需性能的铸造合金产品。
铸造合金及其熔炼试题铸造合金及其熔炼试题一、什么是铸造合金?铸造合金是一种由数种金属结合而形成的材料,用于制造和修复金属零件。
它比纯金属更易加工,拥有更高的强度和抗温度特性,能够耐受更高的压力和载荷,因此受到汽车和船舶制造商的广泛采用。
nginians。
二、熔炼结构及其特点铸造合金的结构可分为浇铸合金和锭晶合金。
浇铸合金以铸造的方式形成,具有较为分散的结构,因此它的力学性能差于锭晶合金。
而锭晶合金则通过原料熔铸和造坯工艺形成,具有较为紧密的结构,达到更加优异的机械性能。
三、熔炼工艺及其试题1、浇铸合金熔炼工艺试题:(1)在铸造合金的熔炼过程中,浇铸模具应考虑什么因素?(2)熔炼过程中,使用不同的助焊剂会如何影响合金性能?(3)什么样的熔温是最适合铸造合金的熔炼的?(4)在熔炼过程中应注意什么?2、锭晶合金熔炼工艺试题:(1)什么熔温是最适合锭晶合金熔炼的?(2)锭晶合金在熔炼时应该如何控制温度?(3)在熔铸锭晶合金时,为什么要将原料加入到熔炉中?(4)反向锭晶工艺和正向锭晶工艺有什么不同?四、铸造工艺及其应用1、铸造工艺及其试题:(1)模具应如何选择才能达到铸件的预期效果?(2)什么模具材料可以用来制造铸件?(3)金属浇铸时应注意什么?(4)芯模应如何设计?2、铸造合金应用:铸造合金广泛应用于汽车、船舶、航空航天等工程中,其特殊性能可以保证产品具有优异的性能,增加整体强度,降低整体重量,并增强耐腐蚀性和耐高温性。
在航空领域,它们可以用于制造结构件、发动机等,在汽车领域,可以用于制造发动机转子、叶轮等,还可用于制造机械设备或机器人。
铸造合金及熔炼复习题一、概念理解1、请解释铸造合金的定义,以及它的主要组成元素和作用。
2、什么是铸造合金的熔炼?其过程和目的分别是什么?3、说明铸造合金熔炼过程中,合金元素的添加方式及其对合金性能的影响。
二、基础知识1、铸造合金的熔炼设备主要有哪几种?其各自的特点和适用范围是什么?2、在铸造合金的熔炼过程中,可能会遇到哪些问题,如何解决这些问题?3、请列举几种常见的铸造合金,并简述其用途。
三、深入理解1、为什么铸造合金的熔炼过程中需要添加一些特定的元素?这些元素如何影响合金的力学性能?2、请解释铸造合金的凝固过程,以及凝固过程对合金组织和性能的影响。
3、什么是铸造合金的热处理?其目的是什么?如何进行?四、实践应用1、在你的工作经验中,能否举出一个具体的铸造合金熔炼例子?请详述其熔炼过程和结果。
2、请描述一次你遇到并解决铸造合金熔炼问题的经历。
你从中学到了什么?3、对于新的铸造合金开发,你有什么建议或策略?请基于你的工作经验和知识给出理由。
五、总结与展望1、总结一下你对铸造合金及熔炼的理解。
你认为这些知识在你的工作中有何重要性?2、你对未来铸造合金及熔炼技术的发展有何预期或建议?请根据行业发展趋势和你的专业知识进行阐述。
六、思考与讨论题目:如何提高铸造合金的性能?通过这个复习题,我们回顾了铸造合金及熔炼的基本概念和知识。
我们不仅需要理解这些理论,更需要将这些理论应用到实践中,以优化我们的工艺,提高产品质量。
让我们继续深入思考和讨论如何提高铸造合金的性能,并寻找最佳的解决方案。
高温合金熔炼工艺讨论高温合金是一种在高温环境下具有优良性能的金属材料,被广泛应用于航空、航天、能源等领域。
为了获得具有优异性能的高温合金,熔炼工艺是其中关键的一环。
本文将对高温合金熔炼工艺进行讨论,以期对实际生产提供一定的参考。
1、合金成分与熔炼工艺的关系高温合金的熔炼工艺对其最终性能具有重要影响。
首先,合金的成分是熔炼工艺的重要考虑因素。
铸造铜合金熔炼质量控制方法1、铸造铜合金熔炼的原材料准备铸造铜合金用原材料包括铸锭、回炉料、中间合金和熔剂等。
(1)回炉料铸造铜合金用回炉料包括同牌号的报废铸件、浇冒口以及屑料等。
其中,同牌号的废铸件及其浇冒口均可直接作为炉料加入,屑料则需重熔成符合相应牌号化学成分的铸锭才能使用。
(2)中间合金为了降低熔化温度,缩短熔炼时间和减少合金烧损,生产上常将高熔点的合金元素(如Fe、Mn、Ni等)和易氧化的合金元素(如Be、Mg、P、Cr、B等)预先制成二元或三元中间合金。
(3)熔剂铜及其铜合金熔炼时所用的熔剂,按其使用目的不同,分为覆盖剂、精炼剂、脱氧剂及晶粒细化剂。
①覆盖剂覆盖剂的主要作用是使合金液与炉气隔绝,防止合金氧化、蒸发、熔液吸气和散热过多。
覆盖剂具有稳定的化学性质、较低的熔点、适当的黏度和表面张力,密度应比合金液小,易于上浮,能形成与合金液分离的保护层。
铸造铜合金常用的覆盖剂有木炭、玻璃混合物等。
①精炼剂铜合金熔炼过程中不可避免地产生一些酸性或中性氧化物,如Al2O3、SiO2、Cr2O3、MnO2、BeO等。
这些氧化物很难还原,有效的办法是加入碱性熔剂,使之与合金液内的氧化物反应生成复盐,再扩散至液面,凝集成渣后排出。
铸造铜合金的精炼剂种类很多,一般由碱及碱土金属的卤盐或碳酸盐的混合物组成,如冰晶石、碳酸钠、碳酸钙、食盐、氟化钠、氟石、硼砂、氧化钙、氟硅酸钙等。
①氧化剂氧化剂也可以认为是一种精炼剂,因为在一定温度和压力下,合金液中氢、氧浓度的乘积是一个常数,氧化剂增加合金液的氧含量,也就降低了合金液的氢含量,以达到除氢的目的。
①脱氧剂当铜合金在氧化性气氛中熔炼时,或者为了脱氢而加入氧化剂时,合金液中的氧含量显著增加,并以Cu2O形式存在于合金液之中。
当合金凝固后引起“氢脆”,降低合金的力学性能。
脱氧剂就是通过加入一种比铜与氧亲和力更大的元素,将Cu2O中的Cu还原出来,并使脱氧产物上浮而去除。
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。